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CN106334190A - 一种多响应机制复合药物载体及其制备方法 - Google Patents

一种多响应机制复合药物载体及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种多响应机制复合药物载体及其制备方法，实现外源刺激磁场、热和内源刺激pH三种响应机制调控药物靶向释放。本发明提供了一种控制药物在目标区域确定时间释放定量浓度药物的方法，解决传统方法中出现的药物浪费问题。本发明通过调控高分子合成过程中分子单体的构成改变聚合物溶液最低临溶解温度,通过改变温度去调控纳米药物载体的物理特性来控制药物靶向释放。聚合物包裹FePt纳米颗粒通过调控磁场来改变其聚合物的所处温度致使聚合物发生物相转变，达到控制药物释放的目的。此纳米载体具有优异的细胞相容性，高的细胞摄入率和低细胞毒性，在调控药物靶向释放和癌症病症治疗方面具有广阔的应用前景。

Description

一种多响应机制复合药物载体及其制备方法
技术领域
本发明属于生物医用材料领域，具体涉及一种多响应机制复合药物载体及其制备方法。
背景技术
随着材料体系不断的小尺寸化，纳米技术已成为各个领域不可缺少的重要元素，在许多科技的实际应用上有着惊人的成果。纳米材料(如金属、金属氧化物、碳材料和半导体材料)因其结构和组成而展现出新颖的物理、化学、生物学特性，目前已经广泛应用在催化、分离、传感器、光学、能源、电子等各种领域。随着纳米技术的飞速发展，纳米医学(nanomedicine)逐渐显现出强大的生命力。此外，它也作为将纳米技术与化学、生物学、医学和材料学领域的相互结合而发展形成的新兴学科，在生物医学领域被广泛的应用，如用作药物或者基因传递系统、疾病诊断探针以及组织工程修复材料等。文献中已有非常多的纳米颗粒在生物医疗领域应用及研究的实例。研究学者既可以将纳米微粒和药物或是生物分子结合，制成具有标靶细胞、荧光显影的材料，使能有标识癌细胞或是监控生物等功能，也可以把它当作运输载体将药物输送至病灶区域，并通过控制药物的释放以达到预期的治疗效果。
近些年来，随着越来越多的高效药物成功的制备，研究人员将研究重心逐渐转移到制备合适的药物载体和构建药物控释体系上。其中，拥有优良特性并且能够实现对药物有效荷载、靶向传递和响应性释放药物的智能纳米药物传递系统(drug delivery system，DDS)已经成为目前的纳米医学研究的领域的前沿热门之一。智能纳米材料能够特异性识别靶细胞，在将药物有效地传送到目标病灶区域的同时，也能够尽可能得减少传送过程中药物的消耗，因此能够减轻治疗药物使用过程中对生物体内正常细胞的毒副作用。由于近年材料化学技术的快速发展，在时间、空间和剂量上的靶向刺激药物释放成为可能。在人体细胞治疗中，如何控制药物在目标区域确定时间释放定量浓度的药物成为挑战。这种纳米材料需要较高的生物相容性，分子量不能过大并且应对刺激要具有较高的灵敏度。刺激响应种类可以分为内源刺激和外源刺激，内源刺激包括PH、酶浓度和氧化还原梯度；外源刺激包括温度、磁场、超声、光和电场。其中，内源刺激在生物体内相对难以控制，外源刺激中，超声作为一种新的手段，穿透性强，但对生物体损伤较大；生物体本身作为溶液带电离子较多，电场较难控制；近红外光的强度较低，对机体的损伤较小，只能覆盖在生物体的表层组织，穿透性弱。因此，本发明为了解决传统药物在给药过程中出现的药物浪费问题，研究合成了一种多响应机制聚合物包裹FePt纳米复合药物载体，提供了一种外源刺激磁场、热和内源刺激pH三种响应机制调控药物靶向释放的方法。
发明内容
本发明是为了解决传统药物在给药过程中出现的药物浪费问题，合成一种多响应机制聚合物包裹FePt纳米复合药物载体，该载体由聚合物包裹FePt纳米，其中聚合物包括异丙基丙烯酰胺(NIPAM)、丙烯酰胺(AA)。同时，本发明提供了一种外源刺激磁场、热和内源刺激pH三种响应机制调控药物靶向释放的方法。
多响应机制聚合物包裹FePt纳米复合药物载体的制备方法如下：
1.FePt纳米颗粒的制备：在装有固体Pt(acac)2和Fe(acac)3的三口烧瓶中加入油胺和1，6-十六烷二醇混合搅拌，并置于保护气氛中；溶液在室温条件下纯化，然后在保护气氛中慢慢加热到100℃～120℃；在烧瓶中加入油酸，并保持溶液温度；随后将温度升温到280℃～300℃，持溶液温度；最后，将溶液缓慢冷却至室温，并将溶液中的沉淀物磁性分离；
2.FePt纳米颗粒功能化连接上氨根的制备：将1中制备的固体FePt溶于乙醇，超音波震荡，然后加入2-氨基乙烷硫醇(2-Aminoethanethiol)混合磁性搅拌，最后磁性分离洗样；
3.FePt纳米颗粒修饰上碳碳双键的制备：将合成的FePt-NH2重新分散在配好的NaOH溶液中，加入丙烯酰氯搅拌；反应结束后，将所得溶液中的黑色沉淀物磁性分离；
4.聚合物分子包裹FePt纳米复合物的制备：在三口烧瓶中加入3中所制的溶液和高分子单体异丙基丙烯酰胺NIPAM、丙烯酰胺AA，震荡混合均匀后搅拌；加入过硫酸铵APS，通入保护气30min；缓慢升温至70℃～80℃，维持反应温度，反应过程始终处于保护气氛保护中；加入PEGMA溶液，保持反应温度；待反应结束后，将反应溶液渗析并冷冻干燥，样品存储在水中。
进一步地，1中选用原料摩尔比为：Pt(acac)2：Fe(acac)3：油酸：油胺：1，6-十六烷二醇＝1：1：8.5～16:30～50：5～10；所述的纯化时间0.5h～1h和保持温度在100℃～120℃和280℃～300℃时间各0.5h～1h。
进一步地，2中选用原料质量比为：FePt纳米颗粒：2-氨基乙烷硫醇：乙醇＝1,1～3：7.9，其次2中所述的溶液搅拌温度为常温，搅拌时间为24h～48h。
进一步地，3中选用原料的质量比为：NaOH固体颗粒：去离子水:丙烯酰氯＝1：6.7～12：1.48～3；此外，3中所述的丙烯酰氯需要在冰水浴中逐滴加入；3中所述的溶液搅拌温度为常温，搅拌时间为24h～48h
进一步地，4中选用原料摩尔比为：异丙基丙烯酰胺NIPAM：丙烯酰胺AA：PEGMA：FePt-CH＝CH2溶液＝3～10:1:1:0.1，过硫酸铵APS为0.02mg，其次，4中升温到70℃～80℃保持反应温度时间为0.5h～1h,；4中加入PEGMA溶液保持反应温度时间为0.5h～1h。本发明的有益效果：
本发明制备的聚合物包裹FePt纳米复合物药物载体制备工艺简单，可以大量合成，并且构建了外源刺激磁场、热和内源刺激pH三种响应机制的纳米药物传输系统，在靶向调控药物释放方面具有很大的应用前景。
本发明的优点：
1.本发明合成了核壳结构的聚合物包裹的FePt纳米复合物，以外磁场调控FePt纳米颗粒产生热，诱导包裹的聚合物分子产生物相转变，释放药物。实现了外源刺激磁场、热以及内源刺激pH三种响应机制调控药物释放；
2.本发明通过对聚合物分子进行分子改性，可以调控高分子在不同温度发生物相转变，实现单一药物在不同温度释放、不同药物在不同温度释放；
3.本发明合成的核壳结构的聚合物包裹的FePt纳米复合物载体具有良好的生物相容性，毒副作用小，对人体的损伤小；
4.本发明工艺简单，易于操作。
附图说明
图1为合成的聚合物分子包裹FePt纳米复合物结构示意图。
图2为合成的聚合物分子包裹FePt纳米复合物TEM、SEM和AFM。
图3为异丙基丙烯酰胺NIPAM：丙烯酰胺AA：PEGMA：FePt-CH＝CH2溶液的摩尔比为10:1:1:0.1的聚合物分子包裹FePt纳米复合物DLS图。
图4为异丙基丙烯酰胺NIPAM：丙烯酰胺AA：PEGMA：FePt-CH＝CH2溶液的摩尔比为3:1:1:0.1的聚合物分子包裹FePt纳米复合物DLS图。
图5为聚合物分子包裹FePt纳米复合物搭载罗丹明B的荧光光谱、DLS图和示意图。
具体实施方式
本发明涉及一种多响应机制聚合物包裹FePt纳米复合药物载体及其制备方法，其特征在于具有热响应、磁响应和pH响应三种响应机制。复合药物载体的制备具体是按以下步骤进行的：
1.FePt纳米颗粒的制备：在三口烧瓶中装有固体Pt(acac)2和Fe(acac)3，加入油胺和1，6-十六烷二醇混合搅拌，并置于保护气氛中；溶液在室温条件下纯化，然后在保护气氛中慢慢加热到100℃～120℃；在烧瓶中加入油酸，并保持温度；随后将温度升温到280℃～300℃，保持温度；最后，将溶液缓慢冷却至室温，并将溶液中的沉淀物磁性分离；
2.FePt纳米颗粒功能化连接上氨根的制备：将1中制备的固体FePt溶于乙醇，超音波震荡，然后加入2-氨基乙烷硫醇(2-Aminoethanethiol)混合磁性搅拌，最后磁性分离洗样；
3.FePt纳米颗粒修饰上碳碳双键的制备：将合成的FePt-NH2重新分散在配好的NaOH溶液中，加入丙烯酰氯搅拌；反应结束后，将所得溶液中的黑色沉淀物磁性分离；
4.聚合物分子包裹FePt纳米复合物的制备：在三口烧瓶中加入3中所制的溶液和高分子单体异丙基丙烯酰胺NIPAM、丙烯酰胺AA，震荡混合均匀后搅拌；加入过硫酸铵APS，通入保护气；缓慢升温至70℃～80℃，维持反应温度，反应过程始终处于保护气氛保护中；加入PEGMA溶液，保持反应温度；待反应结束后，将反应溶液渗析并冷冻干燥，样品存储在水中。
下面结合非限定性的实施例对本发明做详细说明。
实施例1：
1.FePt纳米颗粒的制备：在三口烧瓶中加入0.5mmol固体Pt(acac)2和0.5mol的Fe(acac)3并加入10ml油胺、0.16ml油酸混合搅拌，置于保护气氛氮气中。溶液在室温条件下纯化0.5h，然后在保护气氛中慢慢加热到110℃保持0.5h；在烧瓶中加入油酸，并保持温度；随后将温度升温到290℃保持0.5h；最后，将溶液缓慢冷却至室温，并将溶液中的沉淀物磁性分离；
2.FePt纳米颗粒功能化连接上氨根的制备：将1中制备的固体20mgFePt溶于乙醇，超音波震荡，然后加入60mg的2-氨基乙烷硫醇(2-Aminoethanethiol)常温混合磁性搅拌24h，最后磁性分离洗样；
3.FePt纳米颗粒修饰上碳碳双键的制备：将合成的FePt-NH2重新分散在配好的0.15mg/ml的NaOH溶液中，加入2ml丙烯酰氯搅拌；反应结束后，将所得溶液中的黑色沉淀物磁性分离；
4.聚合物分子包裹FePt纳米复合物的制备：在三口烧瓶中加入3中所制的溶液和高分子单体，其摩尔比为：异丙基丙烯酰胺NIPAM(0.1g)：丙烯酰胺AA＝10：1，震荡混合均匀后搅拌；加入0.02g过硫酸铵APS，通入保护气30min；缓慢升温至70℃，维持反应温度，反应过程始终处于保护气氛保护中；加入0.07g的PEGMA溶液，保持反应温度；待反应结束后，将反应溶液渗析并冷冻干燥，样品存储在水中。
参照说明书附图：图1为合成的聚合物分子包裹FePt纳米复合物结构示意图；图2为合成的聚合物分子包裹FePt纳米复合物TEM、SEM和AFM图；合成的纳米复合物颗粒大小在120nm左右；图3为高分子单体异丙基丙烯酰胺NIPAM：丙烯酰胺AA＝10：1制备的聚合物分子包裹FePt纳米复合物的动态光散射图，其物相转变温度在33～36℃之间。
实施例2：
1.FePt纳米颗粒的制备：在三口烧瓶中固体Pt(acac)2为0.5mmol，Fe(acac)3为0.5mol，加入10ml油胺、0.16ml油酸混合搅拌，并置于保护气氛中；溶液在室温条件下纯化0.5h，然后在保护气氛中慢慢加热到110℃保持0.5h；在烧瓶中加入油酸，并保持温度；随后将温度升温到290℃保持0.5h；最后，将溶液缓慢冷却至室温，并将溶液中的沉淀物磁性分离；
2.FePt纳米颗粒功能化连接上氨根的制备：将1中制备的固体20mgFePt溶于乙醇，超音波震荡，然后加入60mg的2-氨基乙烷硫醇(2-Aminoethanethiol)常温混合磁性搅拌24h，最后磁性分离洗样；
3.FePt纳米颗粒修饰上碳碳双键的制备：将合成的FePt-NH2重新分散在配好的0.15mg/ml的NaOH溶液中，加入2ml丙烯酰氯搅拌；反应结束后，将所得溶液中的黑色沉淀物磁性分离；
4.聚合物分子包裹FePt纳米复合物的制备：在三口烧瓶中加入3中所制的溶液和高分子单体，其摩尔比为：异丙基丙烯酰胺NIPAM(0.1g)：丙烯酰胺AA＝10：1，震荡混合均匀后搅拌；加入0.02g过硫酸铵APS，通入保护气30min；缓慢升温至70℃，维持反应温度，反应过程始终处于保护气氛保护中；加入0.07g的PEGMA溶液，保持反应温度；待反应结束后，将反应溶液渗析并冷冻干燥，样品存储在水中。
如说明书附图4所示：高分子单体异丙基丙烯酰胺NIPAM：丙烯酰胺AA＝3：1制备的聚合物分子包裹FePt纳米复合物的动态光散射图，其物相转变温度在40～45℃之间。
实施例3：
证明实验：荧光染料分子罗丹明B的搭载实验
本实验用来证明本发明中聚合物分子包裹FePt纳米复合物药物载体的作用。
罗丹明B荧光染料分子被搭载在聚合物包裹的FePt纳米复合物载体上；在聚合物包裹的FePt纳米复合物溶液中加入乙醇溶液，混合均匀后加入尼罗红溶液常温搅拌24h；最后将所得的混合溶液进行渗析处理，除去乙醇分子和游离的罗丹明B荧光染料分子，最终得到罗丹明B荧光染料分子负载在聚合物包裹的FePt纳米复合物载体。
如说明书附图5所示：将所得的罗丹明B荧光染料分子负载在聚合物包裹的FePt纳米复合物载体进行升温处理，可以发现溶液的荧光强度随温度的升高而降低；当进行降温处理时，随着温度的降低而升高，在温度高于31℃时，荧光强度会急剧降低。重复多次试验时，低温设置在室温，高温设置在45℃，具有很好的重复性。对试样进行动态光散射分析，发现负载荧光染料分子的FePt纳米复合物水合离子半径增大，温度升高时，粒径在32℃突然降低；降温温度时，粒径会回复原来大小。由此可以得出：在升温时，温度高于聚合物的最低溶解温度时，聚合物由亲水性变成疏水性，两亲性的罗丹明B荧光染料分子会被聚合物排挤到溶液中，罗丹明B与水形成氢键抑制了共轭电子云的移动，导致荧光强度降低。

Claims (6)

1.一种多响应机制复合药物载体，其特征在于，所述复合药物载体由聚合物包裹FePt纳米粒子；
所述聚合物包括高分子单体异丙基丙烯酰胺NIPAM、丙烯酰胺AA，二者的摩尔比为3～10:1。
2.一种权利要求1所述的多响应机制复合药物载体的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
1）FePt纳米颗粒的制备：在装有固体Pt(acac)2 和Fe(acac)3的三口烧瓶中加入油胺和1，6-十六烷二醇混合搅拌，并置于保护气氛中；溶液在室温条件下纯化，然后在保护气氛中慢慢加热到100℃～120℃；在烧瓶中加入油酸，并保持温度恒定；随后将温度升温到280℃～300℃，保持温度恒定；将溶液缓慢冷却至室温，并将溶液中的沉淀物磁性分离；
2）FePt纳米颗粒功能化连接上氨根：将1）中制备的固体FePt溶于乙醇，超音波震荡，然后加入2-氨基乙烷硫醇混合磁性搅拌，最后磁性分离洗样；
3）FePt纳米颗粒修饰上碳碳双键的制备：将合成的FePt-NH2重新分散在配好的NaOH溶液中并加入丙烯酰氯搅拌；反应结束后，将所得溶液中的黑色沉淀物磁性分离；
4）聚合物分子包裹FePt纳米复合物的制备：在三口烧瓶中加入3）中所制的溶液和高分子单体异丙基丙烯酰胺NIPAM、丙烯酰胺AA，震荡混合均匀后搅拌；加入过硫酸铵APS，通入保护气；缓慢升温至70℃～80℃，维持反应温度，反应过程始终处于保护气氛中；加入PEGMA溶液，保持反应温度；待反应结束后，将反应溶液渗析并冷冻干燥，样品存储在水中。
3.根据权利要求2所述的多响应机制复合药物载体的制备方法，其特征在于，1）中选用原料摩尔比为： Pt(acac)2： Fe(acac)3：油酸：油胺：1，6-十六烷二醇=1：1：8.5～16:30～50：5～10；所述纯化时间为0.5h～1h；在100℃～120℃和280℃～300℃保持温度的时间各为0.5h～1h。
4.根据权利要求2或3所述的多响应机制复合药物载体的制备方法，其特征在于，2）中选用的原料质量比为：FePt纳米颗粒：2-氨基乙烷硫醇：乙醇=1：1～3：7.9，所述的溶液搅拌温度为常温，搅拌时间为24h～48h。
5.根据权利要求4所述的多响应机制复合药物载体的制备方法，其特征在于，3）中选用的原料质量比为：NaOH固体颗粒：去离子水:丙烯酰氯=1：6.7～12：1.48～3，所述丙烯酰氯需要在冰水浴中逐滴加入，所述的溶液搅拌温度为常温，搅拌时间为24h～48h。
6.根据权利要求4所述的多响应机制复合药物载体的制备方法，其特征在于，4）所述的原料摩尔比为：异丙基丙烯酰胺NIPAM：丙烯酰胺AA：PEGMA：FePt-CH=CH2溶液=3～10:1:1:0.1，过硫酸铵APS为0.02g，升温到70℃～80℃保持反应温度时间为0.5h～1h,加入PEGMA溶液保持反应温度时间为0.5h～1h。
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