一种用于骨肿瘤治疗的光-声响应的宽禁带肖特基异质结、制备方法及应用

摘要

本发明提供一种用于骨肿瘤治疗的光‑声响应的宽禁带肖特基异质结及制备方法，制备方法为：以宽禁带压电半导体BaTiO

说明书

技术领域：

本发明属于纳米功能材料技术领域，具体涉及一种用于骨肿瘤治疗的光-声响应的宽禁带肖特基异质结、制备方法及应用。

背景技术：

钛酸钡(BaTiO

TME通常由血管、淋巴管、免疫细胞、成纤维细胞、肿瘤相关的巨噬细胞和细胞外基质组成。TME在具备肿瘤细胞增殖环境的同时，也具备了可诱导肿瘤凋亡的条件，因此TME常被描述为一把“双刃剑”。高效利用TME中的病理和化学特征构建TME响应的癌症治疗平台已成为近年来的热点。通过内源性的TME的改善，能够在抑制肿瘤细胞增殖的同时，诱导肿瘤细胞凋亡，因此大量的研究致力于通过合成TME响应的纳米尺度的药物载体来实现肿瘤特异性治疗。如何合理设计宽禁带半导体基的纳米介质，开发TME响应的纳米平台，以实现肿瘤内源性环境改善以及肿瘤的特异性治疗，是开发肿瘤治疗宽禁带半导体的迫切需要，也是这一领域亟待解决的问题。当然，仅靠TME响应下对肿瘤的治疗，不仅治疗模式单一，而且可能造成肿瘤细胞在TME下经过体液循环后的耐药性和多脏器的快速转移。同时，无法实现可控的外源性控释，对材料的生物相容性以及安全性造成了一定风险，所以在实现内源化TME改善的同时，引入外源性的多模块的控释平台，对拓展宽禁带半导体的肿瘤灭活应用也是十分有意义的。

近年来，研究发现超声介导的声动力治疗(SDT)可以通过激活声敏剂在TME下产生ROS。SDT不仅具有超声固有的无创性、良好的组织穿透性等特点，而且还能发挥治疗功能，在温和的条件下产生治疗效果。其机制是通过超声激活声敏剂，使声敏剂中电子从基态跃迁到激发态，然后释放能量产生ROS，具有较强的氧化能力。例如，血卟啉在吸收超声能量后，会发生从基态到激发态的电子跃迁，刺激血卟啉分裂成一价血卟啉，释放氧自由基。研究较多的传统声敏剂都来源于光敏剂，包括血卟啉单甲醚，二氢卟吩e6，ATX-70、Sonoflora等。但是其疏水性和潜在的光毒性(同时可以在光触发下生成ROS)使得这些传统的声敏剂的生物相容性不佳。因此，寻找高性能、高灵敏度的声敏剂对于促进外源性声动力控释和治疗的临床转化是非常必要和有要求的。

金属-半导体界面形成的肖特基势垒，通过促进载流子分离可以有效提升载流子的动力学表现。二维过渡金属碳氮化合物(MXenes)由于具有本征金属性，鲁棒性和可调的电子性质，可以在肖特基异质结构中成为优秀的金属配体。同时，原子级少层MXene可以以选定的顺序、人为的与半导体垂直堆积生成肖特基结构，相邻层间由范德华力维系。由于层间弱的范德华作用力，相邻的层间不再受晶格必须相匹配的限制；并且，由于没有成分过渡，不能引起层间电子分布的密度函数发生交叠，层间电子在相邻两层低维材料间的输运主要通过跳跃以及隧穿进行。此外，界面原子分子轨道趋于饱和，不发生杂化，使得电子倾向于层内输运。换言之，利用肖特基异质结策略和MXene本征金属性特性，有望优化宽禁带压电半导体载流子动力学过程，促进载流子的分离效率；同时加快表面催化反应，并能维持载流子的氧化还原能力。不仅可以促进肿瘤微环境的改善，也可以提升宽禁带压电半导体的外源性压电响应的灵敏度。

目前，有关BaTiO

发明内容：

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种用于骨肿瘤治疗的光-声响应的宽禁带肖特基异质结、制备方法及应用。

(一)本发明提供一种用于骨肿瘤治疗的光-声响应的宽禁带肖特基异质结的制备方法，包括以下步骤：

S1、将BaTiO

S2、将过量的单层Ti

进一步的，所述S1中，BaTiO

进一步的，所述S1中，壳聚糖溶液的制备方法为：将壳聚糖溶解在体积分数为0.5％的乙酸水溶液中，室温下搅拌3小时。

进一步的，所述S1中，BaTiO

进一步的，所述BaTiO

进一步的，所述Ba(OH)

进一步的，所述单层Ti

进一步的，所述Ti

(二)本发明还提供一种用于骨肿瘤治疗的光-声响应的宽禁带肖特基异质结，由以上所述的制备方法制备而成。

(三)本发明提供了以上所述的宽禁带肖特基异质结在制备骨肿瘤治疗制剂中的应用。

本发明的有益效果：

本发明以宽禁带压电半导体BaTiO

附图说明：

图1为本实施例1制备的的BaTiO

图2为本实施例1制备的BaTiO

图3为使用第一性原理模拟BaTiO

图4为使用扫面开尔文探针显微镜(SKPM)观察在不同光照条件下BaTiO

图5为使用近红外光照射BaTiO

图6为Annexin V-FITC/PI法检测骨肿瘤细胞通过不同样品处理后的凋亡情况图。

具体实施方式：

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例提供一种用于骨肿瘤治疗的光-声响应的宽禁带肖特基异质结BaTiO

步骤一、单层Ti

以Ti

步骤二、超小宽禁带压电半导体BaTiO

平均颗粒尺寸8纳米的BaTiO

将Ba(OH)

其中，Ba(OH)

步骤三、制备壳聚糖修饰BaTiO

(1)将壳聚糖溶解在体积分数为0.5％的乙酸水溶液中，室温下搅拌3小时，得到浓度为20mg/mL的壳聚糖溶液；

(2)将BaTiO

步骤四、宽禁带肖特基异质结BaTiO

将过量的表面负电的单层Ti

如图1所示，所制备的BaTiO

实施例2

对宽禁带肖特基异质结BaTiO

将实施例1所制备的肖特基纳米疫苗BaTiO

实施例3：

使用第一性原理模拟BaTiO

使用第一性原理计算，通过对BaTiO

如图3所示，可以看到在连续的应力作用下，BaTiO

实施例4：

使用SKPM观察在不同光照条件下BaTiO

使用SKPM在黑暗和光照下比较BaTiO

实施例5：

考察宽禁带肖特基异质结BaTiO

如图5所示，设置Ti

实施例6：

考察BaTiO

设置空白对照，BaTiO

本发明以宽禁带压电半导体BaTiO

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。