一种基于ZrC纳米片的递药系统及其制备方法和应用[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 111789825 A(43)申请公布日 2020.10.20

(21)申请号 202010905353.1(22)申请日 2020.09.01

(71)申请人 深圳瀚光科技有限公司

地址 518027 广东省深圳市龙华区观澜街

道新澜社区观光路1301号银星科技大厦D1001(72)发明人 范涛建　谢中建　康建龙　张家宜　(74)专利代理机构 广州专才专利代理事务所

(普通合伙) 44679

代理人 林玲(51)Int.Cl.

A61K 9/51(2006.01)A61K 47/02(2006.01)A61K 47/22(2006.01)A61K 41/00(2020.01)

权利要求书1页 说明书7页 附图4页

A61K 31/4745(2006.01)A61P 35/00(2006.01)

(54)发明名称

一种基于ZrC纳米片的递药系统及其制备方法和应用(57)摘要

本发明提供了一种基于ZrC纳米片的递药系统，包括ZrC纳米片，包覆在所述ZrC纳米片表面的叶酸修饰的聚乙二醇，以及负载在所述ZrC纳米片上的抗癌药物。该递药系统以ZrC纳米片为载体负载抗癌药物，载体成本低易制备，且在1064nm的长波长下具有良好的光热效果，从而使得该递药系统兼具ZrC纳米片光热杀死肿瘤的功效和化疗药物的治疗功效，对于癌症治疗具有极高的临床价值。本发明还提供了所述基于ZrC纳米片的递药系统的制备方法和应用。

CN 111789825 ACN 111789825 A

权　利　要　求　书

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1.一种基于ZrC纳米片的递药系统，其特征在于，包括ZrC纳米片，包覆在所述ZrC纳米片表面的叶酸修饰的聚乙二醇，以及负载在所述ZrC纳米片上的抗癌药物。

2.如权利要求1所述的递药系统，其特征在于，所述ZrC纳米片的长宽尺寸为30～100nm，厚度为1～20nm。

3.如权利要求1所述的递药系统，其特征在于，所述ZrC纳米片与所述叶酸修饰的聚乙二醇的质量之比为1:0.5～3。

4.如权利要求1所述的递药系统，其特征在于，所述ZrC纳米片与所述抗癌药物的质量之比为1:1～2.5。

5.如权利要求1所述的递药系统，其特征在于，所述叶酸修饰的聚乙二醇分子中，聚乙二醇分子链两端分别为叶酸和氨基，所述叶酸通过酰胺键与聚乙二醇结合在一起；

所述叶酸修饰的聚乙二醇通过静电引力吸附在所述ZrC纳米片表面。6.如权利要求1所述的递药系统，其特征在于，所述抗癌药物为Nif-SN38、Nif-SN38的前药、伊立替康或者伊立替康的前药。

7.一种基于ZrC纳米片的递药系统的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：制备ZrC纳米片：将ZrC粉末分散于去离子水中，并于10～35℃下水浴超声8～12小时，随后离心收集沉淀，烘干，得到ZrC纳米片；

制备表面包覆有叶酸修饰的聚乙二醇的ZrC纳米片：将所述ZrC纳米片分散于水中，得到ZrC纳米片的水分散液，再向所述水分散液中加入叶酸修饰的聚乙二醇，以500～1000转/分钟的转速搅拌10～16小时，离心收集沉淀，得到表面包覆有叶酸修饰的聚乙二醇的ZrC纳米片；

制备基于ZrC纳米片的递药系统：将所述表面包覆有叶酸修饰的聚乙二醇的ZrC纳米片分散于水中，并加入抗癌药物，以500～1000转/分钟的转速搅拌12～24小时后，离心收集沉淀，即得到基于ZrC纳米片的递药系统；

所述基于ZrC纳米片的递药系统包括ZrC纳米片，包覆在所述ZrC纳米片表面的叶酸修饰的聚乙二醇，以及负载在所述ZrC纳米片上的抗癌药物。

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在制备ZrC纳米片步骤中，在所述水浴超声之前，先将所述分散液采用探头超声4～8小时，所述探头超声的探头功率为150～600w，所述探头超声过程中的温度为5～20℃。

9.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在制备ZrC纳米片步骤中，所述离心收集沉淀的具体操作为：先以3000～6000转/分钟的转速离心0.5～1h，取上清液，然后将所述上清液以15000～20000转/分钟的转速离心0.5～1h，收集沉淀；

在制备表面包覆有叶酸修饰的聚乙二醇的ZrC纳米片步骤和制备基于ZrC纳米片的递药系统步骤中，所述离心收集沉淀的具体操作为：以15000～20000转/分钟的转速离心0.5～1h后，收集沉淀。

10.一种如权利要求1-6任一项所述的基于ZrC纳米片的递药系统在制备抗癌药物上的应用。

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一种基于ZrC纳米片的递药系统及其制备方法和应用

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技术领域

[0001]本发明涉及一种基于ZrC纳米片的递药系统，本发明还涉及该基于ZrC纳米片的递药系统的制备方法，本发明还涉及该基于ZrC纳米片的递药系统在制备抗癌药物上的应用。背景技术

[0002]化疗是癌症治疗中常用的治疗手段，但是目前常用的治疗药物如阿霉素(DOX)、紫杉醇等往往存在特异性不好、毒性大的缺点，在治疗癌症的同时也会杀死许多正常的细胞，副作用较大。为了解决这一问题，人们尝试将纳米材料作为药物的载体以增强靶向性。但是，传统的载药系统往往存在药物负载率不高，药物控释效果不好等问题。

[0003]将纳米材料作为载体负载抗癌药物是近些年发展起来的新型抗癌技术。这一技术利用纳米材料静电吸附阿霉素等药物，配合近红外波长的激光，能够实现药物在肿瘤部位的可控释放。相比于传统的药物载体，纳米材料的比表面积较大，药物负载率较高，作为药物载体有着很好的表现。目前大多数纳米药物载体采用波长为808nm的激光进行调控，穿透深度有限。因此需要一种调节波长更长，作用深度更深的纳米药物载体。[0004]纳米碳化锆是一种新型的纳米材料。制备纳米碳化锆所需的原料无毒并且在地球上的含量十分丰富。研究表明纳米碳化锆的药物负载率高(由于高电荷密度和键极化，Zr和羧酸O原子之间的亲和力强，促进其药物装载)，对光的吸收较好，毒性低，价格便宜，制备简单，光热稳定性高，并且可以通过穿透深度较深的波长为1064nm的激光进行调控，是一种理想的抗癌药物载体。

发明内容

[0005]鉴于此，本发明提供了一种基于ZrC纳米片的递药系统，以ZrC纳米片为载体负载抗癌药物。所述载体成本低且易制备，具有良好的光热效果，从而使得该递药系统兼具有ZrC纳米片本身的光热治疗功效和所负载药物的治疗功效，对于癌症治疗具有极高的临床应用价值。

[0006]具体地，第一方面，本发明提供了一种基于ZrC纳米片的递药系统，该递药系统包括ZrC纳米片，包覆在所述ZrC纳米片表面的叶酸修饰的聚乙二醇，以及负载在所述ZrC纳米片上的抗癌药物。

[0007]该递药系统以ZrC纳米片为载体负载抗癌药物，载体成本低易制备，且在808nm和1064nm的长波长下具有良好的光热效果，从而使得该递药系统兼具ZrC纳米片光热杀死肿瘤的功效和化疗药物的治疗功效，对于癌症治疗具有极高的临床价值。[0008]优选的，所述ZrC纳米片的长宽尺寸为30～100nm，进一步优选为50～80nm。[0009]优选的，所述ZrC纳米片的厚度为1～20nm，进一步优选为2～8nm，最优选为3～5nm。选择适合的尺寸能够保证ZrC纳米片作为光热剂在肿瘤部位具有较好的被动富集效果。尺寸过大导致光热剂难以进入肿瘤部位，而尺寸过小导致光热剂容易从肿瘤部位泄露。选择较薄的厚度可以增大ZrC纳米片的比表面积，从而增强其光热效果。

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优选的，所述ZrC纳米片与所述叶酸修饰的聚乙二醇的质量之比为1:0.5～3，更优

选为1:1～2.5。聚乙二醇修饰可以提高ZrC纳米片的生物相容性和稳定性，提高其在水中的分散性。

[0011]优选的，所述叶酸修饰的聚乙二醇分子中，聚乙二醇分子链两端分别为叶酸和氨基，所述叶酸通过酰胺键与聚乙二醇结合在一起；

[0012]所述叶酸修饰的聚乙二醇通过静电引力吸附在所述ZrC纳米片的表面。[0013]优选的，所述叶酸修饰的聚乙二醇的重均分子量为2000～30000。[0014]优选的，ZrC纳米片与抗癌药物的质量之比为1:1～2.5，优选为1:1～2。[0015]可选地，所述抗癌药物为Nif-SN38、Nif-SN38的前药、伊立替康或者伊立替康的前药。

[0016]第二方面，本发明提供了一种基于ZrC纳米片的递药系统的制备方法，所述方法包括以下步骤：[0017]制备ZrC纳米片：将ZrC粉末分散于去离子水中，并于10～35℃下水浴超声8～12小时，随后离心收集沉淀，烘干，得到ZrC纳米片；[0018]制备表面包覆有叶酸修饰的聚乙二醇的ZrC纳米片：将所述ZrC纳米片分散于去离子水中，得到ZrC纳米片的水分散液，向所述水分散液中加入叶酸修饰的聚乙二醇，以500～1000转/分钟的转速搅拌10～16小时，离心收集沉淀，得到表面包覆有叶酸修饰的聚乙二醇的ZrC纳米片；[0019]制备基于ZrC纳米片的递药系统：将所述表面吸附有叶酸修饰的聚乙二醇的ZrC纳米片分散于去离子水中，并加入抗癌药物，以500～1000转/分钟的转速搅拌12～24小时后，离心收集沉淀，即得到基于ZrC纳米片的递药系统；

[0020]所述基于ZrC纳米片的递药系统包括ZrC纳米片，包覆在所述ZrC纳米片表面的叶酸修饰的聚乙二醇，以及负载在所述ZrC纳米片上的抗癌药物。[0021]在本发明制备方法中，水浴温度过高会导致ZrC纳米片降解，因此将水浴超声的温度保持在15～25℃。本发明采用的温度范围能够保证材料的稳定，并且使本发明的制备方法易于实现，操作难度低。当水浴温度升高，可通过换水或其他降温措施以保证水浴温度在上述范围内。

[0022]本发明制备方法中，所述步骤(1)中，为了进一步提高产率，在所述水浴超声之前，先将所述分散液采用探头超声4～8小时，所述探头超声的探头功率为150～600w，所述探头超声过程中的温度为5～20℃。由于探头超声直接作用于ZrC纳米片，为避免ZrC纳米片降解，所述探头超声过程中保持温度为5～20℃。优选的，保持为10～15℃。当温度升高时，可使用冰袋进行降温。通过将探头超声与水浴超声结合使用，使得最终得到的ZrC纳米片尺寸更小，更均一，获得所需尺寸的ZrC纳米片的产率更高。[0023]优选的，在制备ZrC纳米片步骤中，ZrC粉末在去离子水中的质量浓度为0.5～5mg/mL。

[0024]优选的，在制备ZrC纳米片步骤中，所述离心收集沉淀的具体操作为：先以3000～6000转/分钟的转速离心0.5～1h，取上清液，然后将所述上清液以15000～20000转/分钟的转速离心0.5～1h，收集沉淀。第一步的低转速离心是为了分离去除尺寸较大的那部分纳米碳化锆，第二步的高速离心分离即获得所需尺寸的ZrC纳米片。

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优选的，在制备ZrC纳米片步骤中，所述烘干操作在真空中常温下进行。

[0026]优选的，在制备表面包覆有叶酸修饰的聚乙二醇的ZrC纳米片步骤中，所述叶酸修饰的聚乙二醇可采用如下方式制备：将羟基琥珀酰亚胺活化叶酸加入到双氨端聚乙二醇的二甲基亚砜溶液中，并加入适量催化剂如三乙胺，得到混合溶液，将所述混合溶液在室温、避光条件下以300～600rpm的转速搅拌反应16～32小时，反应完成后过滤，得到叶酸修饰的聚乙二醇。

[0027]优选的，所述羟基琥珀酰亚胺活化叶酸可采用如下方式制备：将叶酸溶解于无水二甲基亚砜中，再加入羟基琥珀酰亚胺和N,N'-二环己基碳酰亚胺得到混合液，所述混合液在室温、避光和三乙胺催化条件下进行搅拌反应16～32小时，反应完成后过滤，得到羟基琥珀酰亚胺活化叶酸。[0028]优选的，在制备表面包覆有叶酸修饰的聚乙二醇的ZrC纳米片步骤中，所述ZrC纳米片的水分散液的浓度为0.1～2mg/mL。[0029]优选的，在制备表面包覆有叶酸修饰的聚乙二醇的ZrC纳米片步骤和制备基于ZrC纳米片的递药系统步骤中，所述离心收集沉淀的具体操作为：以15000～20000转/分钟的转速离心0.5～1h后，收集沉淀。

[0030]本发明第二方面提供的基于ZrC纳米片的递药系统的制备方法具有以下优点：原料易得，制备过程简单，易于实现规模化生产。

[0031]本发明的优点将会在下面的说明书中部分阐明，一部分根据说明书是显而易见的，或者可以通过本发明实施例的实施而获知。附图说明

[0032]图1为本发明实施例1制备得到的ZrC纳米片的表征结果图；

[0033]图2为本发明实施例1的表面包覆有叶酸修饰的聚乙二醇的ZrC纳米片的光热效果图；

[0034]图3为本发明实施例1的ZrC纳米片光热剂的体外细胞实验结果图；

[0035]图4为本发明实施例1的基于ZrC纳米片的递药系统的体内实验结果图；[0036]图5为肿瘤光热治疗效果图。

具体实施方式

[0037]以下阐述本发明的优选实施方式。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明权利要求书所限定的范围和主旨的前提下，还可以做出若干改进和修饰，这些改进和修饰也视为落入本发明的保护范围内。[0038]实施例1

[0039]一种基于ZrC纳米片的递药系统的制备方法，包括以下步骤：[0040]制备ZrC纳米片：将ZrC粉末分散于去离子水中，得到浓度为1mg/mL的分散液；将上述分散液采用探头超声5小时，所述探头超声的探头功率为360w，所述探头超声过程中保持温度为5～10℃，期间当温度升高时，使用冰袋进行降温；再将所述分散液于水浴超声10小时，得到经超声后的分散液，水浴超声的温度保持在15-25℃，当水浴温度升高，通过换水以保证水浴温度在15-25℃范围内；将所述经超声后的分散液离心后，以5000转/分钟的转速

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离心0.5h，取上清液，然后将所述上清液以17000转/分钟的转速离心0.5h，收集沉淀，烘干，得到ZrC纳米片。[0041]制备表面包覆有叶酸修饰的聚乙二醇的ZrC纳米片：将所述ZrC纳米片分散于去离子水中，再向所得水分散液中加入叶酸修饰的聚乙二醇(FA-PEG-NH2)，搅拌12小时后，以17000转/分钟的转速离心0.5h，收集沉淀，得到表面包覆有叶酸修饰的聚乙二醇的ZrC纳米片。[0042]制备基于ZrC纳米片的递药系统：将所得表面包覆有叶酸修饰的聚乙二醇的ZrC纳米片分散于水中，并加入伊立替康的前药，搅拌24小时后，以17000转/分钟的转速离心0.5h，收集沉淀，即得到基于ZrC纳米片的递药系统。

[0043]所述基于ZrC纳米片的递药系统包括ZrC纳米片，包覆在所述ZrC纳米片表面的叶酸修饰的聚乙二醇，以及负载在所述ZrC纳米片上的抗癌药物。[0044]如图1所示，为本发明实施例1制备得到的ZrC纳米片(ZrC NSs)以及基于ZrC纳米片的递药系统(ZrC@prodrug)表征结果。其中，(a)和(b)分别为ZrC NSs的TEM图像、HRTEM图像(插图显示了相应的SAED模式)；(c)为ZrC NSs的AFM图像；(d)为分别从块状ZrC和ZrC NSs获得的拉曼散射光谱图；(e)分别为块状ZrC和ZrC NSs的XPS光谱图。(f)分别为块状ZrC和ZrC NSs的XRD谱图。(g，h)分别为ZrC NSs和ZrC@prodrug的XPS光谱。(i)ZrC NSs的FTIR光谱图。(j)为ZrC@prodrug的STEM图像。

[0045]ZrC纳米片是通过液相剥离法制备的。ZrC NSs的形态由透射电子显微镜(TEM)和原子力显微镜(AFM)表征。TEM图像(图1a)显示ZrC纳米片的典型横向尺寸约为50nm。ZrC的晶格是通过高分辨率TEM(HRTEM)(图1b)和选区电子衍射(SAED)(图1b，插图)研究的。如HRTEM图像所示，观察到层间距离为0.22nm的晶格条纹，它们与ZrC晶体的(200)平面相对应。晶格的快速傅立叶变换(FFT)显示了ZrC拥有预期的晶格反射。AFM图像(图1c)显示ZrC纳米片的厚度在1.1-1.4nm范围内。ZrC和ZrC纳米片的拉曼光谱如图1d所示。使用X射线光电子能谱(XPS)表征了块体ZrC和剥离的ZrC纳米片的元素(图1e)。块体ZrC和ZrC纳米片的XRD图谱显示出相似的峰位(图1f)，代表ZrC的fcc结构。尺寸、组成和晶体特征的数据都证实了ZrC纳米片的成功剥离。

[0046]XPS进一步用于检查前药与ZrC NSs负载情况(图1g)。XPS精细谱(图1h)证明，与制备好的ZrC纳米片相比，前药加载到ZrC NS上后，在399eV和688eV处的显着峰分别对应于N1s和F1s。此外，傅立叶变换红外光谱(FTIR)中1627和2920cm-1处的峰归因于前药带来的C＝O拉伸振动和NH拉伸。在图1j中，带有能量色散X射线光谱(EDS)的扫描透射电子显微镜(STEM)显示了ZrC@前药的Zr，C，F和N元素。所有上述特征证实了前药成功加载到ZrC NSs上。

[0047]实施例2

[0048]一种基于ZrC纳米片的递药系统的制备方法，包括以下步骤：[0049]制备ZrC纳米片：将ZrC粉末分散于异丙醇中，得到浓度为1mg/mL的分散液；将上述分散液采用探头超声6小时，所述探头超声的探头功率为360w，所述探头超声过程中保持温度为10-15℃，期间当温度升高时，使用冰袋进行降温；再将所述分散液于水浴超声12小时，得到经超声后的分散液，水浴超声的温度保持在15-25℃，当水浴温度升高，通过换水以保证水浴温度在15-25℃范围内；将所述经超声后的分散液离心后，以4000转/分钟的转速离

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心1h，取上清液，然后将所述上清液以16000转/分钟的转速离心1h，收集沉淀，烘干，得到ZrC纳米片。[0050]制备表面包覆有叶酸修饰的聚乙二醇的ZrC纳米片：将所述ZrC纳米片分散于去离子水中，再向所得水分散液中加入叶酸修饰的聚乙二醇(FA-PEG-NH2)，搅拌16小时后，以16000转/分钟的转速离心1h，收集沉淀，得到表面包覆有叶酸修饰的聚乙二醇的ZrC纳米片。[0051]制备基于ZrC纳米片的递药系统：将所得表面包覆有叶酸修饰的聚乙二醇的ZrC纳米片分散于水中，并加入Nif-SN38的前药，搅拌24小时后，以16000转/分钟的转速离心1h，收集沉淀，即得到基于ZrC纳米片的递药系统。

[0052]所述基于ZrC纳米片的递药系统包括ZrC纳米片，包覆在所述ZrC纳米片表面的叶酸修饰的聚乙二醇，以及负载在所述ZrC纳米片上的抗癌药物。[0053]效果实施例[0054](1)实施例1制备的ZrC的光热性能。[0055]如图2所示，为表面包覆有叶酸修饰的聚乙二醇的ZrC纳米片的光热效果测量升温曲线图。其中，(2a)为不同浓度的ZrC纳米片悬浮液的照片。(2b)为不同浓度的ZrC纳米片悬浮液的UV-Vis-NIR吸收光谱图。(2c)ZrC为纳米片悬浮液在808(上)和1064nm(下)辐射下的消光系数。(d)分别为在808和1064nm辐射下不同纳米片悬浮液浓度下的温度变化曲线。(2e，2f)分别为计算808nm(近红外-I)和1064nm(近红外-II)的光热转换效率。(2g)为Au NRs、BPQDs、Ti3C2纳米片和ZrC纳米片的光热转化效率。(2h)为在近红外-I或近红外-II激光照射下，ZrC纳米片悬浮液在水中的加热曲线分别经过6个激光开/关循环(1.0W cm-2)。(2i)制备的ZrC纳米片悬浮液在辐射下0.5h和2h的UV-Vis-NIR吸收光谱。[0056]ZrC纳米片用于光热实验，强吸收是光热剂的先决条件。ZrC纳米片分散液的丁达尔效应如图2a所示。在图2b中，ZrC纳米片在近红外I和近红外II生物窗口中均表现出较强的吸收作用，并且在808和1064nm处的消光系数分别估计为8.8和8.3Lg-1cm-1(图2b)。在图2c中，光热转换效率是光热剂的最重要属性，并决定其对光热治疗的效率。用暴露在808或1064nm激光下的ZrC悬浮液研究了光热性能。如图2d所示，随着辐照时间的增加，两种波长辐照下ZrC悬浮液的温度在相对较低的浓度(100μg mL-1)下经过10分钟后都从25℃升高到60℃以上。如图2e、2f所示，通过一个光热循环的冷却时间，计算得出ZrC纳米片在近红外I和近红外II窗口处的PTCE分别为52.1％和62.1％，表明构建的ZrC纳米片可以有效地将近红外I和近红外II区的光能转换成热量。如图2g所示，该光热转换效率显着高于其他光热剂，例如Au纳米颗粒(21％)，硒化铜(22％)，黑磷量子点(BPQDs，28.4％)，锑量子点(AMQDs，45.5％)和Ti3C2 NSs(30.6％)。图2h显示了在808和1064nm辐射下ZrC纳米片悬浮液(25μg mL-1)的六个光热循环，吸收光谱几乎保持不变。如图2i所示，表明ZrC NSs具有出色的光热稳定性。[0057](2)前药的设计策略及其激活行为[0058]如图3a所示，分别是伊立替康和SN38-Nif的分子结构和羧酸酯酶作用下的激活机制。3b和3c分别为光控药物释放曲线和前药(插图)的吸收光谱变化。3d为在存羧酸酯酶(1U mL-1)的情况下前药(10μM)的荧光光谱变化。3e为前药(10μM)的荧光响应与羧酸酯酶浓度的关系(从下往上依次为0U、1U、2U、3U、4U)。

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光控前药的释放和酶触发的前药激活前药的激活机制如图3a所示，前药的羧酸酯

键可以与在癌细胞中通过过表达的酯酶进行水解反应，然后释放荧光分子。将前药加载到ZrC纳米片上后，通过吸收和荧光光谱在生理条件下的光谱变化研究了光控前药的释放和羧酸酯酶触发的前药活化。在图3b，c中，前药可以在808nm和1064nm的照射下释放。如图3d，e所示，前药在没有羧酸酯酶的情况下在460nm处显示弱荧光。同时，加入羧酸酯酶后，560nm处的荧光急剧增加，而且加入的羧酸酯酶活性单位量越大其荧光强度升高越明显，这证明了前药可以被羧酸酯酶激活。[0060](3)ZrC纳米平台与前药的生物相容性和细胞毒性[0061]如图4所示，其中，4a在各种浓度(0、25、50、100和200μg mL-1)的ZrC NSs中孵育后，HEK-293T(左)，A549(中)和SMMC-7721(右)细胞的相对活力。4b为静脉内施用分散在PBS中的ZrC 48小时后，Zr在主要组织和肿瘤中的生物分布(每克组织中Zr的ID％)。4c在注射后1、7和30天分别静脉注射生理盐水，聚乙二醇化的ZrC，ZrC@Iri和ZrC@前药(10mg kg-1，100μL)的小鼠组的血液学数据(从左至右依次为对照组、ZrC组、ZrC@Iri组、ZrC@前药组)。白细胞(WBC)，红细胞(RBC)，血红蛋白(HGB)，平均红细胞体积(MCV)，平均血红蛋白(MCH)，平均血红蛋白浓度(MCHC)，血小板(PLT)和血细胞比容(HCT)。注射后1、7和30天，对不同处理的小鼠的血液生化分析。结果显示平均值和s.d.丙氨酸转氨酶(ALT)，球蛋白(GLB)，胆红素(TBIL)，总蛋白(TP)，天冬氨酸转氨酶(AST)和白蛋白(ALB)。如图4d所示，注射后1、7和30天从经NSs处理的小鼠的肝脏，脾脏，肾脏，心脏和肺部获得的组织学数据(苏木精和曙红染色图像)(比例尺均为100mm)。

[0062]为了检测ZrC纳米片对细胞的体外细胞毒性，将HEK293-T(人肾细胞)，SMMC-7721(人肝癌细胞)和A549(人肺癌细胞)与ZrC纳米片以各种浓度(0、25，50、100和200μgmL-1)处理48小时。如图4a所示，就细胞活力而言，ZrC纳米片即使在200μgmL-1的高浓度下也显示出微不足道的细胞毒性，表明其潜在的生物安全性。如图4b所示，ZrC纳米片(10mg kg-1)在主要器官和肿瘤中的生物分布通过带有SMMC-7721荷瘤模型的裸鼠静脉注射48h进行研究，结果表明通过被动靶向约1.59％的ZrC积累在肿瘤中。通过结合拓扑异构酶I(SN38)和COX-2蛋白抑制剂(Nif)来抑制肿瘤细胞增殖和血管生成的前药(SN38-Nif)被加载到ZrC纳米片上，即ZrC@prodrug。制备聚乙二醇化的ZrC NSs和ZrC@Iri作为对照组，并对它们的体内毒理学进行详细研究，以进一步发现生物医学应用的潜力。根据各种实验条件，将C57BL/6小鼠分为四组：(1)对照组，(2)静脉内给予PEG化ZrC NSs(10mg kg-1)的小鼠，(3)静脉内给予ZrC@Iri的小鼠(10mg kg-1)和(4)小鼠静脉注射ZrC@前药(10mg kg-1)。正常的血液学参数包括白细胞(WBC)，红细胞(RBC)，血红蛋白(HGB)，血细胞比容(HCT)，平均红细胞血红蛋白(MCH)，平均红细胞血红蛋白浓度(MCHC)，血小板(PLT)，测量平均微粒体积(MCV)(图4c)。与对照组相比，在不同时间点的PEG化ZrC和ZrC@前药组中未观察到有意义的变化。结果表明，PEG化的ZrC和负载的前药在治疗的小鼠中没有引起明显的血液学毒性。获得了标准的血液生化指标，并检测了包括丙氨酸转氨酶(ALT)，天冬氨酸转氨酶(AST)，总蛋白(TP)，球蛋白(GLB)，总胆红素(TBIL)和白蛋白(ALB)在内的各种标记物(图4c)。与对照组相比，在不同时间点用聚乙二醇化ZrC和负载的前药治疗的组中的所有指标均未显示异常，且变化无统计学意义。结果表明，聚乙二醇化的ZrC及其负载的前药对血液化学没有任何负面影响。此外，ALT和AST是小鼠肾脏和肝脏的相关功能指标，表明PEG化ZrC及其负载的前药对小鼠没有明

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显的肾脏和肝脏毒性。此外，收集主要器官，包括心脏，肝脏，脾脏，肺和肾脏，并切片以进行H&E染色(图4d)。在治疗期间，所有组均未发现明显的急性或慢性病理毒性或其他不良反应，表明在治疗组中未发现明显的组织学异常。这些结果表明PEG化的ZrC和负载的前药具有高的生物相容性，并且可以进一步评估其在体内的癌症治疗。[0063](4)体内癌症的光热疗法和病理学分析[0064]图5中，5a为对照组(生理盐水)组和聚乙二醇化ZrC，ZrC@伊立替康(Iri)和ZrC@prodrug实验组中带有LLC肿瘤的LLC荷瘤小鼠的肿瘤部位相应的红外热图像。5b为在不同时间间隔(1W cm-2，8分钟)的激光照射过程的温度曲线，瘤内注射浓度为2mg L-1，100μL(5min时从上往下依次是ZrC@prodrug、聚乙二醇化ZrC、ZrC@伊立替康、对照组)。上述结果表明本发明ZrC纳米片、ZrC@伊立替康(Iri)和ZrC@prodrug均能有效提升肿瘤部位的温度，起到光热杀伤的作用。

[0065]5c为肺癌小鼠不同治疗(12天时从上往下依次为：对照+NIR，聚乙二醇化ZrC+NIR，ZrC@Iri+NIR和ZrC@prodrug+NIR)后随时间变化的肿瘤生长曲线(n＝5，平均值±SD)。7天后进行第二次治疗。经过ZrC@Iri+NIR和ZrC@prodrug+NIR处理的肿瘤体积变小显著，表明ZrC@Iri+NIR和ZrC@prodrug+NIR对肿瘤具有显著的抑制生长作用。[0066]5d为不同处理后裸鼠的时间依赖性体重曲线。12天时从下往上依次是：ZrC@prodrug+NIR、ZrC@Iri+NIR、ZrC+NIR和对照+NIR。结果表明，经过四种处理后的裸鼠体重变化不明显，进一步验证了本发明ZrC@prodrug+NIR处理对裸鼠的治疗效果显著。5e为H&E染色用于检查病理改变，抗原Ki-67免疫荧光染色用于检测各组小鼠肺肿瘤组织中的细胞增殖。结果表明经过ZrC@prodrug+NIR处理的组织恢复明显。[0067]5f为尾静脉注射(100μL，10mg L-1)的对照组(盐水)和PEG化ZrC，ZrC@Iri和ZrC@prodrug实验组的SMMC-7721荷瘤小鼠肿瘤部位的不同激光照射时间间隔(1W cm-2，8分钟)的组织温度曲线。结果表明ZrC纳米片能够显著提升小鼠肿瘤部位的温度。5g显示在人类肝癌模型中不同治疗后的时间依赖性肿瘤生长曲线(n＝5，平均值±SD)。7天后进行第二次治疗。经过治疗后的肿瘤体积显著变小，尤其是ZrC@Iri和ZrC@prodrug组，表明ZrC@Iri和ZrC@prodrug处理对小鼠的肿瘤具有显著的抑制作用。5h经过不同处理后小鼠的时间依赖性体重曲线。结果表明，经过不同处理的小鼠体重变化不明显，表明5g中肿瘤体积的变化与体重无关，属于处理后治疗效果的体现。5i不同处理后20天，H&E染色，抗原Ki-67免疫荧光和TUNEL染色的SMMC-7721荷瘤小鼠的照片，用于检测人类肝肿瘤组织的病理变化。图像比例尺(50μm)。*p＜0.05，**p＜0.01和***p＜0.001。结果表明经过ZrC@prodrug组治疗后，肿瘤组织在组织形态学上表现出恢复正常的效果。

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