CN103665697B - 纳米粒子及聚合物的复合颗粒及其应用 - Google Patents

纳米粒子及聚合物的复合颗粒及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种生物医学领域的纳米粒子及聚合物的复合颗粒及其应用；所述纳米粒子及聚合物的复合颗粒由有机单体与无机纳米粒子通过原位聚合制备所得；本发明还涉及所述的纳米粒子及聚合物的复合颗粒作为涂料或稳定分散体的应用；本发明还涉及一种复合乳剂体系，包括水性连续相，油相，所述的纳米粒子及聚合物的复合颗粒，将所述复合颗粒的水分散液与1/100至100倍体积的油相混合，分散而得。本发明还涉及一种载药的复合乳剂体系。本发明的纳米粒子及聚合物的复合颗粒，在水溶液中具有良好的分散性和稳定性，在生物医学领域域有着广泛的用途。

Description

纳米粒子及聚合物的复合颗粒及其应用
技术领域
本发明属于生物医学领域，具体涉及一种纳米粒子及聚合物的复合颗粒及其应用。
背景技术
纳米粒子及聚合物的复合颗粒由于其良好的热性能、光学性能、电学性能、机械性能等受到了广泛的关注，逐渐成为塑料、橡胶、涂料、电子、催化剂、医药、农药等众多领域的研究热点。
中国专利申请公开CN1341682A提到了一种改性甲基丙烯酸酯高聚物/SiO2-TiO2纳米复合材料及其制法和用途。该制法采用无机物在高分子相中通过溶胶-凝胶、原位反应与分散、复合而成。材料可用作包装/封装用阻隔材料。
中国专利申请公开CN101885905A提到聚合物/无机纳米粒子复合颗粒的制备和用途，涉及由第一聚合物与无机纳米粒子形成的一次复合物颗粒，通过在一次复合物纳米颗粒处形成第二聚合物得到的二次复合纳米颗粒，以及通过类似方式在N-1次复合纳米颗粒处形成地N聚合物而得到的N次复合纳米颗粒。发明还涉及以上各种复合纳米颗粒的制备、改性和用途。
中国专利申请公开CN1583575A提到利用聚合物螯合剂表面的羧基和铁粒子形成配位键结合，然后滴加碱，通过位阻作用控制力将大小，最终合成纳米超级顺磁粒子，该粒子可用于药物装载。
虽然现有文献关于纳米粒子及聚合物的复合颗粒的研究已经很多，但是由于有着广大的应用空间，所以仍需要各种不同结构、性质的复合纳米粒子出现。而关于该专利中所提到的复合纳米乳剂，至今未检索到相关报道。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种纳米粒子及聚合物的复合颗粒及其应用；本发明的纳米粒子及聚合物的复合颗粒，由有机单体和纳米粒子在不存在表面活性剂的情况下通过聚合反应制备所得。该粒子在水溶液中具有良好的分散性和稳定性，在生物医学领域域有着广泛的用途。
本发明是通过以下的技术方案实现的；
第一方面，本发明涉及一种纳米粒子及聚合物的复合颗粒，由有机单体与无机纳米粒子通过原位聚合制备所得。
优选地，所述无机纳米粒子被包裹在聚合物或吸附在所述聚合物上。
优选地，所述复合颗粒的平均粒径为10-2000纳米。
优选地，所述无机纳米粒子选自选自氧化硅、氧化钛、氧化铝、氧化锌、氧化铁、硒化镉、氧化锆、量子点中的一种或几种。
优选地，所述聚合物是由单体形成的均聚物或共聚物，所述单体选自丙烯酸或者甲基丙烯酸与α-烯烃、氯乙烯、丙烯腈、偏氟乙烯、四氟乙烯、三氟氯乙烯、（甲基）丙烯酸的C1-20烷基酯、乙烯、丙烯、异丁烯、丁二烯、异戊二烯、异氰烯酸酯化合物、苯乙烯、苯甲酸乙烯酯、异辛酯、2-氯代-2-氟代乙烯、肉桂酸甲酯、顺丁烯二酸酯、2，4-二氯代苯乙烯、二甲基丙烯醚、甲基丙烯酸、顺丁烯二酸酐、乙烯基烷基醚、偏二氯乙烯、氯代丙烯酸甲酯、4-N,N-二甲氨基-2-氯代苯乙烯、4-氯代苯乙烯、甲基乙二醇、甲基丙烯酰胺二甲胺、十八酸乙烯酯、2-甲基代戊基乙烯、甲基丙烯酰胺间-甲苯胺、三氟代甲基乙烯、异丙烯基甲基酮、3-氟代-4-三氯代甲基乙烯、二甲基丙烯酰胺、二乙烯硫醚、苯亚甲基-噻吩乙酮、异丙基甲基酮、醋酸乙烯酯、二环戊二烯、苯亚甲基-苯乙酮、糠基丙酮、辛酸乙烯酯、甲基丙烯酸羟乙酯中的一种或者几种。
优选地，所述纳米粒子及聚合物的复合颗粒的制备步骤包括如下步骤：
步骤a，将0.01-100份无机纳米粒子分散于5-500份水中，得溶液A；
步骤b，将0.1-100份丙烯酸类物质与10份水混合，稍后加入碱性物质，混合，得溶液B；其中，碱性物质的质量是丙烯酸类物质的0.1-2倍；
步骤c，搅拌条件下，将溶液B加入溶液A中，然后加入其他有机单体；
步骤d，升温到50-100℃，加入过氧化物催化剂，保温至反应结束，即得所述复合颗粒。
优选地，步骤b中，所述碱性物质为氨水。
优选地，其中所述聚合物与纳米粒子的质量比为1000：1至1：1000。
优选地，所述复合颗粒表面连接有抗体、配体、细胞因子、多肽、或蛋白类功能性分子。
第二方面，本发明还涉及一种前述的纳米粒子及聚合物的复合颗粒作为涂料或稳定分散体的应用。
第三方面，本发明还涉及一种复合乳剂体系，包括水性连续相，油相，权利要求1所述的纳米粒子及聚合物的复合颗粒，将所述复合颗粒的水分散液与1/100至100倍体积的油相混合，分散而得。
优选地，复合乳剂的平均粒径为20nm-3000nm。
第四方面，本发明涉及一种载药的复合乳剂体系，由前述的复合纳米乳剂体系和药物组成。
优选地，所述药物选自亲脂性小分子化合物；中药活性成分生物碱类、糖苷类药物；蛋白、多肽、核酸类药物中的一种或者几种。
优选地，所述药物为免疫蛋白、多肽、核酸类药物时，制备的免疫乳剂具有良好的免疫效果。
进一步地，所述药物可选自亲酯性小分子化合物，维生素E、番茄红素、辅酶Q10、胺碘酮、阿奇霉素、卡马西平、卡维地洛、氯丙嗪、华法林、环孢菌素、达那唑、双氯芬酸、二氟苯水杨酸、地高辛、红霉素、氟比格芬、格列吡嗪、格列本脲、灰黄霉素、酮康唑、布洛芬、吲哚美辛、伊曲康唑、兰索拉唑、洛伐他丁、甲苯咪唑、萘普生、氧氟沙星、噁丙嗪、苯妥英、吡罗西康、西罗莫司、螺内酯、他莫西芬、特非那定、紫杉醇；中药活性成分生物碱类、糖苷类药物；蛋白、多肽核酸类药物中的一种或者几种。
第五方面，本发明还涉及一种前述的载药的复合乳剂体系在制备口服乳剂、口服干乳、膏剂、或埋植剂中的应用。
本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明的纳米粒子及聚合物的复合颗粒的水分散液呈现出了非常好的分散性和稳定性，并且该复合颗粒制备简单，设备投入少，节约成本，而且具有用作涂料,用于药物输送多种用途。
（2）本发明的纳米粒子及聚合物的复合颗粒稳定的分散体同样具有很高的分散性和稳定性。而且可以用于多种药物的输送，在制备得到的环孢菌素A的体系中显示出了可以改善药物口服生物利用度的效果。
（3）本发明的纳米复合乳剂体系还可以用于制备干乳、膏剂、埋植剂，满足不同的给药需求。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是TGA（热重分析）趋势图，为实施例1的纳米粒子及聚合物的复合颗粒的热重分析变化图；
图2红外吸收图谱，为实施例1的纳米粒子及聚合物的复合颗粒红外吸收图谱；
图3是TEM（透射电镜）照片，为实施例1的纳米粒子及聚合物的复合颗粒；
图4是TEM（透射电镜）照片，为实施例2的纳米乳剂；
图5是TEM（透射电镜）照片，为实施例6的纳米粒子及聚合物的复合颗粒。
具体实施例
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，例如萨姆布鲁克等分子克隆：实验手册第三版（科学出版社，2002）中所述的条件，或者按照各制造商所建议的条件。
实施例1
本实施例涉及米粒子及聚合物的复合颗粒的制备方法；涉及的材料如下：亲水性SiO2由EvonikDegussa公司馈赠；甲基丙烯酸甲酯（MMA），甲基丙烯酸（MAA），丙烯酸正丁酯（BA），氨水，过硫酸铵（APS）购于国药集团化学试剂有限公司；制备方法包括如下步骤：
称取0.402g亲水性SiO2，加入20ml超纯水，搅拌15min后，放入超声清洗机，以80%功率超声30min；
然后搅拌速度1500rpm下，加入0.98mlMAA、9.8mlH2O、0.686mlNH3·H2O的混合物，以及0.98mlMMA和0.98mlBA；
缓慢升温至60-70℃后加入溶于1ml水的40mgAPS，降低转速，继续升温至80℃。10min后加入200ulNH3·H2O，80℃保温2h；室温静置即可得到复合纳米粒子的水分散液。检测结果如下：
1、Zeta电位和粒径检测
制备所得复合纳米粒子，稀释100倍后在ZetasizerNano-ZS90粒径分析仪上,测定粒径及Zeta电位。
表1
samples PMMA/Silica Nanoparticles
Particlesize 252.5nm
polydispersity Index 0.023
Zeta potential -68.4mV
2、PMMA/Silica复合纳米粒子中PMMA与Silica的质量比测定
首先要采用“离心-冲洗”的方法去除游离的单体，二氧化硅以及反应不完全的聚合物。具体方法为：将制备得到的复合纳米粒子分散液加入2个15ml离心管中，每管8ml。14000rpm离心30min，洗掉上清，将体积补至8ml，涡旋使样品再分散。然后重复离心-冲洗这个过程6次。将离心以后得到的粒子溶液加入4个西林瓶中，每瓶1.5ml样品，样品放入冻干机中冻干。取冻干后的Silica/PMMA复合纳米粒子去上海交通大学分析测试中心，进行热重分析（TGA），结果如图1所示，得到PMMA：Silica=7：2。
3、PMMA/Silica复合纳米粒子红外检测
取SiO2粒子和冻干后的Silica/PMMA复合纳米粒子去上海交通大学分析测试中心，加KBr进行压片，进行红外检测，结果如图2所示，其中a,b分别为SiO2和PMMA/Silica的复合纳米粒子的红外吸收图谱。根据红外检测图谱，可以推测该复合纳米粒子中PMMA与silica存在着化学键和物理结合两种结合方式。
4、透射电镜（TEM）检测
将制备得到的复合纳米粒子水分散液稀释50倍，然后取100ul稀释后的复合纳米粒子与100ul磷钨酸（NaPTA）涡旋30s，然后放置10min，使其充分混合。取20ul混合液滴在培养皿上，将铜网覆在上面，染色15min，然后用滤纸洗掉多余的液体，自然风干后去分析测试中心进行透射电镜（TEM）检测，结果如图3所示。TEM结果显示粒径分布均匀，无明显聚集，在水中具有良好的分散性和稳定性。
实施例2
本实施例涉及复合纳米乳剂的制备：取2.7ml实施例1中制备得到的复合纳米粒子的水分散液加入0.3ml玉米油，混匀后，细胞破碎仪超声10min即得。检测结果如下：
1、Zeta电位和粒径检测
将制备得到的复合纳米乳剂稀释200倍，超声除气，在ZetasizerNano-ZS90粒径分析仪上,测定粒径及Zeta电位；
表2
samples Nanoemulsion
Particlesize 330nm
polydispersity Index 0.223
Zeta potential -45.8mV
2、透射电镜（TEM）检测
将制备得到的复合纳米乳剂稀释100倍，然后取100ul稀释后的复合纳米粒子与100ul磷钨酸（NaPTA）涡旋30s，然后放置10min，使其充分混合。取20ul混合液滴在培养皿上，将铜网覆在上面，染色15min，然后用滤纸洗掉多余的液体，自然风干后去分析测试中心进行透射电镜（TEM）检测。TEM结果如图4所示，显示粒径分布均匀，无明显聚集，在水中具有良好的分散性和稳定性。
实施例3
环孢菌素A载药纳米复合乳剂体系的制备：取10mg环孢菌素A溶解于1ml大豆油中。取实施例1中制备的复合纳米粒子分散液2.7ml与0.3ml溶有环孢菌素A的大豆油混合，混匀后，细胞破碎以超声10min，得到环孢菌素A的复合纳米乳剂体系。
将的搭配的载药复合纳米乳剂体系，以灌胃的方式给大鼠给药，然后采集不同时间点的血样，LC-MS方式检测环孢菌素的血药浓度，并且计算药物的口服生物利用度。结果显示该复合纳米乳剂体系比通过高分子表面活性剂制备的普通复合乳剂生物利用度提高了3倍。
实施例4
实施例4与实施例1的不同之处在于将实施例1中，MAA、MMA、BA三种单体的总体积不变，但是，三者的比例改为10%，45%，45%，得到粒径比实施例1略大的复合纳米粒子分散体系。
实施例5
实施例5与实施例1的不同之处在于将实施例1中，无机纳米粒子二氧化硅换成氧化铝纳米粒子，所得结果与实施例1相近。
实施例6
称取0.4g亲水性SiO2到圆底烧瓶中，加入40ml超纯水，700rpm搅拌15min后，超声30min使二氧化硅在水中充分分散。快速搅拌下加入1.2mlMMA,6mlH2O,0.84ml氨水，搅拌一段时间后，加入1.2mlMAA,1.2mlBA.然后开始升温至60℃，加入溶于2ml水的72mgAPS，升温至90℃，保温2h，反应结束之前加入400ul氨水。得到的体系统实施例1一样进行粒径检测，和TEM表征。TEM结果如图5所示，结果显示平均粒径为360nm，且粒子分散均匀，无明显聚集。
实施例7
复合纳米粒子用于干乳的制备：取适量麦芽糊精溶于实施例6制备得到的复合纳米粒子水分散液，充分混合分散以后，加入一定体积的大豆油。涡旋混匀以后均质机进行乳化。得到的乳剂稀释后PCS测定粒径。然后分装到西林瓶中，每瓶1ml，放入冻干机进行冻干。冻干得到的干乳再复溶到1ml，重新稀释后测定粒径，结果显示，粒径很分散指数均保持较好的一致性，得到了具有极好稳定性，便于存放的制剂，可用于难溶性药物输送。
实施例8
称取0.4g亲水性SiO2，加入20ml超纯水，搅拌15min后，超声30min。然后快速搅拌下加入0.3ml丙烯酸AA、3mlH2O、0.21mlNH3·H2O的混合物，以及1.35ml苯乙烯（SM）和1.35mlBA。缓慢升温至60-70℃后加入溶于1ml水的40mgAPS，降低转速，继续升温至80℃。10min后加入200ulNH3·H2O，80℃保温2h。得到的复合纳米粒子的水分散体系同样具有良好的稳定性，粒径分布均匀。
实施例9
取实施例8制备得到的复合纳米粒子的水分散液2.7ml与0.3ml的辛酸癸酸甘油三酯混合，然后通过高压均质机进行乳化，得到油水体积比为1：9的复合纳米乳剂体系。
复合纳米乳剂体系稳定性检测：
离心稳定性：取上述复合纳米乳剂1ml到2ml离心管中，离心30min后取出。观察发现未见明显油水分层现象出现。
反复冻融稳定性：取上述复合纳米乳剂1ml到2ml离心管，放入-20度冰箱冻存两小时后放置室温解冻。重复冻融实验三次后观察，体系未见明显分层现象。
低PH实验：配置PH值为0.9-1.1的盐酸溶液。将上述复合纳米乳剂溶液用该盐酸稀释100倍，每半小时测定一次粒径大小，两个小时后，粒径略微变小，但是变化并不明显。
实施例10
实施例10与实施例8的不同之处在于固体纳米粒子不是使用的纯二氧化硅，而是在其中掺杂了铁和钛元素；结果显示，金属元素的加入未对粒径大小产生显著的影响，但是对于复合纳米粒子的性质有一定的影响，可以利用这点，调节制备夺得纳米粒子的成膜性，进而制备出具有特定性质的涂料材料。
实施例11
紫杉醇复合纳米乳剂的制备：取适量紫杉醇固体粉末溶解于三辛酸甘油三酯，室温震荡，保证药物充分溶解。取实施例8中制备得到的复合纳米粒子与溶有紫杉醇的三辛酸甘油三酯混合超声，制备得到油水体积比为1：4的载药复合纳米乳剂体系。紫杉醇复合纳米乳剂以灌胃的形式给大鼠服用，对照采用市售泰素注射剂，通过生理盐水稀释后对比给大鼠口服。在预期设定的时间点上，取血，处理血样，处理好的血样通过LC-MS进行血药浓度检测。然后根据所得药时曲线计算得到紫杉醇复合纳米乳剂比对照口服生物利用度提高了一倍。
实施例12
在无菌条件下,将卵清蛋白（OVA）、大豆油与实施例5中的氧化铝和聚合物的复合颗粒混合,逐滴加入到含有氧化铝与聚合物的符合纳米粒子的的水溶液中,于室温以搅拌直至形成乳液。将其放于冰浴中至温度降为0℃时,超声，滤膜过滤。得到的免疫乳剂经口服后,BALB/c小鼠体产生了持久的、更强的系统免疫反应。
综上所述，本发明的纳米粒子及聚合物的复合颗粒，由有机单体和纳米粒子在不存在表面活性剂的情况下通过聚合反应制备所得。该粒子在水溶液中具有良好的分散性和稳定性，在生物医学领域域有着广泛的用途。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种纳米粒子及聚合物的复合颗粒，其特征在于，由有机单体与无机纳米粒子在不存在表面活性剂的条件下通过原位聚合制备所得；
所述无机纳米粒子被包裹在聚合物中或吸附在所述聚合物上；
所述聚合物是由单体形成的共聚物，所述共聚物为(甲基)丙烯酸单体与选自丙烯酸的C1-20烷基酯、甲基丙烯酸的C1-20烷基酯、苯乙烯中的一种或者2种以上单体形成的共聚物；
所述聚合物与纳米粒子的质量比为1000：1至1：1000；
所述复合颗粒表面连接有多肽、或蛋白类功能性分子；
所述无机纳米粒子选自氧化硅、氧化钛、氧化铝、氧化锌、氧化铁、硒化镉、氧化锆中的一种或2种以上。
2.如权利要求1所述的纳米粒子及聚合物的复合颗粒，其特征在于，所述复合颗粒的平均粒径为10-2000纳米。
3.如权利要求1所述的纳米粒子及聚合物的复合颗粒，其特征在于，其制备步骤包括如下步骤：
步骤a，将0.01-100份无机纳米粒子分散于5-500份水中，得溶液A；
步骤b，将0.1-100份(甲基)丙烯酸与10份水混合，稍后加入碱性物质，混合，得溶液B；其中，碱性物质的质量是(甲基)丙烯酸质量的0.1-2倍；
步骤c，搅拌条件下，将溶液B加入溶液A中，然后加入其他有机单体；
步骤d，升温到50-100℃，加入过氧化物催化剂，保温至反应结束，即得所述复合颗粒。
4.如权利要求3所述的纳米粒子及聚合物的复合颗粒，其特征在于，步骤b中，所述碱性物质为氨水。
5.一种如权利要求1所述的纳米粒子及聚合物的复合颗粒作为稳定分散体的应用。
6.一种复合乳剂体系，其特征在于，包括水性连续相、油相以及权利要求1所述的纳米粒子及聚合物的复合颗粒，通过将所述复合颗粒的水分散液与1/100至100倍体积的油相混合、分散而得。
7.如权利要求6所述的复合乳剂体系，其特征在于，复合乳剂的平均粒径为20nm-3000nm。
8.一种载药的复合乳剂体系，其特征在于，由权利要求6所述的复合乳剂体系和药物组成。
9.如权利要求8所述的载药的复合乳剂体系，其特征在于，所述药物选自中药活性成分生物碱类、糖苷类药物；蛋白、多肽、核酸类药物中的一种或者2种以上。
10.一种如权利要求8所述的载药的复合乳剂体系在制备口服乳剂、口服干乳、膏剂、或埋植剂中的应用。
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