光热/光动力协同的肿瘤光疗试剂及其制备方法和应用
阅读说明：本技术 光热/光动力协同的肿瘤光疗试剂及其制备方法和应用 (Photothermal/photodynamic synergistic tumor phototherapy reagent and preparation method and application thereof ) 是由 党闪闪 张斌 聂国辉 吴汉伟 李华伟 韩景宏 王雨洁 曾俊清 于 2021-10-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种光热/光动力协同的肿瘤光疗试剂,其包括金属团簇、光敏剂和MXene纳米片材料,金属团簇、光敏剂负载在MXene纳米片材料上形成MXene纳米片复合材料；同时,还公开上述光热/光动力协同的肿瘤光疗试剂的制备方法,以及光热/光动力协同的肿瘤光疗试剂的应用。本发明利用MXene材料发挥光热效应和光动力活性,利用金属团簇能够将肿瘤细胞中过量的过氧化氢或水分解成氧气,实现为光敏剂持续供氧并产生活性氧物种,从而进一步增强光动力疗法,将其应用于光热/光动力协同治疗肿瘤以实现高效的肿瘤光疗效果,具有良好的市场前景。(The invention discloses a photothermal/photodynamic synergistic tumor phototherapy reagent, which comprises a metal cluster, a photosensitizer and an MXene nanosheet material, wherein the metal cluster and the photosensitizer are loaded on the MXene nanosheet material to form an MXene nanosheet composite material; meanwhile, a preparation method of the photo-thermal/photodynamic synergistic tumor phototherapy reagent and application of the photo-thermal/photodynamic synergistic tumor phototherapy reagent are also disclosed. The invention utilizes MXene material to exert photothermal effect and photodynamic activity, and utilizes metal clusters to decompose excessive hydrogen peroxide or water in tumor cells into oxygen to realize continuous oxygen supply for photosensitizer and generate active oxygen species, thereby further enhancing photodynamic therapy.)
技术领域
本发明属于材料和生物医药技术领域，涉及抗肿瘤光疗试剂及其制备方法和应用，尤其是涉及一种光热/光动力协同的肿瘤光疗试剂及其制备方法和应用。
背景技术
近年来，恶性肿瘤的发病率和致死率逐渐攀升，严重威胁人类的生命与健康，癌症及其治疗是困扰人类已久的问题。传统的肿瘤治疗方法存在一定缺陷，例如化疗副作用明显、抗药性导致对肿瘤生长的抑制有限等。因此，进一步发展高效且副作用较小的肿瘤靶向治疗新方法已经成为医学领域内最为关注的课题之一。随着光敏材料和纳米技术的不断发展，光疗为肿瘤治疗提供了一种微创而又高效的治疗途径。
光疗属于新兴的治疗手段，是一种由光引发、无创伤并且高效的肿瘤治疗模式，主要包括光热和光动力两种疗法。光热治疗法是基于当光能被血液和胆固醇等肿瘤组织吸收时产生热量，这种热量可以对肿瘤组织造成不可逆的热损伤从而使肿瘤消融。但是，光热治疗可能带来因局部过热导致周围组织损坏等问题。光动力治疗是一种利用光敏剂的光化学反应，其中能够被肿瘤组织选择性摄取的光敏剂在特定波长激光的照射下生成单线态氧和羟基自由基等活性氧物种，在肿瘤细胞中能够引发病理反应导致细胞损伤或凋亡，起到治疗效果。光动力治疗过程中，光敏剂进入人体后可在组织中快速分布并在数天后大部分排出体外；产生的活性氧物种扩散距离小且在生理环境中的半衰期短；并且光敏剂只有达到一定浓度并受到足量光照才能引发光毒作用；因此，光动力疗法具有微创、低毒性、低耐药性的优点，由此采用光热为辅，光动力疗法为主是实现高效肿瘤治疗的途径。尽管近些年来取得了很大进展，但因为细胞缺氧、光敏剂聚集等问题限制其在临床的应用研究。
近十年来，与常见的光学材料相比，二维MXene纳米片得益于其独特的纳米结构和物化性质，具有优越的光热转换效率，已经在生物医学纳米材料中具有广泛的应用。单原子催化自2011年由我国张涛院士提出后，开发新型载体负载的金属单原子和团簇材料已经发展成为多相催化领域的研究前沿。对于近年来在光电领域兴起的二维材料负载的金属材料，在光学治疗中展现出广阔的研究前景。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种基于负载钯金属团簇的光热/光动力协同的肿瘤光疗试剂，其采用基于MXene负载的金属材料，应用于光热/光动力协同治疗肿瘤以实现高效的肿瘤光疗效果，同时，提供上述光热/光动力协同的肿瘤光疗试剂的制备方法，以及光热/光动力协同的肿瘤光疗试剂的应用。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种光热/光动力协同的肿瘤光疗试剂，其包括金属团簇、光敏剂和MXene纳米片材料，金属团簇、光敏剂负载在MXene纳米片材料上形成MXene纳米片复合材料；所述金属团簇的负载量以载体的质量计为2~6wt%，光敏剂的负载量以载体的质量计为1~6 wt %。
进一步地，上述的MXene为Ti3C2Tx、Ti2CTx、Nb2C或Ta4C3Tx纳米片，其中，Tx代表表面的端基基团，包括–OH、–O或–F，纳米片的尺寸为50~300 nm；光敏剂为5,10,15,20-四(4-氨基苯)-21H,23H-卟啉、二氢卟吩E6或吲哚菁绿；金属团簇为包含20~100个原子的团簇。
一种光热/光动力协同的肿瘤光疗试剂的制备方法，其包括以下步骤：
S1、将MXene粉末于冰水浴中通过探头超声分散在水溶剂中，配制成MXene分散均匀的悬浊液；
S2、将光敏剂于冰水浴中通过超声溶解在第一溶剂中配制成光敏剂溶液；
S3、将金属盐溶解在第二溶剂中配制成金属盐溶液；
S4、将步骤S3中得到的金属盐溶液逐滴加到去离子水中搅拌均匀， 再加入的第一溶液搅拌均匀，然后加入氢氧化钠水溶液搅拌均匀，最后加入硼氢化钠水溶液继续搅拌均匀得到混合溶液；
S5、将步骤S4中得到的混合溶液用透析袋在超纯水中透析纯化，得到的金属团簇溶液于–20℃中冷冻保存备用；
S6、将步骤S2中得到的光敏剂溶液和步骤S5中得到的团簇溶液加到步骤S1中得到的MXene悬浊液中，在冰水浴中经过普通超声得到分散均匀的悬浊液；
S7、将步骤S6中得到的悬浊液置于4 ℃冰箱中振动摇匀，然后离心处理获得肿瘤光疗试剂；肿瘤光疗试剂于冰水浴中重新超声分散在去离子水中，于4 ℃中保存备用。
进一步地，上述的步骤S1中，MXene纳米片为Ti3C2Tx、Ti2CTx、Nb2C或Ta4C3Tx纳米片，MXene悬浊液浓度为0.5~4 mg/mL。
进一步地，上述的步骤S2中，第一溶剂为无水乙醇或二甲基亚砜。
进一步地，上述的步骤S3中，第二溶剂为去离子水、无水乙醇、丙酮中的一种或一种以上。
进一步地，上述的步骤S3中，金属盐为硝酸钯、氯化钯、氯铂酸或氯金酸，金属盐溶液浓度为0.01 mol/L~0.05 mol/L。
进一步地，上述的步骤S4中，第一溶液为谷胱甘肽水溶液或3-巯基丙酸水溶液，浓度为0.003mol/L~0.01mol/L；氢氧化钠水溶液浓度为0.5mol/L~1.5mol/L；硼氢化钠水溶液浓度为0.05 mol/L~0.2 mol/L。
进一步地，上述的步骤S4中，加入第一溶液后搅拌时间为5~20 min；加入氢氧化钠水溶液搅拌时间为5~20 min；最后加入硼氢化钠水溶液继续搅拌时间为3～24 h。
进一步地，上述的步骤S5中，透析袋的截留分子量为7kDa～15kDa。
进一步地，上述的步骤S6中，在冰水浴中普通超声时间为0.5~4 h。
本发明的另一目的是提供上述光热/光动力协同的肿瘤光疗试剂在制备光热/光动力协同光疗肿瘤的试剂中的应用。
进一步地，上述技术方案中，所述肿瘤包括SW480人结肠癌细胞。
由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：
本发明光热/光动力协同的肿瘤光疗试剂，其使用二维纳米片MXene作为载体，超薄MXene具有较大的比表面积和丰富的末端集团，为光敏剂和化疗药物等提供了大量的锚定位点，能够通过简单的搅拌混合得到复合材料；同时，MXene在近红外区域显示出很强的吸收特性和光热转换性能，协同光敏剂，丰富了二维MXene材料在生物领域的应用。
本发明光热/光动力协同的肿瘤光疗试剂，其利用MXene材料发挥光热效应和光动力活性；在无光照条件下对细胞的毒性很低，克服了游离光敏剂的自淬灭效应；相比于金属纳米材料，金属团簇的应用明显降低了金属毒性，并提高金属利用率，减少金属浪费；同时，光敏剂负载于MXene纳米片表面克服了光敏剂的自猝灭效应，增长其寿命。肿瘤光疗试剂利用金属团簇能够将肿瘤细胞中过量的过氧化氢或水分解成氧气，实现为光敏剂持续供氧并产生活性氧物种，从而进一步增强光动力疗法，将其应用于光热/光动力协同治疗肿瘤以实现高效的肿瘤光疗效果，具有良好的市场前景。
附图说明
图1是本发明金属团簇-光敏剂-MXene的TEM图片；
图2是纯MXene、光敏剂-MXene、Pd-光敏剂-MXene的光热曲线图；
图3a是黑暗条件下加入不同试剂后H2O2溶液的O2浓度变化曲线图；
图3b是光照条件下加入不同试剂后H2O2溶液的O2浓度变化曲线图；
图4是本发明的肿瘤光疗试剂在无光照条件下对SW480细胞、MHCC97L细胞、CAKI细胞和A549细胞的毒性评价柱状图；
图5是纯MXene、光敏剂-MXene、Pd-光敏剂-MXene在光照条件下对SW480细胞的毒性评价柱状图；
图6是小鼠注射样品14天后主要器官的HE染色切片图片，scale bar=50 um；
图7a是在无光照条件下小鼠肿瘤相对体积随时间变化曲线图；
图7b是在光照条件下小鼠肿瘤相对体积随时间变化曲线图。
具体实施方式
参照以下实施例可以对本发明作进一步详细说明；但是，以下实施例仅仅是例证，本发明并不局限于这些实施例。
实施例1
一种光热/光动力协同的肿瘤光疗试剂的制备方法，其包括以下步骤：
首先，将23 mg Pd(NO3)2加入到10 mL去离子水中，充分搅拌后配制成金属离子浓度为0.01 mol/L的金属钯盐溶液；将2.61μL 3-巯基丙酸加入到9997.39 μL去离子水中，充分搅拌配制成浓度为0.003 mol/L的3-巯基丙酸溶液；将0.6 g NaOH加入到10 ml去离子水中，充分搅匀配制成浓度为1.5 mol/L的氢氧化钠溶液；将4.75 mg NaBH4加入到2.5ml去离子水中，充分摇匀配制成浓度为0.05 mol/L的硼氢化钠水溶液溶液；
然后，量取0.25 ml的上述金属钯盐溶液加入到2.35 ml去离子水中，充分搅拌均匀，再加入2 ml的上述3-巯基丙酸溶液并搅拌5 min，然后加入0.3 ml 上述NaOH溶液搅拌20 min，最后加入0.1 ml的上述NaBH4溶液并搅拌24 h；将得到的混合溶液用截留分子量为7 kDa的透析袋在超纯水中透析纯化3次， 每次3 h，得到的钯团簇溶液于–20℃中冷冻保存备用；
随后，将1 mg的5,10,15,20-四(4-氨基苯)-21H,23H-卟啉加入到10 ml的无水乙醇中，超声30 min配制为浓度为0.1 mg/ml的卟啉溶液；将0.5 mg片径尺寸为50 nm的Nb2C粉末加入到1mL去离子水中，经过探头超声分散配制为分散均匀的Nb2C悬浮液；分别量取0.2 mL 上述钯团簇溶液和0.05 mL卟啉溶液加入到上述Nb2C悬浮液中，在冰水浴中超声0.5 h，置于4 ℃冰箱中过夜振动摇匀，然后离心处理获得肿瘤光疗试剂，即：2%Pd-1%光敏剂-Nb2C；上述肿瘤光疗试剂重新超声分散在去离子水中于4 ℃中保存备用。
实施例2
一种光热/光动力协同的肿瘤光疗试剂的制备方法，其包括以下步骤：
首先，将46 mg Pd(NO3)2加入到10 mL去离子水中，充分搅拌后配制成金属离子浓度为0.02 mol/L的金属钯盐溶液；将12.3 mg谷胱甘肽加入到10 mL去离子水中，充分搅拌配制成浓度为0.004 mol/L的谷胱甘肽水溶液；将0.52 g NaOH加入到10 mL去离子水中，充分搅匀配制成浓度为1.3 mol/L的氢氧化钠溶液；将7.6 mg NaBH4加入到2.5mL去离子水中，充分摇匀配制成浓度为0.08 mol/L的溶液；
然后，量取0.25 ml的上述金属钯盐溶液加入到2.35 ml去离子水中，充分搅拌均匀，加入2 ml的谷胱甘肽溶液并搅拌7 min，然后加入0.3 ml 上述NaOH溶液搅拌18 min，最后加入0.1 ml的上述NaBH4溶液并搅拌12 h；将得到的混合溶液用截留分子量为7 kDa的透析袋在超纯水中透析纯化3次， 每次3h，得到的钯团簇溶液于–20℃中冷冻保存备用；
随后，将1 mg的5,10,15,20-四(4-氨基苯)-21H,23H-卟啉加入到5 ml无水乙醇和5 mL二甲基亚砜的混合液中，超声30 min配制为浓度为0.1 mg/ml的卟啉溶液；将2 mg片径尺寸为100 nm且表面端基基团主要为–OH的Ta4C3Tx加入到2mL去离子水中，经过超声分散配制为分散均匀的Ta4C3Tx悬浮液；分别量取0.6 ml上述钯团簇溶液和0.6ml上述卟啉溶液加入到上述Ti3C2Tx悬浮液中，在冰水浴中超声1h，置于4 ℃冰箱中振动摇匀，然后离心处理获得肿瘤光疗试剂，即：3%Pd-3%光敏剂-Ta4C3Tx；上述肿瘤光疗试剂重新超声分散在去离子水中于4 ℃中保存备用。
实施例3
一种光热/光动力协同的肿瘤光疗试剂的制备方法，其包括以下步骤：
首先，将155 mg H2Cl6Pt加入到10 mL去离子水中，充分搅拌后配制成金属离子浓度为0.03 mol/L的金属铂盐溶液；将4.35 μL 3-巯基丙酸加入到9995.65 μL去离子水中，充分搅拌配制成浓度为0.005 mol/L的3-巯基丙酸溶液；将0.4 g NaOH加入到10 mL去离子水中，充分搅匀配制成浓度为1.0 mol/L的氢氧化钠溶液；将9.5 mg NaBH4加入到2.5mL去离子水中，充分摇匀配制成浓度为0.1 mol/L的溶液；
然后，量取0.25 mL的上述金属铂盐溶液加入到2.35 mL去离子水中，充分搅拌，加入2 mL的上述3-巯基丙酸溶液并搅拌10 min，然后加入0.3 mL 的上述NaOH溶液搅拌16min，最后加入0.1 mL的上述NaBH4溶液并搅拌3 h；将得到的混合溶液用截留分子量为10kDa的透析袋在超纯水中透析纯化3次，每次3 h，得到的铂团簇溶液于–20℃中冷冻保存备用；
随后，将1 mg 的吲哚菁绿加入到10 mL二甲基亚砜中，超声30 min配制为浓度为0.1 mg/mL的卟啉溶液；将1 mg片径尺寸为200 nm且表面端基基团主要为–F的Ti3C2Tx加入到1 mL去离子水中，经过超声分散配制为分散均匀的Ti3C2Tx悬浮液；分别量取0.137 mL上述铂团簇溶液和0.6 mL上述卟啉溶液加入到上述Ti3C2Tx悬浮液中，在冰水浴中超声2 h，置于4 ℃冰箱中振动摇匀，然后离心处理获得肿瘤光疗试剂，即：4%Pt-6%光敏剂-Ti3C2Tx；肿瘤光疗试剂重新超声分散在去离子水中于4 ℃中保存备用。
实施例4
一种光热/光动力协同的肿瘤光疗试剂的制备方法，其包括以下步骤：
首先，将259 mg H2Cl6Pt加入到10 mL去离子水中，充分搅拌后配制成金属离子浓度为0.05 mol/L的金属铂盐溶液；将21.5 mg谷胱甘肽加入到10 mL去离子水中，充分搅拌配制成浓度为0.007 mol/L的谷胱甘肽水溶液；将0.32 g NaOH加入到10 mL去离子水中，充分搅匀配制成浓度为0.8 mol/L的氢氧化钠溶液；将13.3 mg NaBH4加入到2.5mL去离子水中，充分摇匀配制成浓度为0.14 mol/L的溶液；
然后，量取0.25 mL的上述金属铂盐溶液加入到2.35 mL去离子水中，充分搅拌，加入2 mL的上述谷胱甘肽溶液并搅拌13 min，然后加入0.3 mL 的上述NaOH溶液搅拌12 min，最后加入0.1 mL的上述NaBH4溶液并搅拌10 h；将得到的混合溶液用截留分子量为9 kDa的透析袋在超纯水中透析纯化3次，每次3 h，得到的钯团簇溶液于–20℃中冷冻保存备用；
随后，将1 mg 的二氢卟吩E6加入到10 mL无水乙醇中，超声30 min配制为浓度为0.1 mg/mL的卟啉溶液；将2 mg片径尺寸为300 nm且表面端基基团主要为–F的Ti2CTx加入到1 mL去离子水中，经过超声分散配制为分散均匀的Ti2CTx悬浮液；分别量取0.246 mL上述铂团簇溶液和0.2 mL的上述卟啉溶液加入到上述Ti2CTx悬浮液中，在冰水浴中超声2.5 h，置于4 ℃冰箱中振动摇匀，然后离心处理获得肿瘤光疗试剂，即：6%Pt-1%光敏剂-Ti2CTx；肿瘤光疗试剂重新超声分散在去离子水中于4 ℃中保存备用。
实施例5
一种光热/光动力协同的肿瘤光疗试剂的制备方法，其包括以下步骤：
首先，将35 mg PdCl2加入到5 mL无水乙醇和5 mL丙酮的混合液中，充分搅拌后配制成金属离子浓度为0.02 mol/L的金属钯盐溶液；将6.96 μL 3-巯基丙酸加入到9993.04μL去离子水中，充分搅拌配制成浓度为0.008 mol/L的3-巯基丙酸溶液；将0.28 g NaOH加入到10 mL去离子水中，充分搅匀配制成浓度为0.7 mol/L的氢氧化钠溶液；将15.2 mgNaBH4加入到2.5mL去离子水中，充分摇匀配制成浓度为0.16 mol/L的溶液；
然后，量取0.25 mL的上述金属钯盐溶液加入到2.35 mL去离子水中，充分搅拌，加入2 mL的上述3-巯基丙酸溶液并搅拌15 min, 然后加入0.3 mL 的上述NaOH溶液搅拌9min，最后加入0.1 mL的上述NaBH4溶液并搅拌18 h；将得到的溶液用截留分子量为12 kDa的透析袋在超纯水中透析纯化3次，每次3 h，得到的钯团簇溶液于–20℃中冷冻保存备用；
随后，将1 mg 的吲哚菁绿加入到4 mL无水乙醇和6 mL二甲基亚砜的混合液中，超声30 min配制为浓度为0.1 mg/mL的卟啉溶液；将1 mg片径尺寸为150 nm的Nb2C加入到1mL去离子水中，经过超声分散配制为分散均匀的Nb2C悬浮液；分别量取0.2 mL 的上述钯团簇溶液和0.2 mL的上述卟啉溶液加入到上述Nb2C悬浮液中，在冰水浴中超声3 h，置于4 ℃冰箱中振动摇匀，然后离心处理获得肿瘤光疗试剂，即：2%Pd-2%光敏剂-Nb2C；上述肿瘤光疗试剂重新超声分散在去离子水中于4 ℃中保存备用。
实施例6
一种光热/光动力协同的肿瘤光疗试剂的制备方法，其包括以下步骤：
首先，将102 mg AuCl4H加入到10 mL去离子水中，充分搅拌后配制成金属离子浓度为0.03mol/L的金属金盐溶液；将27.7 mg谷胱甘肽加入到10 mL去离子水中，充分搅拌配制成浓度为0.009 mol/L的谷胱甘肽水溶液；将0.24 g NaOH加入到10 mL去离子水中，充分搅匀配制成浓度为0.6 mol/L的氢氧化钠溶液；将17.1mg NaBH4加入到2.5mL去离子水中，充分摇匀配制成浓度为0.18 mol/L的溶液；
然后，量取0.25 mL的上述金属金盐溶液加入到2.35 mL去离子水中，充分搅拌，加入2 mL的上述谷胱甘肽水溶液并搅拌18 min，然后加入0.3 mL 的上述NaOH溶液搅拌7min，最后加入0.1 mL的上述NaBH4溶液并搅拌8 h；将得到的混合溶液用截留分子量为7kDa的透析袋在超纯水中透析纯化3次，每次3 h，得到的金团簇溶液于–20℃中冷冻保存备用；
随后，将1 mg 的二氢卟吩E6加入到5 mL无水乙醇和5 mL二甲基亚砜的混合液中，超声30 min配制为浓度为0.1 mg/mL的卟啉溶液；将2 mg片径尺寸为200 nm且表面端基基团主要为–OH的Ta4C3Tx加入到0.5 mL去离子水中，经过超声配制为分散均匀的Ta4C3Tx悬浮液；分别量取0.272 mL 的上述金团簇溶液和0.8 mL的上述卟啉溶液加入到上述Ti2CTx悬浮液中，在冰水浴中超声3.5h，置于4℃冰箱中振动摇匀，然后离心处理获得肿瘤光疗试剂，即：4%Au-4%光敏剂-Ta4C3Tx；肿瘤光疗试剂重新超声分散在去离子水中于4 ℃中保存备用。
实施例7
一种光热/光动力协同的肿瘤光疗试剂的制备方法，其包括以下步骤：
首先，将170 mg AuCl4H加入到5 mL去离子水和5 mL无水乙醇的混合液中，充分搅拌后配制成金属离子浓度为0.05mol/L的金属金盐溶液；将8.7 μL 3-巯基丙酸加入到9991.3 μL去离子水中，充分搅拌配制成浓度为0.01 mol/L的3-巯基丙酸溶液；将0.2 gNaOH加入到10 mL去离子水中，充分搅匀配制成浓度为0.5 mol/L的氢氧化钠溶液；将19 mgNaBH4加入到2.5mL去离子水中，充分摇匀配制成浓度为0.2 mol/L的溶液；
然后，量取0.25 mL的上述金属金盐溶液加入到2.35 mL去离子水中，充分搅拌10min，加入2 mL的上述3-巯基丙酸溶液并搅拌10 min, 然后加入0.3 mL 的上述NaOH溶液搅拌10 min，最后加入0.1 mL的上述NaBH4溶液并搅拌6 h；将得到的混合溶液用截留分子量为7 kDa的透析袋在超纯水中透析纯化3次，每次3 h，得到的金团簇溶液于–20℃中冷冻保存备用；
随后，将1 mg 的吲哚菁绿加入到10 mL二甲基亚砜中，超声30 min配制为浓度为0.1 mg/mL的卟啉溶液；将1 mg片径尺寸为300 nm且表面端基基团主要为–O的Ti3C2Tx加入到0.5 mL去离子水中，经过超声分散配制为分散均匀的Ti3C2Tx悬浮液；分别量取0.102 mL的上述金团簇溶液和0.6 mL的上述卟啉溶液加入到上述Ti3C2Tx悬浮液中，在冰水浴中超声4 h，置于4℃冰箱中振动摇匀，然后离心处理获得肿瘤光疗试剂，即：6%Au-6%光敏剂-Ti3C2Tx；肿瘤光疗试剂重新超声分散在去离子水中于4 ℃中保存备用。
应用例1
如图1所示，为上述实施例3中得到的本发明光热/光动力协同的肿瘤光疗试剂的TEM图，由图1中可以得出：MXene负载金属团簇和光敏剂后依然为较薄的二维纳米片结构，片径尺寸为300 nm。
本发明光热/光动力协同的肿瘤光疗试剂检测
（1）、材料光热性质
通过采用近红外光照射测试MXene、光敏剂改性后的MXene（即为图2中的光敏剂-MXene）、光敏剂和金属团簇改性后的MXene材料（即为图2中的金属团簇-光敏剂-Mxene，本发明的肿瘤光疗试剂）的光热性能
将1.0 mL分散有50 ppm单一材料的水溶液置于1.5mL离心管中，固定在基座后，用808nm的激光照射（光照的功率密度为1W/cm2）10min，用热成像仪记录样品的升温，结果见图2。
由图2结果分析可知，光敏剂和金属团簇改性后对MXene的光热效应并没有明显的影响。
（2）、材料催化过氧化氢或水生成氧气实验
借助溶氧仪（JPB-707A）测试样品催化过氧化氢生成氧气的催化性能
量取150 μL浓度为1 mg/L的样品和150 μL过氧化氢（30 %）加入到2.7 mL去离子水中，在无光照（黑暗条件下）监测溶液中的含氧量，结果见图3a；有光照的条件下监测溶液中的含氧量，光照条件：808 nm，1 W/cm2，结果见图3b。
由图3a、图3b结果分析可知，相比于纯MXene和光敏剂-MXene，本发明的金属团簇-光敏剂-MXene在无光照和有光照的条件下对催化过氧化氢产生氧气都表现出优越的催化性能，并且近红外光808 nm照射能增强其催化性能。这说明改性的金属团簇-光敏剂-MXene能够催化细胞中过量的过氧化氢分解成氧气实现给光敏剂持续供氧以及产生活性氧物种从而进一步增强光动力疗法。
（3）、细胞毒性试验
借助CCK-8试剂盒进行本发明光热/光动力协同的肿瘤光疗试剂对系列肿瘤细胞的毒性研究
首先，将SW480细胞、MHCC97L细胞、CAKI细胞和A549细胞接种于96孔板（每孔1.2×104个细胞），在37℃、5%的二氧化碳条件下用DMEM培养基培养24 h，然后，加入不同浓度的单原子材料溶液（0、12.5、25、50、100、200、400 μg/mL）继续培养细胞24 h，最后，用标准的CCK-8试剂盒对细胞的活力进行检测，结果见图4。
由图4分析可知，在无光照条件下，经过含有本发明的肿瘤光疗试剂（金属团簇-光敏剂-MXene）的培养基培养24h后，SW480细胞、MHCC97L细胞、CAKI细胞和A549细胞在材料浓度为400 μg/mL时仍保持85%以上的细胞存活率，说明材料对细胞的毒性非常低，对细胞活力几乎没有影响，从而证明本发明的肿瘤光疗试剂具有良好的生物相容性。
（4）、细胞毒性试验
体外光疗实验
将SW480细胞接种于96孔板培养24h，培养基分别选用不同浓度的MXene、光敏剂-MXene、金属团簇-光敏剂-MXene的新鲜培养基，实验过程中不同浓度材料中MXene含量相同（0、12.5、25、50、100 μg/mL）；培养4 h后，采用功率为1W/cm2的808nm近红外光照射细胞5min，继续培养24h，然后用标准的CCK-8试剂盒来检测细胞的活力。结果见图5。
由图5分析可知，相比于纯MXene和光敏剂-MXene，本发明的肿瘤光疗试剂，即金属团簇-光敏剂-MXene，在近红外光光照条件下细胞毒性得到显著提高。
（5）、生物安全性实验
利用浙江维通利华实验动物技术有限公司的BALB/c雌性小鼠进行实验来研究MXene系列材料在生物体内的毒性
将小鼠随机分为4组，每组5只小鼠，并注射4种不同的试剂如下： 1）、生理盐水PBS（对照组）；2）、纯MXene； 3）、光敏剂-MXene；4）、金属团簇-光敏剂-MXene（本发明的肿瘤光疗试剂）；一次性注射100 μL (4mg/mL)，每隔一天测量小鼠的体重，在第15天时，处死小鼠，取小鼠血液，分离得到血清，通过ELISA实验测定小鼠血液中TNFα、IL-1β以及IL-6等炎症因子的水平以评估免疫毒性；同时取小鼠的心、肝、脾、肺、肾，通过免疫组化实验评估MXene系列材料是否对小鼠的主要器官产生损伤。结果见图6。
由图6分析可知，纯MXene、光敏剂-MXene和金属团簇-光敏剂-MXene对小鼠心、肝、脾、肺和肾组织没有明显影响。
（6）、体内肿瘤光疗实验
利用BALB/c雌性小鼠进行体内肿瘤光疗实验
采用公式：肿瘤体积=1/2×长×宽的平方对肿瘤的模型进行计算。当肿瘤生长到约50 mm3时，将小鼠随机分为8组，每组6只小鼠，并注射4种不同的试剂如下: 1）组和2）组、生理盐水PBS；3）组和4）组、纯MXene；5）组和6）组、光敏剂-MXene；7）组和8）组、金属团簇-光敏剂-MXene；3）组～8）组每隔一天通过尾静脉注射一次试剂100 μL (500 μg/mL)，1）组和2）组每隔一天通过尾静脉注射等量生理盐水；其中1）组、3）组、5）组和7）组为对照组，2）组、4）组、6）组和8）组为实验组。每次注射试剂4h后，利用功率为0.75 W/cm2的808 nm近红外光照射2）组、4）组、6）组和8）组小鼠肿瘤3 min，并借助红外相机记录光照过程中肿瘤温度。在第14天时，将小鼠杀死，通过解剖得到治疗后的肿瘤，称其重量，以评估最终的肿瘤治疗效果；同时将肿瘤组织固定、切片、用Ki67、CD31染色，对比不同治疗参数条件下的数据，如肿瘤增殖能力、血管数量变化。同时取小鼠的心、肝、脾、肺、肾，通过免疫组实验评估MXene系列材料是否对小鼠的主要器官产生损伤。结果见图7a、图7b。
由图7a，在无光照条件下，四组小鼠肿瘤生长没有得到抑制。对于图7b，在光照条件下，相比较生理盐水PBS、纯MXene和光敏剂-MXene，利用本发明的肿瘤光疗试剂（金属团簇-光敏剂-MXene）进行光热/光动力协同肿瘤治疗，能够显著抑制小鼠体内肿瘤的增长。