本發(fā)明涉及材料合成，具體涉及紅外光釋硫化氫納米反應(yīng)器及其制備方法與在脊髓損傷修復(fù)中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、脊髓是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的重要組成部分，通過(guò)傳遞重要信息和反射作為大腦和周?chē)窠?jīng)組織之間的聯(lián)系(lancet?2022，24(13)，417–425)。脊髓損傷是外力作用下脊髓功能的暫時(shí)或永久性損傷。據(jù)估計(jì)，全世界每年有250,000至500,000例脊髓損傷新病例，其中年輕人占大多數(shù)。急性脊髓損傷患者的死亡率在4％至17％之間(neurosurg.2020，43(2),425–441)。脊髓損傷分為創(chuàng)傷性和非創(chuàng)傷性。創(chuàng)傷性脊髓損傷發(fā)生后，雖然可通過(guò)手術(shù)方式解除原發(fā)機(jī)械壓迫，但脊髓損傷后的繼發(fā)損傷，其分子及細(xì)胞水平的機(jī)制是非常復(fù)雜的。

2、此外，復(fù)雜的生理學(xué)和不可控的病理過(guò)程可能導(dǎo)致不理想的恢復(fù)結(jié)果，疾病的高發(fā)生率、高致殘率和治療的高經(jīng)濟(jì)消耗導(dǎo)致患者的術(shù)后生活質(zhì)量降低。傳統(tǒng)減壓手術(shù)重建脊柱穩(wěn)定性和在急性期使用高劑量靜脈注射甲潑尼龍(mpss)是最常見(jiàn)的臨床治療方法。雖然手術(shù)治療可以重建脊柱穩(wěn)定性和減輕壓迫的神經(jīng)，完全修復(fù)的中樞神經(jīng)仍然難以實(shí)現(xiàn)。大劑量mpss用于減少早期炎癥反應(yīng)也存在生物利用度低、聚集效率低等問(wèn)題(nanoscale2013，5(19)，8821-36)。值得注意的是，這些治療都沒(méi)有顯示出促進(jìn)軸突和神經(jīng)再生的能力，治療效果是有限的。因此，有必要尋求更有效的治療方法來(lái)解決這些問(wèn)題。

3、醫(yī)用氣體療法已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在臨床治療和科學(xué)研究之中，為各種醫(yī)療需求提供解決方案的藥物分子，范圍從傳統(tǒng)氣體(氧氣和一氧化二氮)到一氧化氮，一氧化碳和硫化氫等氣體，所有這些氣體最近都被證明表現(xiàn)為生物信使分子。信使分子在結(jié)合體內(nèi)的多價(jià)金屬元素后起到調(diào)節(jié)人體基本生理活動(dòng)的作用。在針對(duì)神經(jīng)疾病的潛在治療方法中，臨床研究發(fā)現(xiàn)醫(yī)用氣體具有比更傳統(tǒng)的藥理學(xué)策略具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，比如氣體的易擴(kuò)散性、高滲透性和有別于藥物的低耐藥性。在目前神經(jīng)疾病領(lǐng)域常用的氣體中，一氧化氮和一氧化碳存在治療后期誘發(fā)炎癥和安全閾值極低等缺點(diǎn)，硫化氫被驗(yàn)證具有血管調(diào)節(jié)、減少氧化應(yīng)激反應(yīng)和減少炎癥反應(yīng)的作用，因此較為適合用于修復(fù)脊髓損傷。

4、然而，對(duì)于目前治療手段也存在較大的爭(zhēng)議。對(duì)于氣體療法的陌生會(huì)一定程度導(dǎo)致病患的抵觸心理，并且相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)也面臨許多困難。氣體作為天然物質(zhì)的屬性導(dǎo)致其無(wú)法直接作為產(chǎn)品獲得高額的商業(yè)價(jià)值。因此，目前已有部分研究將目光放在了納米氣體發(fā)生器這一概念上。bu等人將一種光熱激發(fā)的一氧化氮供體負(fù)載在上轉(zhuǎn)化材料修飾的有機(jī)金屬框架上，通過(guò)近紅外觸發(fā)，將一氧化氮作為生物信號(hào)分子抑制膠質(zhì)細(xì)胞再生(sci.adv.2020，6(39)，eabc3513)。然而，由于一氧化氮的固有性質(zhì)，依然存在后期激發(fā)炎癥的缺陷。但是，構(gòu)建納米氣體發(fā)生器的思路，以及納米氣體發(fā)生器的控釋性、集成性和可調(diào)性的優(yōu)點(diǎn)將有助于傳統(tǒng)氣體療法的轉(zhuǎn)化和應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種紅外光釋硫化氫納米反應(yīng)器，創(chuàng)新性地提出了通過(guò)光場(chǎng)原位控釋硫化氫治療氣體，用于保護(hù)脊髓神經(jīng)元免受繼發(fā)性損傷，并且由于硫化氫脂溶性好的優(yōu)點(diǎn)，硫化氫極易通過(guò)血腦脊髓屏障和細(xì)胞膜屏障，進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)，用于脊髓損傷的治療。

2、第一方面，本發(fā)明提供一種紅外光釋硫化氫納米反應(yīng)器。所述紅外光釋硫化氫納米反應(yīng)器包括可注射pva/pvp透明導(dǎo)電水凝膠和填充在所述可注射pva/pvp透明導(dǎo)電水凝膠內(nèi)部的snss/pei-dtc復(fù)合物；所述snss/pei-dtc復(fù)合物包括供體pei-dtc和負(fù)載在所述供體pei-dtc表面的二維硅烯納米片。

3、較佳地，可注射pva/pvp透明導(dǎo)電水凝膠和snss/pei-dtc復(fù)合物的質(zhì)量比為1000：1-10000：1。

4、較佳地，二維硅烯納米片和pei-dtc的比例為20-30μg：0.15-0.2mg。

5、第二方面，本發(fā)明提供一種紅外光釋硫化氫納米反應(yīng)器的制備方法。所述紅外光釋硫化氫納米反應(yīng)器的制備方法包括：

6、采用濕化學(xué)法合成并剝離制備二維硅烯納米片；

7、在二維硅烯納米片表面修飾熱分解產(chǎn)生硫化氫的供體pei-dtc得到snss/pei-dtc；

8、將snss/pei-dtc整體包裹在可注射pva/pvp透明導(dǎo)電水凝膠內(nèi)，形成紅外光釋硫化氫納米反應(yīng)器。

9、較佳地，制備二維硅烯納米片的方法包括：將前體casi2和i2加入到無(wú)水乙腈中，casi2和i2的摩爾比為1：1，在n2氣氛保護(hù)下保持?jǐn)嚢?，在室溫持續(xù)反應(yīng)2-3周；對(duì)反應(yīng)液進(jìn)行離心，取固體產(chǎn)物，分散在有機(jī)溶劑中并超聲破碎，得到含有二維硅烯納米片的分散液；優(yōu)選地，casi2：i2：無(wú)水乙腈的比例為570-575mg：1520-1530mg：160-170ml；更優(yōu)選地，取用時(shí)用無(wú)水乙醇和去離子水反復(fù)洗脫并干燥得到二維硅烯納米片。

10、較佳地，制備pei-dtc的方法包括：將pei和koh溶于甲醇中，攪拌至koh完全溶解；向得到的溶液中加入cs2，攪拌10-20min，干燥，得到pei-dtc；優(yōu)選地，pei：koh：甲醇的比例為500-505mg：650-655mg：50-55ml；更優(yōu)選地，pei：cs2的比例為500-505mg：695-700μl。

11、較佳地，利用靜電吸附作用在二維硅烯納米片表面負(fù)載pei-dtc；優(yōu)選地，在室溫下，將二維硅烯納米片分散在水中配置成a液；將pei-dtc溶解于去離子水中形成b液；將a液離心，倒掉上層清液，并與a液相同體積的b液混合，離心后棄去上層清液，得到snss/pei-dtc復(fù)合物；更優(yōu)選地，a液中二維硅烯納米片的濃度為0.02-0.03mg/ml；b液中pei-dtc的濃度為0.15-0.2mg/ml。

12、較佳地，使用循環(huán)凍融法制備pva/pvp水凝膠；優(yōu)選地，配制pvp濃度0.5-5wt％的pva/pvp水溶液；在攪拌下，將pva/pvp溶液在90-95℃恒溫下溶解4-4.5小時(shí)；停止攪拌，95-100℃下靜置1.5-2小時(shí)；放入-18至-20℃冷凍18-18.5小時(shí)，室溫解凍6-6.5小時(shí)；優(yōu)選地，重復(fù)冷凍和解凍5-6次。

13、較佳地，將snss/pei-dtc復(fù)合物與pva/pvp水凝膠均勻混合以將snss/pei-dtc復(fù)合物整體包裹在可注射pva/pvp透明導(dǎo)電水凝膠內(nèi)。

14、第三方面，本發(fā)明提供上述任一項(xiàng)所述的紅外光釋硫化氫納米反應(yīng)器在制備脊髓損傷修復(fù)產(chǎn)品中的應(yīng)用。

15、較佳地，將紅外光釋硫化氫納米反應(yīng)器器注射至脊髓損傷位置，利用808nm紅外激光器輻照的激活作用使得納米發(fā)生器釋放硫化氫氣體。

16、有益效果

17、1)、本發(fā)明提供的硫化氫納米氣體發(fā)生器有穩(wěn)定的硫化氫控釋性、抗炎及脊髓損傷修復(fù)效果，適用于包括脊髓損傷炎癥急性期治療的生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。

18、2)本發(fā)明提供的納米氣體發(fā)生器制備工藝簡(jiǎn)單，操作方便，不需要復(fù)雜昂貴的設(shè)備，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

19、3)本發(fā)明提供的納米氣體發(fā)生器可實(shí)現(xiàn)2周的炎癥急性期快速恢復(fù)，效果明顯。并且具有28天的明顯行為學(xué)恢復(fù)。本發(fā)明的納米氣體發(fā)生器材料作為生物醫(yī)用材料將具有良好的應(yīng)用前景。