递送NO并掺杂过氧化铜的纳米共价有机框架及其制备方法和应用

递送no并掺杂过氧化铜的纳米共价有机框架及其制备方法和应用
技术领域
1.本发明涉及纳米材料制备技术领域，具体涉及一种递送no并掺杂过氧化铜的纳米共价有机框架及其制备方法和应用。


背景技术：

2.本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
3.在全球范围内，癌症是威胁人类健康的最严重疾病之一。共价有机框架是21世纪初发现的一类有机晶体多孔材料，由于其结晶度高、固有孔隙率高、结构规则性好、功能多样、设计灵活性强和稳定性优异，已成为一类极具吸引力的新兴材料。某些情况下，可用于通过共价键负载治疗药物，cof的有机构建块也可以进行后修饰，以与生物标记物特异性结合。cof的独特性使其成为肿瘤治疗应用的有前途的纳米载体。
4.在癌症治疗领域，越来越多的研究表明no在不同浓度下具有直接或间接的抗肿瘤作用，但是其在体内直接应用仍有局限性，如no可以在低浓度(《nm水平)下促进癌细胞的生长，只有在一定浓度范围内，no才能发挥有效的抗肿瘤作用；no在体内的半衰期非常短，并且游离no的浓度难以在肿瘤组织中达到期望水平。


技术实现要素：

5.针对no在体内半衰期短且浓度不易控制这些问题，本发明构建了递送一氧化氮并掺杂过氧化铜纳米共价有机框架，用于协同化学动力学疗法、气体治疗，过氧化铜只有在酸性肿瘤微环境中才能分解，从而释放大量铜离子和丰富的h2o2，从而实现高效的化学动力学疗法和可观的no释放性能，有效避免了no过早释放，从而达到更好的治疗效果。
6.为了实现上述目的，本发明的技术方案如下所述：
7.在本发明的第一方面，提供了递送no并掺杂过氧化铜纳米共价有机框架cuo2@cof-sno，首先，共价有机框架和1,2-乙二硫醇通过双键和巯基反应成功连接，接下来利用裸露在材料外部的巯基与亚硝酸叔丁酯硝化，成功连接no，最后在材料上原位合成过氧化铜纳米颗粒，所述共价有机框架为1,3,5-三(4-氨基苯基)苯与2,5-二烯丙氧基对苯二甲醛以碳氮双键连接的席夫碱型的共价有机框架。
8.本发明中的1,3,5-三(4-氨基苯基)苯与2,5-二烯丙氧基对苯二甲醛以碳氮双键连接的席夫碱型的共价有机框架连接no并负载过氧化铜后粒径均在200nm以内，可通过epr效应蓄积于肿瘤部位；由于1,3,5-三(4-氨基苯基)苯与2,5-二烯丙氧基对苯二甲醛以碳氮双键连接的席夫碱型的共价有机框架具有游离的烯键，可以和1,2-乙二硫醇的巯基反应，然后通过亚硝酸叔丁酯硝化连接no，具有很强的结合能力；而cof的高孔隙率和静电作用可以吸附cu
2+
，从而在材料上原位合成过氧化铜。
9.在本发明的第二方面，提供一种第一方面所述的递送一氧化氮并掺杂过氧化铜纳米共价有机框架cuo2@cof-sno的制备方法。
10.所述制备方法为：1,3,5-三(4-氨基苯基)苯与2,5-二烯丙氧基-1,4-对苯二甲醛进行席夫碱反应得到以碳氮双键连接的席夫碱型共价有机框架cof；
11.在三氟甲苯中，cof和1,2-乙二硫醇反应，得到巯基修饰的纳米共价有机框架cof-sh；
12.在加甲醇和甲苯混合溶液中，cof-sh被亚硝酸叔丁酯硝化，得到负载no的纳米共价有机框架cof-sno；
13.在水中，将cof-sno与cucl2·
2h2o搅拌一定时间后，离心，将离心后是沉淀物分散于含有一定量氢氧化钠和过氧化氢的混合溶液中，搅拌一定的时间，得到cuo2@cof-sno。
14.在本发明的第三方面，提供一种第一方面所述的递送一氧化氮并掺杂过氧化铜纳米共价有机框架cuo2@cof-sno在制备肿瘤治疗剂中的应用。
15.本发明的具体实施方式具有以下有益效果：本发明中no成功在1,3,5-三(4-氨基苯基)苯与2,5-二烯丙氧基对苯二甲醛形成的纳米cof材料上修饰，并成功掺杂了过氧化铜，修饰前后材料的尺寸稍微变大。但仍在200nm以内；本发明中cof材料表面成功修饰no后，cof-sno具有很好的no递送以及释放能力，因此在肿瘤的气体治疗中具有很大的潜能；掺杂过氧化铜后，可在肿瘤微环境中刺激no的释放并产生过氧化氢，发挥了化学动力学疗法的效果。本发明中制备的cof、cof-sno和cuo2@cof-sno都具有良好的生物相容性，将其气体疗法和化学动力学疗法结合，在肿瘤的联合治疗中具有很大的潜力。
附图说明
16.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
17.图1为本发明实施例1制备的纳米cof、cof-sno和cuo2@cof-sno的透射电镜图，其中图1a为纳米cof的透射电镜图，图1b为cof-sno的透射电镜图，图1c为纳米cuo2@cof-sno的透射电镜图；
18.图2为本发明实施例1制备的cof、cof-sno和cuo2@cof-sno的x射线粉末衍射图；
19.图3为本发明实施例1制备的cof、cof-sno和cuo2@cof-sno的紫外可见吸收光谱图；
20.图4为本发明实施例1制备的cof、cof-sno和cuo2@cof-sno的红外可见吸收光谱图；
21.图5为本发明实施例1制备cuo2@cof-sno电子顺磁共振图；
22.图6为本发明实施例1制备的cuo2@cof-sno在酸性条件下，不同浓度cuo2@cof-sno的含亚甲基蓝的溶液的紫外吸收图；
23.图7为本发明实施例1制备的cuo2@cof-sno在酸性条件下no释放曲线。
具体实施方式
24.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常
理解的相同含义。
25.本发明的一种实施方式中，提供了一种递送一氧化氮并掺杂过氧化铜纳米共价有机框架cuo2@cof-sno，该共价有机框架为1,3,5-三(4-氨基苯基)苯与2,5-二烯丙氧基对苯二甲醛以碳氮双键连接的席夫碱型的共价有机框架。
26.优选的，所述递送一氧化氮并掺杂过氧化铜纳米共价有机框架，cuo2@cof-sno的粒径小于200nm，可通过epr效应蓄积于肿瘤部位；
27.本发明的一种实施方式中，提供了上述递送一氧化氮并掺杂过氧化铜纳米共价有机框架cuo2@cof-sno的制备方法。
28.所述制备方法包括如下步骤：
29.(1)1,3,5-三(4-氨基苯基)苯与2,5-二烯丙氧基-1,4-对苯二甲醛进行席夫碱反应得到以碳氮双键连接的席夫碱型共价有机框架cof；
30.(2)在三氟甲苯中，cof和1,2-乙二硫醇在80～90℃反应2～3h，得到巯基修饰的纳米共价有机框架cof-sh；
31.(3)在甲醇和甲苯混合溶液中，cof-sh被亚硝酸叔丁酯硝化，得到负载no的纳米共价有机框架cof-sno；
32.(4)在水中，将cof-sno与cucl2·
2h2o搅拌一定时间后，离心，将离心后的沉淀物分散于含有一定量氢氧化钠和过氧化氢的混合溶液中，搅拌一定的时间，得到cuo2@cof-sno。
33.在一种或多种实施方式中，1,3,5-三(4-氨基苯基)苯与2,5-二烯丙氧基对苯二甲醛的摩尔比为1:1.4～1.6；该摩尔比例可以使反应更为充分且获得适宜的cof；
34.在一种或多种实施方式中，进行席夫碱反应的时间为10～14h，反应温度为20～30℃；该反应条件下可以使反应更为充分且获得适宜的cof；
35.在一种或多种实施方式中，合成cof过程中所用的溶剂为乙腈；
36.在一种或多种实施方式中，合成cof过程中混合溶液中添加与乙腈体积比约为1:9的冰醋酸；
37.在一种或多种实施方式中，cof与1,2-乙二硫醇反应时，先将cof分散在三氟甲苯中，再加入偶氮双异丁腈，真空条件下加入1,2-乙二硫醇。
38.优选的，所述1,2-乙二硫醇和偶氮双异丁腈的摩尔比为1:0.1-0.3，优选为1:0.2。
39.优选的，cof和1,2-乙二硫醇在90℃反应2.5小时；发明人实验发现低于2.5小时，反应往往进行不完全，导致巯基修饰量较少。
40.在一种或多种实施方式中，cof和1,2-乙二硫醇的质量比为1:0.3～0.35；cof：1,2-乙二硫醇的质量比高于1:0.3～0.35时，1,2-乙二硫醇修饰不完全，修饰的巯基的量较少，质量比低于1:0.3～0.35时，1,2-乙二硫醇修饰达到饱和，造成浪费，因此通过试验选取cof:1,2-乙二硫醇的质量比为1:0.3～0.35。
41.在一种或多种实施方式中，cof-sh与亚硝酸叔丁酯反应时，先将cof-sh分散于甲醇与甲苯的混合溶液，再加入亚硝酸叔丁酯，避光反应。
42.优选的，甲醇和甲苯的体积比为1:0.2～0.3，优选为1:0.25。
43.在一种或多种实施方式中，cof-sh和亚硝酸叔丁酯的质量比为1:0.2～0.3；cof-sh和亚硝酸叔丁酯的质量比高于1:0.2～0.3时，cof-sh硝化不完全，负载no的量较少，质量比低于1:0.2～0.3时，硝化达到饱和，造成浪费，因此通过试验选取cof-sh:亚硝酸叔丁酯
的质量比为1:0.2～0.3。
44.在一种或多种实施方式中，cof-sno掺杂cuo2过程，cof-sno和cucl2·
2h2o质量比为1:0.8～1，cof-sno和cucl2·
2h2o质量比低于1:0.8～1时，吸附铜离子量较少，cof-sno和cucl2·
2h2o质量比高于1:0.8～1时，吸附量达到饱和，造成浪费，因此通过试验选取cof-sno和cucl2·
2h2o质量比为1:0.8～1。
45.优选的，室温搅拌20～40min，进一步优选为搅拌30min。
46.在一种或多种实施方式中，cof-sno掺杂cuo2过程，cof-sno和naoh质量比为1:0.2～0.3，cof-sno和h2o2质量比为1:0.03～0.06，通过试验选取cof-sno和naoh质量比为1:0.25，cof-sno和h2o2质量比为1:0.02。
47.优选的，室温搅拌10～20min，进一步优选为搅拌20min。
48.本发明的一种实施方式中，提供了上述提供了一种递送一氧化氮并掺杂过氧化铜纳米共价有机框架cuo2@cof-sno在制备肿瘤治疗剂中的应用。
49.下面结合具体的实施例对本发明做进一步的解释和说明。
50.实施例1
51.(1)合成cof：1,3,5-三(4-氨基苯基)22.140mg(0.0620mmol)，2,5-二烯丙氧基对苯二甲醛21.688mg(0.0930mmol)中加入25ml乙腈溶解，并加入2.7ml冰醋酸，25℃搅拌反应12h得到带有烯键的纳米共价有机框架(cof)，如图1a所示。
52.(2)在10ml圆底烧瓶中加入9mg cof，加入2ml三氟甲苯分散，真空条件下加入1mg(0.00609mmol)偶氮双异丁腈混匀，加入2.54μl 1,2-乙二硫醇，90℃搅拌反应2.5小时。
53.(3)离心，用乙醇充分洗去未反应的1,2-乙二硫醇，得到cof-sh，如图1b所示。将9mg cof-sh分散于4ml甲醇和1ml甲苯的混合溶液中，加入3μl亚硝酸叔丁酯，避光反应24小时。
54.(4)离心，用甲醇、乙醇洗涤数次，得到cof-sno，如图1c所示。取9mg cof-sno分散于水中，加入8mg cucl2·
2h2o，搅拌30分钟后离心，分散于5ml含2mg naoh的溶液中，加入50μl 30％ h2o2搅拌20分钟。
55.(5)离心，用水洗涤数次后得到cuo2@cof-sno，如图1c所示。
56.(6)对实施例1制备cof、cof-sno和cuo2@cof-sno进行低倍透射电镜、x射线粉末衍射、紫外吸收可见以及红外光谱的测定：cof、cof-sno和cuo2@cof-sno的低倍透射电镜如图1所示，cof在修饰前后大小几乎没有变化；x射线粉末衍射如图2所示，可以看出cof的衍射峰在2度左右，负载no、掺杂过氧化铜不会改变cof材料的晶态结构；cof、cof-sno和cuo2@cof-sno的紫外可见吸收如图3所示，cof修饰后主要吸收峰没有改变，cuo2@cof-sno在500nm波长之后有更好的吸收；cof、cof-sno和cuo2@cof-sno的红外光谱如图4所示，cof修饰后红外吸收峰发生明显变化。
57.(7)对实施例1制备cuo2@cof-sno在水溶液中存在dmpo时检测ros的esr谱：如图5所示，具有1:2:2:1的四线特征峰，说明cuo2@cof-sno可以通过催化自供h2o2产生大量的羟基自由基。
58.(8)对实施案例1制备的cuo2@cof-sno的亚甲基蓝溶液进行紫外吸收，以评估其产生羟基自由基的能力，不同浓度的cuo2@cof-sno处理后的溶液紫外吸收如图6所示，可以看出cuo2@cof-sno具有良好的活性氧生成能力，且呈现浓度依赖性。
59.(9)对实施案例1制备的cuo2@cof-sno在酸性条件下，利用no检测试剂盒检测no释放，如图7所示。
60.实施例2
61.(1)合成cof：1,3,5-三(4-氨基苯基)苯44.280mg(0.124mmol)，2,5-二烯丙氧基对苯二甲醛43.336mg(0.186mmol)中加入50ml乙腈溶解，并加入5.4ml冰醋酸，25℃搅拌反应12h得到带有烯键的纳米共价有机框架(cof)。
62.(2)在10ml圆底烧瓶中加入9mg cof，加入2ml三氟甲苯分散，真空条件下加入1mg(0.00609mmol)偶氮双异丁腈混匀，加入2.54μl 1,2-乙二硫醇，90℃搅拌反应2.5小时。
63.(3)离心，用乙醇充分洗去未反应的1,2-乙二硫醇，得到cof-sh，如图1b所示。将9mg cof-sh分散于4ml甲醇和1ml甲苯的混合溶液中，加入3μl亚硝酸叔丁酯，避光反应24小时。
64.(4)离心，用甲醇、乙醇洗涤数次，得到cof-sno。取9mg cof-sno分散于水中，加入8mg cucl2·
2h2o，搅拌30分钟离心，分散于5ml含2mg naoh的溶液中，加入50μl 30％ h2o2搅拌20分钟。
65.(5)离心，用水洗涤数次后得到cuo2@cof-sno。
66.实施例3
67.(1)合成cof：1,3,5-三(4-氨基苯基)苯66.420mg(0.186mmol)，2,5-二烯丙氧基对苯二甲醛65.004mg(0.279mmol)中加入75ml乙腈溶解，并加入8.1ml冰醋酸，25℃搅拌反应12h得到带有烯键的纳米共价有机框架(cof)。
68.(2)在10ml圆底烧瓶中加入9mg cof，加入2ml三氟甲苯分散，真空条件下加入1mg(0.00609mmol)偶氮双异丁腈混匀，加入2.54μl 1,2-乙二硫醇，90℃搅拌反应2.5小时。
69.(3)离心，用乙醇充分洗去未反应的1,2-乙二硫醇，得到cof-sh，如图1b所示。将9mg cof-sh分散于4ml甲醇和1ml甲苯的混合溶液中，加入3μl亚硝酸叔丁酯，避光反应24小时。
70.(4)离心，用甲醇、乙醇洗涤数次，得到cof-sno。取9mg cof-sno分散于水中，加入8mg cucl2·
2h2o，搅拌30分钟离心，分散于5ml含2mg naoh的溶液中，加入50μl 30％ h2o2搅拌20分钟。
71.(5)离心，用水洗涤数次后得到cuo2@cof-sno。
72.对比例1
73.与实施例1的区别在于，在进行cof和1,2-乙二硫醇反应时，未加入偶氮双异丁腈做催化剂，其他制备步骤与实施例1相同，实验发现，cof和1,2-乙二硫醇的反应无法进行。
74.对比例2
75.与实施例1的区别在于，在进行cof和1,2-乙二硫醇反应时，采取的反应时间为1小时，其他制备步骤与实施例1相同，测定修饰巯基数量效果，结果不及实施例1中反应时间2.5小时得到的cof-sno。
76.对比例3
77.与实施例1的区别在于，在进行cof和亚硝酸叔丁酯反应时，采取的反应时间为4小时，其他制备步骤与实施例1相同，测定生成no效果，结果不及实施例1中反应时间24小时得到的cof-sno。
78.对比例4
79.与实施例1的区别在于，在进行cof和亚硝酸叔丁酯反应时，采取的反应时间为8小时，其他制备步骤与实施例1相同，测定生成no效果，结果不及实施例1中反应时间24小时得到的cof-sno。
80.对比例5
81.与实施例1的区别在于，在进行cof和cucl2·
2h2o反应时，采取的反应时间为5分钟，其他制备步骤与实施例1相同，测定生成活性氧的效果，结果不及实施例1中反应时间30分钟得到的cuo2@cof-sno。
82.对比例6
83.与实施例1的区别在于，在进行cof和cucl2·
2h2o反应时，采取的反应时间为15分钟，其他制备步骤与实施例1相同，测定生成活性氧的效果，结果不及实施例1中反应时间30分钟得到的cuo2@cof-sno。
84.从以上实施例和对比例可以看出，在cof上修饰巯基时，催化剂是促进反应的关键，并采取的反应时间小于2.5小时时，反应进行的不完全，测定其巯基修饰数量，结果不及实施例1中反应时间2.5小时得到的cof-sh；在与亚硝酸叔丁酯反应时，采取的反应时间小于24小时，反应进行的不完全，负载no量较少，结果不及实施例1中反应时间24小时得到的cof-sno。
85.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种递送no并掺杂过氧化铜的纳米共价有机框架cuo2@cof-sno，其特征在于，其中纳米共价有机框架cof-sno，是通过共价有机框架cof上的双键连接巯基后和亚硝酸叔丁酯发生反应得到的，所述共价有机框架cof为1,3,5-三(4-氨基苯基)苯与2,5-二烯丙氧基对苯二甲醛以碳氮双键连接的席夫碱型的共价有机框架。2.如权利要求1所述的递送no并掺杂过氧化铜的纳米共价有机框架cuo2@cof-sno，其特征在于，所述递送一氧化氮并掺杂过氧化铜的纳米共价有机框架的粒径小于200nm。3.如权利要求1所述的递送no并掺杂过氧化铜的纳米共价有机框架cuo2@cof-sno，其特征在于，cof和no的质量比为1:0.01～0.04，cof和cuo2的质量比为1:0.008～0.015。4.一种如权利要求1～3任一项权利要求所述的递送no并掺杂过氧化铜的纳米共价有机框架cuo2@cof-sno的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)1,3,5-三(4-氨基苯基)苯与2,5-二烯丙氧基-1,4-对苯二甲醛进行席夫碱反应得到以碳氮双键连接的席夫碱型共价有机框架cof；(2)在三氟甲苯中，cof和1,2-乙二硫醇在80～90℃反应2～3h，得到巯基修饰的纳米共价有机框架cof-sh；(3)在甲醇和甲苯混合溶液中，cof-sh被亚硝酸叔丁酯硝化，得到负载no的纳米共价有机框架cof-sno；(4)在水中，将cof-sno与cucl2·
2h2o搅拌一定时间后，离心，将离心后的沉淀物分散于含有一定量氢氧化钠和过氧化氢的混合溶液中，搅拌一定的时间，得到cuo2@cof-sno。5.如权利要求4所述制备方法，其特征在于，1,3,5-三(4-氨基苯基)苯与2,5-二烯丙氧基对苯二甲醛的摩尔比为1:1.4～1.6。6.如权利要求4所述制备方法，其特征在于，席夫碱反应的时间为10～14h，反应温度为20～30℃；或者，席夫碱反应过程中所用的溶剂为乙腈；或者，席夫碱反应过程中混合溶液中添加冰醋酸。7.如权利要求4所述制备方法，其特征在于，cof和1,2-乙二硫醇反应时，先将cof分散于三氟甲苯中，加入1,2-乙二硫醇，真空条件下加入催化剂偶氮双异丁腈；优选的，所述1,2-乙二硫醇和偶氮双异丁腈的摩尔比为1:0.2；优选的，cof和1,2-乙二硫醇的质量比为1:0.3～0.35；优选的，cof和1,2-乙二硫醇在90℃反应2.5小时。8.如权利要求4所述制备方法，其特征在于，cof-sh和亚硝酸叔丁酯反应时，将cof-sh用甲醇与甲苯的混合溶液分散，再加入亚硝酸叔丁酯，避光反应；优选的，甲醇和甲苯的体积比为1:0.2～0.3，更优选为1:0.25；优选的，cof-sh和亚硝酸叔丁酯的质量比为1:0.2～0.3。9.如权利要求4所述制备方法，其特征在于，cof-sno和cucl2·
2h2o质量比为1:0.8～1；将cof-sno与cucl2·
2h2o搅拌时，室温搅拌时间为20～40min，进一步优选为搅拌30min；将离心后的沉淀物分散于含有一定量氢氧化钠和过氧化氢的混合溶液并搅拌的过程中，cof-sno和naoh质量比为1:0.2～0.3，cof-sno和h2o2质量比为1:0.03～0.06，室温搅拌时间为10～20min，进一步优选为搅拌20min。10.一种如权利要求1-3任一项所述的递送no并掺杂过氧化铜的纳米共价有机框架
cuo2@cof-sno在制备肿瘤治制剂中的应用。

技术总结
本发明涉及一种递送NO并掺杂过氧化铜的纳米共价有机框架及其制备方法和应用。所述共价有机框架为1,3,5-三(4-氨基苯基)苯与2,5-二烯丙氧基对苯二甲醛以碳氮双键连接的席夫碱型的共价有机框架，CuO2@COF-SNO的粒径小于200nm，修饰后COF和NO的质量比约为1:0.01～0.04，COF和CuO2的质量比为1:0.008～0.015。本发明中COF材料成功连接NO后，COF-SNO有很好的递送一氧化氮的能力，因此在肿瘤气体治疗中有很大的潜能，负载过氧化铜后，过氧化铜在肿瘤细胞内可以分解为铜离子和过氧化氢，引发类芬顿催化反应，产生剧毒羟基自由基并促进一氧化氮的释放。气体治疗和化学动力学疗法的联合大大提高了肿瘤的治疗效果，在肿瘤治疗中具有很大的潜力。大的潜力。大的潜力。


技术研发人员：李延安 宋甜 李文彦 葛宝宇 董育斌
受保护的技术使用者：山东师范大学
技术研发日：2023.03.24
技术公布日：2023/7/12