具有免疫治疗效果的三维共价有机框架材料及其制备方法
阅读说明：本技术 具有免疫治疗效果的三维共价有机框架材料及其制备方法 (Three-dimensional covalent organic framework material with immunotherapy effect and preparation method thereof ) 是由 邓鹤翔 张亮 于 2021-07-29 设计创作，主要内容包括：本发明涉及合成具有免疫治疗效果的共价有机框架材料的技术领域,具体涉及一种具有免疫治疗效果的三维共价有机框架材料及其制备方法,其分子结构式为：中的任意一种。本发明得到的具有免疫治疗效果的三维共价有机框架材料具有高的晶态和比表面积且生物毒性小非常适合生物实验；实现将原本不具有免疫治疗能力的单体通过自组装成三维共价有机框架(COF)后实现优异的免疫治疗效果,这种方法提供了一种全新的设计分子基光敏剂来实现优异的肿瘤免疫治疗效果的思路。(The invention relates to the technical field of synthesizing covalent organic framework materials with immunotherapy effect, in particular to a three-dimensional covalent organic framework material with immunotherapy effect and a preparation method thereof, wherein the molecular structural formula is as follows: any one of them. The three-dimensional covalent organic framework material with the immunotherapy effect has high crystalline state and specific surface area, has small biological toxicity and is very suitable for biological experiments; realizes excellent self-assembly of monomers without immunotherapy capability into a three-dimensional Covalent Organic Framework (COF)The method provides a brand new idea for designing the molecular-based photosensitizer to realize excellent tumor immunotherapy effect.)
技术领域
本发明涉及合成具有免疫治疗效果的共价有机框架材料的技术领域，具体涉及一种具有免疫治疗效果的三维共价有机框架材料及其制备方法。
背景技术
共价有机框架材料(COF材料)是一种有机小分子通过可逆的共价键自组装形成的新型多孔材料，它是由C,H,O,N,B等轻元素组成，由于不含金属离子因此其生物毒性较低。分子基光敏剂由于具有毒性低和较好的生物兼容性被广泛的运用于免疫治疗，然而传统的分子基光敏剂的种类是非常有限的，并且目前大部分的分子基光敏剂都存在光稳定性较差、易聚集等不足影响其免疫原性细胞死亡的效率从而限制了其免疫治疗应用。目前大部分研究集中于将传统的分子基光敏剂连接成聚合物或金属有机框架材料(MOF)以此提升其光稳定性和减少聚集现象。然而这些研究都是基于选用本身具有诱导免疫原性细胞死亡性能的光敏剂单体，那些本身不具有诱导免疫原性细胞死亡性能的单体分子并没有被研究，这也是目前癌症的免疫学治疗领域的一大难点。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种具有免疫治疗效果的三维共价有机框架材料，具有高的晶态和比表面积且生物毒性小、非常适合生物实验。
本发明的目的之二在于提供一种具有免疫治疗效果的三维共价有机框架材料的制备方法，制备工艺简便，易于调节。
本发明实现目的之一所采用的方案是：一种具有免疫治疗效果的三维共价有机框架材料，其分子结构式为：
中的任意一种。
本发明实现目的之二所采用的方案是：一种所述的具有免疫治疗效果的三维共价有机框架材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将一定量的单体溶于的氯代苯和烷基醇的混合溶液中，混合均匀，再加入催化剂，通过溶剂热法制得COF样品；
(2)将所述步骤(1)中制备的COF样品经过活化后即得到所述具有免疫治疗效果的三维共价有机框架材料；
其中，所述步骤(1)中的单体为包括单体Ⅰ和单体Ⅱ，其中单体Ⅰ为TTBA单体Ⅱ为TAPBTTATAPA中的任意一种。
优选地，所述步骤(1)中，溶剂热法的具体操作为：将反应原料置于77-97K的液氮中冷冻然后抽气至50-70Pa的真空度，然后升温至室温后通入氩气再次置于77-97K的液氮中冷冻并抽气至50-70Pa的真空度，如此操作循环多次后密封，最后将反应体系在100-120℃下反应3-5天，制备COF样品。
优选地，所述步骤(1)中，单体Ⅰ、单体Ⅱ、氯代苯、烷基醇和催化剂的比例为：(0.12-0.18)mmol:(0.18-0.24)mmol:(1-2)ml:(1-2)ml:(0.2-0.4)ml。
优选地，所述步骤(1)中，氯代苯为邻二氯苯、氯苯或间二氯苯，烷基醇为正丁醇、叔丁醇或乙醇。
优选地，所述步骤(1)中，催化剂为浓度5-10mol/L的醋酸溶液。
优选地，所述步骤(2)中，采用索氏提取的方法对步骤(1)制备的COF样品进行活化，具体操作为：先用二氧六环或氯仿回流12-24小时，再用丙酮或乙醇回流12-24小时，随后将产物于100-120℃条件下脱气使得COF样品被完全活化，得到所述具有免疫治疗效果的三维共价有机框架材料。
本发明具有以下优点和有益效果：
(1)本发明得到的具有免疫治疗效果的三维共价有机框架材料具有高的晶态和比表面积且生物毒性小、非常适合生物实验；
(2)本发明提供的合成具有免疫治疗效果的三维共价有机框架材料的方法所选的是本身不具有免疫治疗效果的光敏剂；本发明成功的实现将原本不具有免疫治疗能力的光敏剂通过自组装成三维共价有机框架(COF)后实现优异的免疫治疗效果，这种方法提供了一种全新的设计分子基光敏剂来实现优异的肿瘤免疫治疗效果的思路；
(3)本发明的制备工艺简便，易于调节，是一种合成具有优异免疫治疗效果的COF材料的有效方法。
附图说明
图1是COF-607至-609的合成路线图；
图2是COF-607至-609的X-射线粉末衍射和氮气吸附表征；
图3是单体及其对应的三维COF，COF-609与二维COF(COF-909)的诱导免疫原性细胞死亡能力及抑制肿瘤生长能力对比。
具体实施方式
为更好的理解本发明，下面的实施例是对本发明的进一步说明，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
步骤1)：称取0.12mmol TTBA以及0.18mmol TAPB溶于1.5ml邻二氯苯和1.5ml正丁醇的混合溶液于玻璃管中，超声分散均匀；
步骤2)：向玻璃管中加入0.2ml 6M的醋酸水溶液，将玻璃管置于77-97K的液氮中冷冻然后用双排管抽气至50-70Pa的真空度，然后升温至室温后通入氩气再次将玻璃管置于77-97K的液氮中冷冻用双排管抽气至50-70Pa的真空度如此操作循环3次后用火焰枪将玻璃管封好防止漏气，将密封好的玻璃管置于120℃的恒温烘箱中放置3天；
步骤3)：3天后取出玻璃管等温度降至室温后打开玻璃管将反应液抽滤得到固体后将固体用索氏提取的方法对COF样品进行活化；先用二氧六环回流24小时再用丙酮回流24小时，随后将固体转移到脱气站上，在100℃条件下脱气12小时使得COF样品被完全活化，得到COF-607。
对合成出的COF样品，COF-607进行X-射线粉末衍射及氮气吸附测试，对其晶态长度进行表征，其表征结果如图2A(X-射线衍射)和2D(氮气吸附测试图)所示，由图中可知：所合成的COF-607样品晶态好、比表面积高。
实施例2
步骤1)：称取0.18mmol单体TTBA以及0.24mmol TTA溶于2ml氯苯和2ml叔丁醇的混合溶液于玻璃管中，超声分散均匀；
步骤2)：向玻璃管中加入0.4ml 5M的醋酸水溶液，将玻璃管置于77-97K的液氮中冷冻然后用双排管抽气至50-70Pa的真空度，然后升温至室温后通入氩气再次将玻璃管置于77-97K的液氮中冷冻用双排管抽气至50-70Pa的真空度如此操作循环3次后用火焰枪将玻璃管封好防止漏气，将密封好的玻璃管置于110℃的恒温烘箱中放置4天；
步骤3)：4天后取出玻璃管等温度降至室温后打开玻璃管将反应液抽滤得到固体后将固体用索氏提取的方法对COF样品进行活化；先用二氯甲烷回流12小时再用甲醇回流12小时，随后将固体转移到脱气站上，在120℃条件下脱气12小时使得COF样品被完全活化，得到COF-608。
对合成出的COF样品，COF-608进行X-射线粉末衍射及氮气吸附测试，对其晶态长度进行表征，其表征结果如图2B(X-射线衍射)和2E(氮气吸附测试图)所示，由图中可知：所合成的COF-608样品晶态好、比表面积高。
实施例3
步骤1)：称取0.15mmol TTBA以及0.2mmol TAPA溶于1ml间二氯苯和1ml乙醇的混合溶液于玻璃管中，超声分散均匀；
步骤2)：向玻璃管中加入0.2ml 10M的醋酸水溶液，将玻璃管置于77-97K的液氮中冷冻然后用双排管抽气至50-70Pa的真空度，然后升温至室温后通入氩气再次将玻璃管置于77-97K的液氮中冷冻用双排管抽气至50-70Pa的真空度如此操作循环3次后用火焰枪将玻璃管封好防止漏气，将密封好的玻璃管置于100℃的恒温烘箱中放置5天；
步骤3)：5天后取出玻璃管等温度降至室温后打开玻璃管将反应液抽滤得到固体后将固体用索氏提取的方法对COF样品进行活化；先用氯仿回流20小时再用乙醇回流20小时，随后将固体转移到脱气站上，在110℃条件下脱气12小时使得COF样品被完全活化，得到COF-609。
对合成出的COF样品，COF-609进行X-射线粉末衍射及氮气吸附测试，对其晶态长度进行表征，其表征结果如图2C(X-射线衍射)和2F(氮气吸附测试图)所示，由图中可知：所合成的COF-609样品晶态好、比表面积高。
实施例4
将4T1细胞与一定浓度的COF-609样品的PBS溶液共培养，一段时间后用660nm的激光照射5分钟，离心后取上清液并提取相关的蛋白测试。单体及其对应的COF样品的诱导细胞发生免疫原性细胞死亡的能力测试：将含等摩尔量构筑单元的单体和对应的三维COF样品(COF-609)及二维COF(COF-909)在相同的条件下进行测试免疫原性细胞死亡的特征指标：三磷酸腺苷(ATP)及高迁移率族蛋白1(HMGB1)。
其结果如图3所示，图3A为COF-609在不同浓度下的细胞毒性测试结果，结果显示COF在光照下随着浓度增加，其毒性增大，杀死细胞能力也增大。图3B和3C是细胞发生免疫原性细胞死亡后释放的三磷酸腺苷(ATP)及高迁移率族蛋白1(HMGB1)测试，结果显示单体和二维COF(COF-909)基本不具有诱导免疫原性细胞死亡的能力，而当其自组装成对应的三维COF材料(COF-609)后，具有优异的诱导免疫原性细胞死亡的能力，释放大量的ATP及HMGB1。
构建双侧4T1肿瘤模型，原位注射不同材料并对右侧原位肿瘤用660nm的激光器光照5分钟，每隔两天测量小鼠的体重以及双侧肿瘤的体积。图3D为各种材料抑制小鼠远端肿瘤生长的能力实验，结果显示只有COF-609组具有优异的抑制小鼠远端肿瘤生长的能力。图3E显示小鼠经过不同材料处理后其体重并没有明显的变化。图3F为小鼠的生存实验，结果显示小鼠经过单体和二维COF(COF-909)治疗后并未显著延长其寿命，而只有经过COF-609治疗后其生存周期得到明显延长，治疗80天后有80％能存活下来。
本发明通过选择合适的光敏剂来实现其在激光照射下高效的诱导肿瘤细胞发生免疫原性细胞死亡激发免疫反应杀死癌细胞。
以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，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的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。