CN102973948A - 基于磁性碳量子点/壳聚糖复合微球的药物载体的制法 - Google Patents

基于磁性碳量子点/壳聚糖复合微球的药物载体的制法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于磁性碳量子点/壳聚糖复合微球的药物载体的制备方法，该方法具体包括以下步骤：(1)二价与三价铁盐在碱性水溶液中发生共沉淀反应制备纳米磁性四氧化三铁；(2)葡萄糖与聚乙二醇混合液进行微波辐射反应制备碳量子点，通过静电吸附作用形成磁性碳量子点复合微粒；(3)溶解在甲醇钠/无水甲醇混合液中的壳聚糖在高压釜中与一氧化氮反应，形成壳聚糖-一氧化氮加成物；(4)向加成物中逐滴加入磁性碳量子点，通过静电吸附形成磁性碳量子点/壳聚糖复合微球。与现有技术相比，本发明方法简单，快捷、成本低，制备产物可发展为一种集磁靶向，荧光成像或示踪，一氧化氮原位释放和荧光探测于一体的药物载体。

Description

基于磁性碳量子点/壳聚糖复合微球的药物载体的制法
技术领域
本发明属于材料制备技术领域，具体涉及基于磁性碳量子点/壳聚糖复合微球的药物载体的制法。
背景技术
近年来，纳米材料在生物、医药领域的作用日益受到重视，一旦应用于临床，将对传统医药的发展产生巨大的推动作用。尤其是纳米药物载体的临床应用，势必会使传统给药方式发生重大转变和革新。然而，在安全、有效地将纳米载体用于临床前，首先要解决载体的毒性、生物相容性、可降解性、分散性和稳定性等方面的问题，然后是提高载体的载药率、靶向性、释药的可控性和示踪性等功能。这两方面要求已成为衡量一种药物载体性能优劣的重要指标，也是当前相关研究中亟待解决的难题。由于不同生理环境、载体及药物三者之间的相互作用，导致载药体系性能差异显著，获得一种高质量的药物载体依然是相关领域的研究目标之一。
壳聚糖(Chitosan)因同时含有羟基和羧基，二者可通过各种物理作用和化学反应生成一系列不同结构及性能的衍生物，尤其是对壳聚糖进行功能化修饰，如引入功能组分磁性氧化铁，使其在作为可降解生物材料(如药物载体)方面表现出良好的应用前景。截至目前，有关磁性壳聚糖复合微粒的制备方法已有中国专利报道。例如，文岳中等将壳聚糖与磁性四氧化三铁混合，在戊二醛水溶液中进行交联反应制备出磁性壳聚糖吸附剂(公开号：CN102107980A)。王建龙等将二价铁盐与三价铁盐分散在壳聚糖乙酸溶液中，先后加入碱液和戊二醛形成交联磁性壳聚糖小球(公开号：CN102258980A)。肖玲等采用原位合成法制备出Mn掺杂ZnS近红外量子点/磁性壳聚糖多功能荧光标记试剂(公开号：CN102533258A)。
尽管以上事例中获得了磁性壳聚糖微球，但未对其作为一氧化氮药物载体进行设计和制备。迄今为止，尚未见基于磁性壳聚糖微球作为一氧化氮药物载体，基于磁性碳量子点/壳聚糖复合微球药物载体的相关中国专利报道。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种方法简单，快速、成本低的基于磁性碳量子点/壳聚糖复合微球的药物载体的制法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于磁性碳量子点/壳聚糖复合微球的药物载体的制备方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
(1)溶解氯化铁、硫酸亚铁与硫代乙醇酸形成均质水溶液，保持磁力搅拌下升温至60℃，逐滴加入氢氧化钠溶液以调节反应体系至弱碱性，制得大量黑色的四氧化三铁微粒；
(2)在超声振动作用下，将硫代乙醇酸稳定的四氧化三铁微粒分散在去离子水中逐滴加入聚乙烯亚胺溶液，形成层层静电吸附自助装的带正电磁性微粒体系；
(3)将葡萄糖与聚乙二醇溶解在去离子水中，转入微波反应器反应一定时间，制得水溶性的碳量子点水溶液；
(4)在超声振动作用下，将步骤(3)制得的碳量子点水溶液逐滴加入步骤(2)制得的磁性微粒体系中，通过静电吸附形成磁性碳量子点复合颗粒，然后分散在无水甲醇中备用；
(5)用甲醇钠与无水甲醇混合液溶解乙酰化壳聚糖形成均质溶液，然后通入一氧化氮气体，在高压釜中反应一定时间，制备出壳聚糖的一氧化氮加成物；
(6)向步骤(5)得到的壳聚糖的一氧化氮加成物中逐滴加入步骤(4)所得磁性碳量子点复合颗粒的甲醇溶液，通过静电吸附自组装形成磁性碳量子点/壳聚糖复合微球。
步骤(1)中所述的氯化铁、硫酸亚铁与硫代乙醇酸的浓度比为1∶1∶2～5∶1∶6，反应体系的pH为7～8，四氧化三铁微粒的尺寸为10～30纳米。
步骤(2)中所述的聚乙烯亚胺的滴加量为使其在混合溶液体系中的质量分数为0.1％。
步骤(3)中所述的葡萄糖与聚乙二醇(PEG-200)的含量为每1～5克葡萄糖加入聚乙二醇5～25毫升，所述的微波反应器反应的微波功率为540瓦，反应时间1～10分钟。
步骤(4)中所述的碳量子点与磁性微粒浓度比为1∶1～1∶10。
步骤(5)中所述的甲醇钠与无水甲醇的体积比为1∶1～1∶5，所述的乙酰化壳聚糖在所述均质溶液中的浓度为1～10毫克/升，高压釜内维持压力0.5～1兆帕，反应时间1～7天，控制温度为20～50℃。
步骤(6)中所述的磁性碳量子点复合颗粒与壳聚糖-一氧化氮加成物的浓度比为1∶1～1∶10。
步骤(6)中所述的磁性碳量子点/壳聚糖复合微球溶解在pH 7.4的磷酸缓冲液中，通过碳量子点荧光淬灭，考察一氧化氮在复合微球中原位释放的性能。
本发明选用生物相容性壳聚糖-一氧化氮加成物为载体，低毒性的碳量子点为荧光源，超顺磁性四氧化三铁为靶向因子，通过层层静电吸附自组装构建出磁性碳量子点/壳聚糖复合微球。与现有技术相比，本发明方法简单，快捷、成本低，制备产物可发展为一种集磁靶向，荧光成像或示踪，一氧化氮原位释放和荧光探测于一体的药物载体，为生物检测、化学分析等领域的研究提供了一种新的发展方向。
附图说明
图1为磁性碳量子点/壳聚糖复合微球药物载体的制备过程示意图；
图2为磁性碳量子点/壳聚糖复合微球的透射电子显微镜照片；
图3为磁性碳量子点/壳聚糖复合微球的磁滞回线；
图4为磁性碳量子点/壳聚糖复合微球在pH7.4的磷酸缓冲液中释放一氧化氮引起的荧光光谱随时间演化而淬灭的现象；
图5为磁性碳量子点/壳聚糖复合微球的荧光成像照片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
基于磁性碳量子点/壳聚糖复合微球药物载体的制备过程参见图1，详细的制备步骤如下：将0.2mol氯化铁、0.1mol硫酸亚铁与0.3mol硫代乙醇酸溶于100mL去离子水，磁力搅拌并升温至60℃，逐滴加入1M氢氧化钠溶液调节反应体系pH为7.5，得到大量黑色四氧化三铁磁性纳米粒。然后逐滴加入聚乙烯亚胺，使其在磁纳米粒体系中的质量分数为0.1％，得到带正电的磁粒子。用5mLPEG-200溶解1g葡萄糖后转入微波反应器，在540W的功率下反应1min，制备出碳量子点。将分散了碳量子点的水溶液逐滴加入带正电磁粒子体系中，在20℃与超声作用下形成碳量子点表面吸附的磁粒子，即磁性碳量子点。用10mL甲醇钠与10mL无水甲醇的混合液溶解壳聚糖至5mg/L后转入高压釜中，在20℃和0.55MP的压力下反应5天，制得壳聚糖-一氧化氮加成物。向此加成物中逐滴加入磁性碳量子点，在20℃与超声作用下形成磁性碳量子点表面吸附的壳聚糖微球，即磁性碳量子点/壳聚糖复合微球。
采用透射电子显微镜观察复合微球的形貌与尺寸(参见图2)；采用振动样磁强计测定复合微球的饱和磁化强度(参见图3)；将复合微球分散在pH7.4的磷酸缓冲液中，考察其中一氧化氮释放引起的荧光光谱随时间演化而淬灭的现象(参见图4)；采用共聚焦显微镜考察复合微球中碳量子点荧光成像(参见图5)。
实施例2
将0.1mol氯化铁、0.1mol硫酸亚铁与0.2mol硫代乙醇酸溶于100mL去离子水，磁力搅拌并升温至60℃，逐滴加入1M氢氧化钠溶液调节反应体系pH为7.5，得到大量黑色四氧化三铁磁性纳米粒。然后逐滴加入聚乙烯亚胺，使其在磁纳米粒体系中的质量分数为0.1％，得到带正电的磁粒子。用10mLPEG-200溶解2g葡萄糖后转入微波反应器，在540W的功率下反应5min，制备出碳量子点。将分散了碳量子点的水溶液逐滴加入带正电磁粒子体系中，在20℃与超声作用下形成碳量子点表面吸附的磁粒子，即磁性碳量子点。用10mL甲醇钠与20mL无水甲醇的混合液溶解壳聚糖至2mg/L后转入高压釜中，在20℃和0.55MP的压力下反应5天，制得壳聚糖-一氧化氮加成物。向此加成物中逐滴加入磁性碳量子点，在20℃与超声作用下形成磁性碳量子点表面吸附的壳聚糖微球，即磁性碳量子点/壳聚糖复合微球。复合微球的性能表征方法同实施例1。
实施例3
将0.3mol氯化铁、0.1mol硫酸亚铁与0.4mol硫代乙醇酸溶于100mL去离子水，磁力搅拌并升温至60℃，逐滴加入1M氢氧化钠溶液调节反应体系pH为7.0，得到大量黑色四氧化三铁磁性纳米粒。然后逐滴加入聚乙烯亚胺，使其在磁纳米粒体系中的质量分数为0.1％，得到带正电的磁粒子。用15mLPEG-200溶解3g葡萄糖后转入微波反应器，在540W的功率下反应8min，制备出碳量子点。将分散了碳量子点的水溶液逐滴加入带正电磁粒子体系中，在20℃与超声作用下形成碳量子点表面吸附的磁粒子，即磁性碳量子点。用10mL甲醇钠与30mL无水甲醇的混合液溶解壳聚糖至5mg/L后转入高压釜中，在25℃和0.55MP的压力下反应5天，制得壳聚糖-一氧化氮加成物。向此加成物中逐滴加入磁性碳量子点，在20℃与超声作用下形成磁性碳量子点表面吸附的壳聚糖微球，即磁性碳量子点/壳聚糖复合微球。复合微球的性能表征方法同实施例1。
实施例4
将0.4mol氯化铁、0.1mol硫酸亚铁与0.5mol硫代乙醇酸溶于100mL去离子水，磁力搅拌并升温至60℃，逐滴加入1M氢氧化钠溶液调节反应体系pH为8.0，得到大量黑色四氧化三铁磁性纳米粒。然后逐滴加入聚乙烯亚胺，使其在磁纳米粒体系中的质量分数为0.1％，得到带正电的磁粒子。用20mLPEG-200溶解4g葡萄糖后转入微波反应器，在540W的功率下反应8min，制备出碳量子点。将分散了碳量子点的水溶液逐滴加入带正电磁粒子体系中，在20℃与超声作用下形成碳量子点表面吸附的磁粒子，即磁性碳量子点。用10mL甲醇钠与40mL无水甲醇的混合液溶解壳聚糖至8mg/L后转入高压釜中，在30℃和0.75MP的压力下反应7天，制得壳聚糖-一氧化氮加成物。向此加成物中逐滴加入磁性碳量子点，在20℃与超声作用下形成磁性碳量子点表面吸附的壳聚糖微球，即磁性碳量子点/壳聚糖复合微球。复合微球的性能表征方法同实施例1。
实施例5
将0.5mol氯化铁、0.1mol硫酸亚铁与0.6mol硫代乙醇酸溶于100mL去离子水，磁力搅拌并升温至60℃，逐滴加入1M氢氧化钠溶液调节反应体系pH为8.0，得到大量黑色四氧化三铁磁性纳米粒。然后逐滴加入聚乙烯亚胺，使其在磁纳米粒体系中的质量分数为0.1％，得到带正电的磁粒子。用25mLPEG-200溶解5g葡萄糖后转入微波反应器，在540W的功率下反应10min，制备出碳量子点。将分散了碳量子点的水溶液逐滴加入带正电磁粒子体系中，在20℃与超声作用下形成碳量子点表面吸附的磁粒子，即磁性碳量子点。用10mL甲醇钠与50mL无水甲醇的混合液溶解壳聚糖至10mg/L后转入高压釜中，在40℃和0.75MP的压力下反应7天，制得壳聚糖-一氧化氮加成物。向此加成物中逐滴加入磁性碳量子点，在20℃与超声作用下形成磁性碳量子点表面吸附的壳聚糖微球，即磁性碳量子点/壳聚糖复合微球。复合微球的性能表征方法同实施例1。
实施例6
将0.5mol氯化铁、0.1mol硫酸亚铁与0.6mol硫代乙醇酸溶于100mL去离子水，磁力搅拌并升温至60℃，逐滴加入1M氢氧化钠溶液调节反应体系pH为8.0，得到大量黑色四氧化三铁磁性纳米粒，四氧化三铁磁性纳米粒的尺寸为10～30纳米。然后逐滴加入聚乙烯亚胺，使其在磁纳米粒体系中的质量分数为0.1％，得到带正电的磁粒子。用25mLPEG-200溶解5g葡萄糖后转入微波反应器，在540W的功率下反应1min，制备出碳量子点。将分散了碳量子点的水溶液逐滴加入带正电磁粒子体系中，碳量子点与带正电磁粒子浓度比为1∶10，在20℃与超声作用下形成碳量子点表面吸附的磁粒子，即磁性碳量子点。用10mL甲醇钠与50mL无水甲醇的混合液溶解壳聚糖至10mg/L后转入高压釜中，在50℃和1MP的压力下反应1天，制得壳聚糖-一氧化氮加成物。向此壳聚糖-一氧化氮加成物中逐滴加入磁性碳量子点，磁性碳量子点与壳聚糖-一氧化氮加成物的浓度比为1∶10，在20℃与超声作用下形成磁性碳量子点表面吸附的壳聚糖微球，即磁性碳量子点/壳聚糖复合微球。复合微球的性能表征方法同实施例1。
实施例7
将0.1mol氯化铁、0.1mol硫酸亚铁与0.5mol硫代乙醇酸溶于100mL去离子水，磁力搅拌并升温至60℃，逐滴加入1M氢氧化钠溶液调节反应体系pH为8.0，得到大量黑色四氧化三铁磁性纳米粒，四氧化三铁磁性纳米粒的尺寸为10～30纳米。然后逐滴加入聚乙烯亚胺，使其在磁纳米粒体系中的质量分数为0.1％，得到带正电的磁粒子。用5mLPEG-200溶解1g葡萄糖后转入微波反应器，在540W的功率下反应10min，制备出碳量子点。将分散了碳量子点的水溶液逐滴加入带正电磁粒子体系中，碳量子点与带正电磁粒子浓度比为1∶1，在20℃与超声作用下形成碳量子点表面吸附的磁粒子，即磁性碳量子点。用10mL甲醇钠与10mL无水甲醇的混合液溶解壳聚糖至1mg/L后转入高压釜中，在50℃和1MP的压力下反应1天，制得壳聚糖-一氧化氮加成物。向此壳聚糖-一氧化氮加成物中逐滴加入磁性碳量子点，磁性碳量子点与壳聚糖-一氧化氮加成物的浓度比为1∶1，在20℃与超声作用下形成磁性碳量子点表面吸附的壳聚糖微球，即磁性碳量子点/壳聚糖复合微球。复合微球的性能表征方法同实施例1。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于磁性碳量子点/壳聚糖复合微球的药物载体的制备方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
(1)溶解氯化铁、硫酸亚铁与硫代乙醇酸形成均质水溶液，保持磁力搅拌下升温至60℃，逐滴加入氢氧化钠溶液以调节反应体系至弱碱性，制得大量黑色的四氧化三铁微粒；
(2)在超声振动作用下，将硫代乙醇酸稳定的四氧化三铁微粒分散在去离子水中逐滴加入聚乙烯亚胺溶液，形成层层静电吸附自助装的带正电磁性微粒体系；
(3)将葡萄糖与聚乙二醇溶解在去离子水中，转入微波反应器反应一定时间，制得水溶性的碳量子点水溶液；
(4)在超声振动作用下，将步骤(3)制得的碳量子点水溶液逐滴加入步骤(2)制得的磁性微粒体系中，通过静电吸附形成磁性碳量子点复合颗粒，然后分散在无水甲醇中备用；
(5)用甲醇钠与无水甲醇混合液溶解乙酰化壳聚糖形成均质溶液，然后通入一氧化氮气体，在高压釜中反应一定时间，制备出壳聚糖的一氧化氮加成物；
(6)向步骤(5)得到的壳聚糖的一氧化氮加成物中逐滴加入步骤(4)所得磁性碳量子点复合颗粒的甲醇溶液，通过静电吸附自组装形成磁性碳量子点/壳聚糖复合微球。
2.根据权利要求1所述的一种基于磁性碳量子点/壳聚糖复合微球的药物载体，其特征在于，步骤(1)中所述的氯化铁、硫酸亚铁与硫代乙醇酸的浓度比为1∶1∶2～5∶1∶6，反应体系的pH为7～8，四氧化三铁微粒的尺寸为10～30纳米。
3.根据权利要求1所述的一种基于磁性碳量子点/壳聚糖复合微球的药物载体，其特征在于，步骤(2)中所述的聚乙烯亚胺的滴加量为使其在混合溶液体系中的质量分数为0.1％。
4.根据权利要求1所述的一种基于磁性碳量子点/壳聚糖复合微球的药物载体，其特征在于，步骤(3)中所述的葡萄糖与聚乙二醇的含量为每1～5克葡萄糖加入聚乙二醇5～25毫升，所述的微波反应器反应的微波功率为540瓦，反应时间1～10分钟。
5.根据权利要求1所述的一种基于磁性碳量子点/壳聚糖复合微球的药物载体，其特征在于，步骤(4)中所述的碳量子点与磁性微粒浓度比为1∶1～1∶10。
6.根据权利要求1所述的一种基于磁性碳量子点/壳聚糖复合微球的药物载体，其特征在于，步骤(5)中所述的甲醇钠与无水甲醇的体积比为1∶1～1∶5，所述的乙酰化壳聚糖在所述均质溶液中的浓度为1～10毫克/升，高压釜内维持压力0.5～1兆帕，反应时间1～7天，控制温度为20～50℃。
7.根据权利要求1所述的一种基于磁性碳量子点/壳聚糖复合微球的药物载体，其特征在于，步骤(6)中所述的磁性碳量子点复合颗粒与壳聚糖-一氧化氮加成物的浓度比为1∶1～1∶10。
8.根据权利要求1所述的一种基于磁性碳量子点/壳聚糖复合微球的药物载体，其特征在于，步骤(6)中所述的磁性碳量子点/壳聚糖复合微球溶解在pH 7.4的磷酸缓冲液中，通过碳量子点荧光淬灭，考察一氧化氮在复合微球中原位释放的性能。
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