CN103083674A - 一种环糊精接枝聚马来酸酐磁性纳米粒子的制备方法 - Google Patents

一种环糊精接枝聚马来酸酐磁性纳米粒子的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种环糊精接枝聚马来酸酐磁性纳米粒子的制备方法，属于功能材料领域。本发明主要是以TiO2为催化剂，制备了分子量可控的聚马来酸酐(PMAH)，然后通过β-环糊精(β-CD)的伯羟基与PMAH的羧基间进行反应，以制备得到以多个环糊精为支链的环糊精接枝聚马来酸酐聚合物(PMAH-CD)，进一步将PMAH-CD与Fe3O4纳米粒子复合，得到环糊精磁性纳米粒子。本方法的优点在于原料易得，成本低廉，工艺简单。得到的环糊精接枝聚马来酸酐磁性纳米粒子无毒、生物相容性好，利用环糊精吸附包合作用可以将得到的磁性纳米粒子用于药物负载与释放。

Description

一种环糊精接枝聚马来酸酐磁性纳米粒子的制备方法
技术领域
本发明提供了一种环糊精接枝聚马来酸酐磁性纳米粒子的制备方法，属于功能材料领域。 
背景技术
β-环糊精(β-CD)是由7个葡萄糖分子以1、4-糖苷键连接而成的环状低聚糖。其具有外亲水、内疏水的中空圆筒立体环状结构。β-CD的这种独特结构可以用来包合无机物与尺寸匹配的芳香族有机药物、香精香料等客体分子，因而β-CD可用于催化、分离、食品、化妆品以及医药等领域。聚马来酸酐(PMAH)含有较多的羧基，是一种无毒且性能优良，用途广泛的水处理剂。PMAH具有分散碳酸钙、磷酸钙微晶的效能；有较高热稳定性，可在较高的温度下使用；可与锌盐复配使用，由于协同效应，不但有阻垢作用，还有优良的缓蚀作用。将β-CD与PMAH的羧基反应，可以制得以PMAH为主链、多个β-CD为侧链的无毒和具有优良生物相容性的接枝聚合物。 
另一方面，磁性纳米粒子是具有磁响应性的纳米材料，Fe3O4磁性纳米粒子是常用的磁性纳米材料之一，其具有高比表面积、无毒性、易制备和在外部磁场下快速响应等特性得到人们的特别关注，广泛应用于生物医药、核磁共振成像、材料化学、分离科学等领域。但是Fe3O4磁性纳米粒子的生物相容性差、而且易聚集及易氧化，使其在应用上有一定的局限性，因而需对磁性纳米粒子进行表面修饰，以提高其利用效率。 
环糊精接枝聚马来酸酐聚合物可以作为一种稳定剂来稳定磁性纳米粒子，以制备环糊精接枝聚马来酸酐磁性纳米粒子。用大环主体分子的包含特性以及对分子的识别能力结合磁性纳米粒子的磁学性能，赋予了磁性纳米材料更为广泛的应用。环糊精与Fe3O4磁性纳米粒子的复合体可以作为载药体系对药物进行传递，即借助外加磁场使药物聚集在靶部位，提高了靶部位的药物浓度，增强了治疗效果，同时减少其他部位的药物分布，降低药物的毒副作用。 
发明内容
本发明的目的是提供一种环糊精接枝聚马来酸酐磁性纳米粒子的制备方法。 
本发明的技术方案：以马来酸酐为原料，以TiO2为催化剂，制备了分子量可控的聚马来酸酐(PMAH)，然后将β-CD与PMAH的羧基反应，可以制得以PMAH为主链、β-CD为侧链的无毒和具有优良生物相容性的接枝聚合物 PMAH-CD。此聚合物可以作为一种稳定剂来稳定磁性纳米粒子，以制备环糊精接枝聚马来酸酐磁性纳米粒子PMAH-CD/Fe3O4磁性纳米粒子。 
本发明的制备方法是： 
(1)制备聚马来酸酐(PMAH)：将10g(100mmol)MAH加入250mL三口烧瓶中，在DMF中以二氧化钛为催化剂于158℃恒温油浴下冷凝回流6h，产物用少量DMF重新溶解，并在氯仿溶液中沉淀，再用丙酮洗三次，80℃下干燥3天后，得到PMAH； 
(2)制备环糊精接枝聚马来酸酐(PMAH-CD)：按一定比例将β-CD和PMAH加入到250mL三口烧瓶中，在DMF中于80℃恒温油浴下剧烈搅拌反应，最后冷却至室温过夜；得到的溶液在氯仿中沉淀，再用丙酮洗三次，80℃下干燥3天后，得到PMAH-CD； 
(3)制备Fe3O4磁性纳米粒子(MNP)：将摩尔比1∶2的FeCl2·4H2O和FeCl3·6H2O溶于二次蒸馏水中，在氮气的氛围下剧烈搅拌，当溶液被加热到80℃时，加入25％NH4OH，继续反应30min，得到的粒子用磁铁分离，分别用乙醇洗三次，二次蒸馏水洗三次，80℃干燥12h，得到磁性纳米粒子； 
(4)制备PMAH-CD/Fe3O4磁性纳米粒子：称取45mg(0.37mmol)Fe3O4粒子和963mg(0.05mmol)PMAH-CD，置于15mLDMF中，60℃下机械搅拌7h，得到的产物用磁铁分离，再分别用乙醇和水洗三次，离心分离，得到PMAH-CD/Fe3O4磁性纳米粒子。 
本发明涉及一种环糊精接枝聚马来酸酐磁性纳米粒子(PMAH-CD/Fe3O4)的制备方法，所得的PMAH的分子量为2800～5000以上；PMAH-CD的分子量为13000～25000，其中CD的接枝度为3.7；PMAH-CD/Fe3O4磁性纳米粒子的粒径为10～30nm。 
本发明的有益效果：用大环主体分子的包含特性以及对分子的识别能力结合磁性纳米粒子的磁学性能，赋予了磁性纳米材料更为广泛的应用。环糊精与Fe3O4磁性纳米粒子的复合体可以作为载药体系对药物进行传递，即借助外加磁场使药物聚集在靶部位，提高了靶部位的药物浓度，增强了治疗效果，同时减少其他部位的药物分布，降低药物的毒副作用。 
附图说明
图1马来酸酐单体及其聚合物的红外谱图。 
图2CD与PMAH-CD的红外谱图。 
图3PMAH-CD的1H-NMR谱图。 
图4PMAH-CD-MNP的透射电子显微镜(TEM)照片；(a)为PMAH-CD(反应时间为16h)与MNP生成的磁性纳米粒子，(b)为PMAH-CD(反应时间 为24h)与MNP生成的磁性纳米粒子。 
图5磁分离中及完全分离结束时的各过程图；(a)为PMAH-CD/Fe3O4磁性纳米粒子的黑色分散液，(b)用磁铁吸引PMAH-CD/Fe3O4磁性纳米粒子。 
具体实施方式
实施例1 
将10g(100mmol)MAH，33gN，N-二甲基甲酰胺(DMF)和0.206g二氧化钛(TiO2，作为催化剂)加入250mL三口烧瓶中，于158℃恒温油浴下冷凝回流6h，产物用少量DMF重新溶解，并在氯仿溶液中沉淀，再用丙酮洗三次，80℃下干燥3天后，得到PMAH。 
实施例2 
将2.30g(2mmol)β-CD，0.20g PMAH和15g DMF加入到250mL三口烧瓶中，于80℃恒温油浴下剧烈搅拌反应16h，最后冷却至室温过夜；得到的溶液在氯仿中沉淀，再用丙酮洗三次，80℃下干燥3天后，得到PMAH-CD，密封保存。 
实施例3 
将2.30g(2mmol)β-CD，0.20g PMAH和15g DMF加入到250mL三口烧瓶中，于80℃恒温油浴下剧烈搅拌反应24h，最后冷却至室温过夜；得到的溶液在氯仿中沉淀，再用丙酮洗三次，80℃下干燥3天后，得到PMAH-CD，密封保存。 
实施例4 
将2.30g(2mmol)β-CD，0.20g PMAH和15g DMF加入到250mL三口烧瓶中，于80℃恒温油浴下剧烈搅拌反应38h，最后冷却至室温过夜；得到的溶液在氯仿中沉淀，再用丙酮洗三次，80℃下干燥3天后，得到PMAH-CD，密封保存。 
实施例5 
将0.86g(4.2mmol)FeCl2·4H2O，2.36g(9.7mmol)FeCl3·6H2O，在氮气的氛围下，在40mL的二次蒸馏水中剧烈搅拌，当溶液被加热到80℃时，加入5mL25％NH4OH，继续反应30min，得到的粒子用磁铁分离，分别用乙醇洗三次，二次蒸馏水洗三次，80℃干燥12h，得到磁性纳米粒子。 
实施例6 
称取45mg(0.37mmol)Fe3O4粒子和963mg(0.05mmol)PMAH-CD，置于15mLDMF中，60℃下机械搅拌7h，得到的产物用磁铁分离，再分别用乙醇和水洗三次，离心分离，得到PMAH-CD/Fe3O4磁性纳米粒子。 

Claims (4)

1.一种环糊精接枝聚马来酸酐磁性纳米粒子的制备方法，其特征在于以马来酸酐为原料，以TiO2为催化剂，制备了分子量可控的聚马来酸酐(PMAH)，然后通过β-环糊精(β-CD)的伯羟基与PMAH的羧基间进行酯化反应，制备得到多个环糊精接枝聚马来酸酐的接枝聚合物(PMAH-CD)，进一步将PMAH-CD与Fe3O4纳米粒子复合，得到环糊精磁性纳米粒子；其具体制备方法如下步骤：
((1)制备聚马来酸酐(PMAH)：将MAH加入250mL三口烧瓶中，在DMF中以TiO2为催化剂于158℃恒温油浴下冷凝回流6h，产物用少量DMF重新溶解，并在氯仿溶液中沉淀，再用丙酮洗三次，80℃下干燥3天后，得到PMAH；
(2)制备环糊精接枝聚马来酸酐(PMAH-CD)：按一定比例将β-CD和PMAH加入到250mL三口烧瓶中，在DMF中于80℃恒温油浴下剧烈搅拌反应，再用氯仿做沉淀剂，沉淀物用丙酮洗三次，80℃下干燥3天后，得到PMAH-CD；
(3)制备Fe3O4磁性纳米粒子(MNP)：所得的磁性纳米粒子的粒径为5-20nm；
(4)制备PMAH-CD/Fe3O4磁性纳米粒子：0.37mmol Fe3O4粒子和0.05mmol PMAH-CD，置于DMF中，60℃下机械搅拌7h，得到的产物用磁铁分离，再分别用乙醇和水洗三次，离心分离，得到PMAH-CD/Fe3O4磁性纳米粒子。
2.根据权利要求1所述的一种环糊精接枝聚马来酸酐磁性纳米粒子的制备方法，其特征在于所述的PMAH的分子量在2800～5000。
3.根据权利要求1所述的一种环糊精接枝聚马来酸酐磁性纳米粒子的制备方法，其特征在于所述的PMAH-CD的分子量为13000～25000。
4.根据权利要求1所述的一种环糊精接枝聚马来酸酐磁性纳米粒子的制备方法，其特征在于所述的磁性纳米粒子的粒径为10～30nm。
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