CN101288664A - 核壳结构磁性纳米微囊的制备方法 - Google Patents
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Abstract
核壳结构磁性纳米微囊的制备方法采用聚合物微粒为模板,通过层层静电自组装方法将具有相反电荷的聚电解质组装到模板表面,再将模板微粒溶解,得到具有核壳结构纳米微囊。对磁性纳米颗粒进行表面改性,并将其引入至核壳结构纳米微囊中,得到具有核壳结构磁性纳米微囊。微囊的囊壁厚度可以在纳米尺度精确控制,内壁的聚电解质与药物相互作用,从而将药物包裹到微囊内。所包裹的药物释放速率可控,且制得的核壳结构磁性纳米微囊具备超顺磁性。本发明操作简单,重复性好,药物的释放速率得到有效的控制,在靶向缓释药物的包装领域具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明具体涉及一种新型核壳结构磁性纳米微囊制备方法,尤其是一种分散性好、存储稳定、具有缓释效果和超顺磁性的磁性纳米微囊及其制备技术。
背景技术
随着纳米技术的发展,包含2种或2种以上纳米尺度功能材料的复合纳米粒已经成为当前材料学一个越来越活跃的研究领域,磁性高分子纳米材料正是其中之一。自70年代以来,磁性高分子纳米微囊作为一种新型的功能材料,在磁性材料、生物医学(临床诊断、靶向药物、酶标)、细胞学(细胞标记、细胞分离等)和生物工程(酶的固定化)、分离工程以及隐身技术等诸多领域显示出强大的生命力。
模板自组装技术是制备核壳结构磁性纳米微囊的主要方法之一。其是将模板法与自组装过程结合,利用阴阳离子间的静电吸附作用在纳米粒子内核的表面吸附带有相反电荷,以形成薄膜,再将内核去除掉,一般可采用溶剂将内核溶解掉,从而得到空心粒子。将磁性纳米颗粒表面改性后引入至核壳结构纳米微囊中,得到具有核壳结构的磁性纳米微囊。其优点是可以选择使用内核粒子的大小,粒子壳层厚度及组成,以满足不同需求,且所制得的纳米微囊具有超顺磁性。
目前,国内外已经有很多磁性纳米囊在医药方面应用的研究,如何提高磁化强度、载药量以及控制缓释时间成了空核纳米囊应用的首要问题。因此,找到一种磁化强度和载药量高、缓释性能可调控的药物载体,是极具有挑战性的工作。
采用自组装技术制备核壳结构磁性纳米微囊,其微囊尺寸可由模板精确控制,而其壁厚可控制在纳米尺度内,通过调整其制备环境可调控纳米微囊的载药量及其缓释性能。
发明内容
技术问题:本发明的目的是提供一种核壳结构磁性纳米微囊的制备方法,将药物包裹于纳米微囊内,并具有超顺磁性和良好的药物缓释性能。
技术方案:本发明的提出的新型核壳结构磁性纳米微囊,是先对磁性纳米颗粒表面进行改性。再采用分散聚合法制备三聚氰胺甲醛树脂(MF)纳米微球;以MF微球为模板,通过模板静电自组装法在上述MF纳米微球的表面包裹一层带负电荷的聚电解质;再通过静电吸附在上述已经包裹了一层带负电荷的聚电解质的MF纳米微球的表面包裹一层带正电荷的聚电解质;最后通过酸刻蚀的方法除去作为模板的MF,制备出稳定的核壳结构纳米微囊。随后将表面改性的磁性纳米颗粒引入到核壳结构纳米微囊中,得到具备核壳结构磁性纳米微囊。该核壳结构磁性纳米微囊具有纳米尺度。
本发明核壳结构磁性纳米微囊的制备方法包括以下步骤:
1)将磁性纳米颗粒分散于第一聚电解质溶液中,充氮气条件下,40~70℃缓慢振荡20~60min,水洗除去第一聚电解质,即可得到表面改性的磁性纳米颗粒,
2)将三聚氰胺和甲醛溶液混合,在40~70℃的水浴下搅拌0.5~2小时,得到预聚物羟甲基三聚氰胺;然后将聚乙烯醇,40~70℃的水浴下溶于超纯水中,用乙酸调节溶液的pH值为3~5;将上述聚乙烯醇加入到预聚物羟甲基三聚氰胺中,在40~70℃的水浴下反应0.5~1.0小时后,40~70℃超声分散5~10min,快速冰水冷却;将所得产物在4000rpm条件下离心,除去上清液后再加入超纯水重新分散,再离心,重复此过程3~5次,真空干燥,得到三聚氰胺甲醛树脂(MF)纳米微粒,低温保存;
3)在浓度为0.3~0.6mol/L,pH为3~5的NaCl溶液中,将浓度为0.5~1.5mg/ml的第二聚电解质与步骤2)所述的MF纳米微粒混和,离心除去上清液,在加入超纯水使MF纳米微粒重新分散,再离心除去上清液,如此反复洗涤,得到第一层包裹第二聚电解质的MF纳米微粒;再在浓度为0.3~0.6mol/L,pH为3~5的NaCl溶液中,将MF纳米微粒加入到浓度为0.5~1.5mg/ml第三聚电解质,离心除去上清液,如此用超纯水反复洗涤,得到第二层包裹第三聚电解质的MF纳米微粒;重复以上过程,按预期的层数分别将第二聚电解质、第三聚电解质层层自组装,得到核壳结构纳米微粒,通过酸刻蚀的方法除去作为模板的三聚氰胺甲醛树脂(MF),得到中空的纳米微囊;
4)将表面改性的磁性纳米颗粒分散到中空的纳米微囊的悬浮液中,缓慢搅拌20~60min,离心、水洗、重分散,除去未被吸附的Fe3O4,再在浓度为0.3~0.6mol/L,pH为3~5的NaCl溶液中,加入浓度为0.5~1.5mg/ml的第三聚电解质溶液,缓慢搅拌20~60min,离心、水洗、重分散,除去未被吸附的第三聚电解质,重复上述步骤,即可得到核壳结构磁性纳米微囊。
所述磁性纳米颗粒为超顺磁性Fe3O4纳米粒子,粒径为5-20nm。
所述的三聚氰胺与甲醛、聚乙烯醇、超纯水的质量比为6∶14∶1∶200。
所述的第一聚电解质、第二聚电解质为海藻酸钠,第三聚电解质为明胶。
步骤2)所得的中空的纳米微囊在20~70℃温度下,pH值为0.5~5,浓度为0.01~100mg/ml的药物水溶液中孵化0.5~3小时,使药物包埋到纳米微囊中,得到载药磁性纳米微囊。微囊所适用的药物为盐酸尼卡地平或盐酸奥洛他定。
通过改变聚电解自组装的层数以及制备条件,可在纳米尺度调控磁性纳米微囊囊壁的微结构和厚度,从而改善载药量以及缓释性能。
有益效果:本发明的优点在于:①采用模板静电自组装法制备一种新型核壳结构磁性纳米微囊,不仅操作简单、重复性好、纳米微囊尺寸均匀,而且其尺寸大小可通过制备条件进行调节;②该核壳结构磁性纳米微囊稳定性较高,以无毒可生物降解材料海藻酸钠和明胶作为自组装材料,具有良好的生物相容性;③该核壳结构磁性纳米微囊具有良好的缓释性能;④核壳型磁性纳米囊具有超顺磁性,无外磁场时无剩磁(Hc=0,Br=0),使用过程中不会发生磁性团聚。
附图说明
图1是盐酸尼卡地平体磁性纳米囊外累积释放曲线,
1-盐酸尼卡地平原料药;2-盐酸尼卡地平磁性纳米囊,
图2是盐酸尼卡地平磁性纳米囊的磁滞回线图。
具体实施方式
上述核壳结构磁性纳米微囊制备方法如下:
A磁性纳米颗粒的表面改性
称取适量磁性纳米颗粒分散于带负电荷的聚电解质溶液中,充氮气条件下,40~70℃缓慢振荡20~60min。水洗除去带负电荷的聚电解质,即可得到表面改性的磁性纳米颗粒。
B自组装技术制备核壳结构纳米微囊
(1)在三口烧瓶中加入2~5g三聚氰胺和4~10ml甲醛溶液,在40~70℃的水浴下搅拌0.5~2小时,得到预聚物羟甲基三聚氰胺。然后将0.2~2.0g聚乙烯醇,40~70℃的水浴下溶于50~150g超纯水中,用乙酸调节溶液的pH值为3~5。将上述聚乙烯醇加入到预聚物羟甲基三聚氰胺中,在40~70℃的水浴下反应0.5~1.0小时后,40~70℃超声分散5~10min,快速冰水冷却。将所得产物在4000rpm条件下离心,除去上清液后再加入超纯水重新分散,再离心,重复此过程3~5次,真空干燥,得到MF粉末,低温保存。
(2)在浓度为0.3~0.6mol/L,pH为3~5的NaCl溶液中,将浓度为0.5~1.5mg/ml的带负电荷的聚电解质与步骤(1)所得MF纳米微粒混和,离心除去上清液,再加入超纯水使MF纳米微粒重新分散,再离心除去上清液,如此反复洗涤,得到第一层包裹带负电荷的聚电解质的MF纳米微粒;再在浓度为0.3~0.6mol/L,pH为3~5的NaCl溶液中,将MF纳米微粒加入到浓度为0.5~1.5mg/ml的带正电荷的聚电解质,离心除去上清液,如此用超纯水反复洗涤,得到第二层包裹带正电荷的聚电解质的MF纳米微粒;重复以上过程,按预期的层数分别将带正电荷和负电荷的聚电解质层层自组装,得到核壳结构纳米微粒,通过酸刻蚀的方法除去作为模板的MF,得到中空的纳米微囊。
C核壳型磁性纳米囊的制备技术
(1)将表面改性的磁性纳米颗粒分散到含空核纳米囊的悬浮液中,缓慢搅拌20~60min,离心、水洗、重分散,除去未被吸附的磁性纳米颗粒。再在浓度为0.3~0.6mol/L,pH为3~5的NaCl溶液中,加入浓度为0.5~1.5mg/ml的带正电荷的聚电解质溶液,具体过程和磁性吸附类似。重复上述步骤3次,即可得到核壳型磁性纳米囊。
(2)在20~70℃温度下,将步骤(1)所得的中空的磁性纳米微囊在pH值为0.5~5,浓度为0.01~100mg/ml的药物水溶液中孵化0.5~3小时,使药物包埋到纳米微囊中,得到载药磁性纳米微囊。
本发明中,所说的磁性纳米颗粒为Fe3O4纳米粒子;带负电荷的聚电解质为海藻酸钠(ALG);带正电荷的聚电解质为明胶(GEL);所说的药物为盐酸尼卡地平或盐酸奥洛他定。
以下实例进一步说明本发明,但这些实例并不用来限制本发明。
实例1
称取适量Fe3O4纳米颗粒分散于海藻酸钠溶液(含0.3mol/L的NaCl,HAc调pH值至3.5)中,充氮气条件下,55℃缓慢振荡30min。水洗除去多余的海藻酸钠,即可得到表面改性的Fe3O4纳米颗粒。
在三口烧瓶中加入2g三聚氰胺和5ml甲醛溶液,在50℃的水浴下搅拌30min,得到预聚物羟甲基三聚氰胺。然后将0.5g聚乙烯醇,50℃的水浴下溶于100g超纯水中,用乙酸调节溶液的pH值为3.5。将上述聚乙烯醇加入到预聚物羟甲基三聚氰胺中,在50℃的水浴下反应0.5小时后,50℃超声分散5min,快速冰水冷却。将所得产物在4000rpm条件下离心,除去上清液后再加入超纯水重新分散,再离心,重复此过程3次,真空干燥,得到MF粉末,低温保存。
在5ml浓度为0.3mol/L,pH为3.5的NaCl溶液中,将浓度为0.5mg/ml的海藻酸钠与1ml浓度为5%的MF纳米微粒悬浮液混和,离心除去上清液,再加入超纯水使MF纳米微粒重新分散,再离心除去上清液,如此反复洗涤,得到第一层包裹海藻酸钠的MF纳米微粒;再在5ml浓度为0.3mol/L,pH为3.5的NaCl溶液中,将MF纳米微粒加入到浓度为0.5mg/ml的明胶中,离心除去上清液,如此用超纯水反复洗涤,得到第二层包裹带明胶的MF纳米微粒;重复以上过程,直至得到MF/(ALG/GEL)4核壳结构纳米微粒。
然后将此核壳结构纳米微粒加入到pH=1.2的盐酸溶液中,反应10min,去除MF模板。用pH=1.2的盐酸溶液反复洗涤2次,离心去除上清液,用超纯水洗涤3次,得到中空的纳米微囊。
将表面改性的Fe3O4纳米颗粒分散到10mL含空核纳米囊的悬浮液(HAc调pH值至3.5)中,缓慢搅拌20min,离心、水洗、重分散,除去未被吸附的Fe3O4。再加入到0.5mg/ml的明胶(GEL)溶液(含0.3mol/L的NaCl,HAc调pH值至3.5),具体过程和Fe3O4吸附类似。重复上述步骤3次,即可得到核壳型磁性纳米囊。
在30。℃温度下,将所得的50μl中空的纳米微囊溶液加入到10mlpH值为1.0,浓度为0.04mg/ml的盐酸尼卡地平水溶液中孵化1小时,使盐酸尼卡地平包埋到纳米微囊中,得到载药磁性纳米微囊。
将载药磁性纳米微囊,用少许超纯水分散,置于透析袋中,以500mL pH1.2的盐酸水溶液为释放介质,温度为37℃,进行药物的释放实验。并将盐酸尼卡地平原料药置于透析袋中,做对照实验。图1是盐酸尼卡地平体外累积释放曲线。
实例2
与实例1相同,但是正丙醇-水的混合溶液的体积比分别为4∶1、6∶1。
实例3
与实例1相同,但是分散剂为0.046g柠檬酸钠。
实例4
与实例1相同,但是盐酸尼卡地平溶液变为pH值为5.0,浓度为50mg/ml。
实例5
与实例1相同,但是载药温度变为60℃。
上述实例2、3、4、5所制备的核壳结构磁性纳米微囊,其结构和性能和实例1结果相同或相似,均具有顺磁性和较好的缓释性能。
Claims (6)
1.一种核壳结构磁性纳米微囊的制备方法,其特征是该方法包括以下步骤:
1)将磁性纳米颗粒分散于第一聚电解质溶液中,充氮气条件下,40~70℃缓慢振荡20~60min,水洗除去第一聚电解质,即可得到表面改性的磁性纳米颗粒,
2)将三聚氰胺和甲醛溶液混合,在40~70℃的水浴下搅拌0.5~2小时,得到预聚物羟甲基三聚氰胺;然后将聚乙烯醇,40~70℃的水浴下溶于超纯水中,用乙酸调节溶液的pH值为3~5;将上述聚乙烯醇加入到预聚物羟甲基三聚氰胺中,在40~70℃的水浴下反应0.5~1.0小时后,40~70℃超声分散5~10min,快速冰水冷却;将所得产物在4000rpm条件下离心,除去上清液后再加入超纯水重新分散,再离心,重复此过程3~5次,真空干燥,得到三聚氰胺甲醛树脂(MF)纳米微粒,低温保存;
3)在浓度为0.3~0.6mol/L,pH为3~5的NaCl溶液中,将浓度为0.5~1.5mg/ml的第二聚电解质与步骤2)所述的MF纳米微粒混和,离心除去上清液,在加入超纯水使MF纳米微粒重新分散,再离心除去上清液,如此反复洗涤,得到第-层包裹第二聚电解质的MF纳米微粒;再在浓度为0.3~0.6mol/L,pH为3~5的NaCl溶液中,将MF纳米微粒加入到浓度为0.5~1.5mg/ml第三聚电解质,离心除去上清液,如此用超纯水反复洗涤,得到第二层包裹第三聚电解质的MF纳米微粒;重复以上过程,按预期的层数分别将第二聚电解质、第三聚电解质层层自组装,得到核壳结构纳米微粒,通过酸刻蚀的方法除去作为模板的三聚氰胺甲醛树脂(MF),得到中空的纳米微囊;
4)将表面改性的磁性纳米颗粒分散到中空的纳米微囊的悬浮液中,缓慢搅拌20~60min,离心、水洗、重分散,除去未被吸附的Fe3O4,再在浓度为0.3~0.6mol/L,pH为3~5的NaCl溶液中,加入浓度为0.5~1.5mg/ml的第三聚电解质溶液,缓慢搅拌20~60min,离心、水洗、重分散,除去未被吸附的第三聚电解质,重复上述步骤,即可得到核壳结构磁性纳米微囊。
2.根据权利1所述的核壳结构磁性纳米微囊的制备方法,其特征在于所述磁性纳米颗粒为超顺磁性Fe3O4纳米粒子,粒径为5-20nm。
3.根据权利1所述的核壳结构磁性纳米微囊的制备方法,其特征在于所述的三聚氰胺与甲醛、聚乙烯醇、超纯水的质量比为6∶14∶1∶200。
4.根据权利1所述的核壳结构磁性纳米微囊的制备方法,其特征在于所述的第一聚电解质、第二聚电解质为海藻酸钠,第三聚电解质为明胶。
5.根据权利1所述的核壳结构磁性纳米微囊的制备方法,其特征在于步骤2)所得的中空的纳米微囊在20~70℃温度下,pH值为0.5~5,浓度为0.01~100mg/ml的药物水溶液中孵化0.5~3小时,使药物包埋到纳米微囊中,得到载药磁性纳米微囊。
6.根据权利5所述的核壳结构磁性纳米微囊的制备方法,其特征在于微囊所适用的药物为盐酸尼卡地平或盐酸奥洛他定。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20081022 |