CN103923277A - 一种两亲性聚合物、其制备方法、复合纳米药物载体及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种两亲性聚合物、其制备方法、复合纳米药物载体及其制备方法。本发明提供的复合纳米药物载体包括化学修饰稀土上转换纳米粒子和包裹在化学修饰稀土上转换纳米粒子的两亲性聚合物，所述化学修饰为介孔二氧化硅和烷基链修饰。当用近红外光照射复合纳米药物载体时，稀土上转换纳米粒子将近红外光转换为高频紫外光，紫外光将两亲性聚合物转变成亲水性聚合物，导致两亲性聚合物从疏水性的化学修饰稀土上转换纳米粒子表面脱落，致使介孔二氧化硅孔道内部的药物释放出来；两亲性聚合物侧链上修饰了叶酸靶向基团，使得复合纳米药物载体对叶酸受体高表达的肿瘤细胞具有良好的富集作用，以实现对癌症的靶向治疗。

Description

一种两亲性聚合物、其制备方法、复合纳米药物载体及其制备方法

技术领域

本发明属于聚合物技术领域，尤其涉及一种两亲性聚合物、其制备方法、复合纳米药物载体及其制备方法。

背景技术

药物载体能改变药物进入生物体的方式和在体内的分布，并将药物输送。纳米药物载体是一种纳米级别的药物载体输送系统。纳米药物载体具有改善难溶性药物的吸收效率、实现药物的缓释控制、减小药物毒副作用、提高血药浓度等优势，近年来受到了国内外学者的广泛关注。

现有技术中，纳米药物载体根据结构分为纳米粒子、纳米乳、固体脂质纳米粒、纳米胶束、纳米胶束、纳米脂质体等，其中，纳米粒子中的介孔二氧化硅纳米粒子具有在2nm～50nm范围内可连续调节的均一介孔孔径、规则的孔道、稳定的骨架结构和无生理毒性等优点，且介孔二氧化硅纳米粒子具有较大的比表面积(＞900m²/g)和比孔容(＞0.9m³/g)，可以在孔道内负载各种药物，并对药物起到缓释作用，提高药效的持久性。因此，近年来介孔二氧化硅在药物载体方面的应用日益受到重视。

Vallet-Regi等研究了两种孔径的介孔二氧化硅纳米粒子对布洛芬的负载情况，并对介孔二氧化硅纳米粒子的载药和释药行为进行了研究，研究发现：介孔二氧化硅纳米粒子具有较高的载药量，可以延长药物的释放周期，并且随着孔径的增大，药物的释放速率加快，但是其不能控制药物释放的时间和部位。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供了一种两亲性聚合物、其制备方法、复合纳米药物载体及其制备方法。本发明提供的两亲性聚合物作为原料制备得到的复合纳米药物载体能控制药物释放的时间和部位。

本发明提供了一种两亲性聚合物，具有式I所示结构：

式I；

式I中，所述x、y和z均为自然数，1≤x≤5，3≤y≤15，1≤z≤3；

所述n为聚合度，5≤n≤20。

本发明提供了一种两亲性聚合物的制备方法，包括以下步骤：

在引发剂的作用下，将螺吡喃甲基丙烯酸甲酯、聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸N-琥珀酰亚胺酯在溶剂中进行聚合反应，得到聚合反应溶液，所述聚合反应溶液包括聚合产物；

将所述聚合产物从聚合反应溶液中析出，得到两亲性聚合物前体；

将所述两亲性聚合物前体和叶酸进行轭合反应，得到具有式I所示结构的两亲性聚合物；

式I；

式I中，所述x、y和z均为自然数，1≤x≤5，3≤y≤15，1≤z≤3；

所述n为聚合度，5≤n≤20。

优选地，所述螺吡喃甲基丙烯酸甲酯、聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸N-琥珀酰亚胺酯的摩尔比为(2～12):(4～12):1。

优选地，所述聚合反应的温度为65℃～80℃；

所述聚合反应的时间为5h～8h。

优选地，所述叶酸和两亲性聚合物前体的质量比为25～35:100。

优选地，所述轭合反应的温度为10℃～40℃；

所述轭合反应的时间为20h～30h。

本发明提供了一种复合纳米药物载体，包括以下组分：

化学修饰稀土上转换纳米粒子；

和包裹在所述化学修饰稀土上转换纳米粒子表面的两亲性聚合物；

所述化学修饰为介孔二氧化硅和烷基链修饰；

所述两亲性聚合物为上述技术方案所述具有式I所示结构的两亲性聚合物或上述技术方案所述制备方法制备得到的具有式I所示结构的两亲性聚合物。

优选地，所述化学修饰稀土上转换纳米粒子和两亲性聚合物的质量比为1:3～8。

本发明提供了一种复合纳米药物载体的制备方法，包括以下步骤：

将两亲性聚合物与化学修饰稀土上转换纳米粒子在溶剂中进行自组装，得到复合纳米药物载体；

所述两亲性聚合物为上述技术方案所述具有式I所示结构的两亲性聚合物或上述技术方案所述制备方法制备得到的具有式I所示结构的两亲性聚合物。

本发明提供了一种具有式I所示结构的两亲性聚合物。本发明将具有式I所示结构的两亲性聚合物用于制备复合纳米药物载体，所述复合纳米药物载体包括化学修饰稀土上转换纳米粒子和包裹在所述化学修饰稀土上转换纳米粒子表面的两亲性聚合物，所述两亲性聚合物具有式I所示结构，所述化学修饰为介孔二氧化硅和烷基链修饰，所述化学修饰稀土上转换纳米粒子为疏水性的物质。本发明提供的两亲性聚合物与化学修饰稀土上转换纳米粒子通过范德华力相互作用，实现两亲性聚合物与化学修饰稀土上转换纳米粒子的自组装，两亲性聚合物包裹在化学修饰稀土上转换纳米粒子表面，形成具有核-壳结构的复合纳米药物载体。当用近红外光照射复合纳米药物载体时，稀土上转换纳米粒子将近红外光转换为高频紫外光，紫外光将两亲性聚合物转变成亲水性聚合物，继而导致两亲性聚合物从疏水性的化学修饰稀土上转换纳米粒子表面脱落，致使介孔二氧化硅孔道内部的药物释放出来；本发明提供的两亲性聚合物侧链上修饰了叶酸靶向基团，使得复合纳米药物载体对叶酸受体高表达的肿瘤细胞具有良好的富集作用，以实现对癌症的靶向治疗，因而，复合纳米药物载体能控制药物释放的时间和部位。

附图说明

图1为本发明实施例1得到的UCNPs、介孔二氧化硅修饰的MUCNPs和复合纳米药物载体的透射电镜图；

图2为本发明实施例1得到的化学修饰的MUCNPs和复合纳米药物载体的荧光发射光谱图；

图3为本发明实施例5得到的载药后的复合纳米药物载体在有无近红外光光照下药物的释放曲线图。

具体实施方式

本发明提供了一种两亲性聚合物，具有式I所示结构：

式I；

式I中，所述x为自然数，所述x为1≤x≤5，优选2≤x≤4；

所述y为自然数，所述y为3≤y≤15，优选4≤y≤12；

所述z为自然数，所述z为1≤z≤3，优选2≤z≤3；

所述n为聚合度，所述n为5≤n≤20，优选6≤n≤9。

本发明提供了一种两亲性聚合物的制备方法，包括以下步骤：

在引发剂的作用下，将螺吡喃甲基丙烯酸甲酯、聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸N-琥珀酰亚胺酯在溶剂中进行聚合反应，得到聚合反应溶液，所述聚合反应溶液包括聚合产物；

将所述聚合产物从聚合反应溶液中析出，得到两亲性聚合物前体；

将所述两亲性聚合物前体和叶酸进行轭合反应，得到具有式I所示结构的两亲性聚合物；

式I；

式I中，所述x、y和z均为自然数，1≤x≤5，3≤y≤15，1≤z≤3；

所述n为聚合度，5≤n≤20。

本发明在引发剂的作用下，将螺吡喃甲基丙烯酸甲酯(SPMA)、聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯(MAPEG)和甲基丙烯酸N-琥珀酰亚胺(NAS)在溶剂中进行聚合反应，得到聚合反应溶液，所述聚合反应溶液包括聚合产物。本发明对所述螺吡喃甲基丙烯酸甲酯、聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸N-琥珀酰亚胺和溶剂的混合顺序没有特殊的限制，优选将所述螺吡喃甲基丙烯酸甲酯、聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸N-琥珀酰亚胺依次加入到溶剂中进行混合。

本发明对所述螺吡喃甲基丙烯酸甲酯、聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸N-琥珀酰亚胺的来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的螺吡喃甲基丙烯酸甲酯、聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸N-琥珀酰亚胺即可，如可以采用螺吡喃甲基丙烯酸甲酯、聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸N-琥珀酰亚胺的市售商品，也可以采用本领域技术人员熟知的制备螺吡喃甲基丙烯酸甲酯、聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸N-琥珀酰亚胺的技术方案自行制备；具体的，在本发明中，所述螺吡喃甲基丙烯酸甲酯可以采用文献(Journal of Materials Chemistry B,2014,2,1182～1189.)中所记载的方法制得。

在本发明中，所述螺吡喃甲基丙烯酸甲酯、聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸N-琥珀酰亚胺的摩尔比优选为(2～12):(4～12):1，更优选为(5～10):(5～10):1，最优选为(6～8):(6～8):1。

本发明为了区分下述技术方案中的溶剂，将螺吡喃甲基丙烯酸甲酯、聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸N-琥珀酰亚胺进行聚合反应采用的溶剂命名为第一溶剂。在本发明中，所述第一溶剂优选包括环己酮和二甲亚砜中的一种或两种；所述第一溶剂的体积和甲基丙烯酸N-琥珀酰亚胺的物质的量比优选为(2～3)mL:1mol，更优选为3mL:1mol。

在本发明中，所述引发剂优选包括过氧化物和偶氮类化合物中的一种或多种，更优选包括偶氮二异腈、过氧化钙和过氧化二叔丁基中的一种或多种；所述螺吡喃甲基丙烯酸甲酯、聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸N-琥珀酰亚胺总物质的量与所述引发剂的物质的量比优选为100:(0.5～2)，更优选为100l:(0.8～1.5)，最优选为100:(1.0～1.2)。

在本发明中，所述聚合反应的温度优选为65℃～80℃，更优选为70℃～75℃；所述聚合反应的时间优选为5h～8h，更优选为6h～7h。

得到聚合反应溶液后，本发明将聚合产物从所述聚合反应溶液中析出，得到两亲性聚合物前体。本发明优选将所得到的聚合反应溶液与第二溶剂混合，将聚合产物析出，得到两亲性聚合物前体。本发明对所述聚合反应溶液和第二溶剂混合的顺序没有特殊的限制，优选将所述第二溶剂加入到聚合反应溶液中。在本发明中，所述第二溶剂优选为低极性溶剂，所述低极性溶剂为极性小于丙酮极性的溶剂；所述低极性溶剂优选包括正己烷和/或乙醚，更优选为无水乙醚；所述甲基丙烯酸N-琥珀酰亚胺的物质的量与第二溶剂的体积比优选为1mol:(100～150)mL，更优选为1mol:(110～140)mL，最优选为1mol:(112～135)mL。

将聚合产物从聚合反应溶液中析出后，优选将得到的固体进行洗涤和干燥，得到两亲性聚合物前体。本发明对所述洗涤和干燥的方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的洗涤和干燥技术方案即可。在本发明中，所述干燥优选为真空干燥。

本发明对所述叶酸的来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的叶酸即可。

得到两亲性聚合物前体后，本发明将所述两亲性聚合物前体和叶酸进行轭合反应，得到具有式I所示结构的两亲性聚合物。本发明对所述两亲性聚合物前体和叶酸的混合顺序没有特殊的限制，优选将所述两亲性聚合物前体加入到叶酸中。

本发明优选将两亲性聚合物前体与叶酸在吡啶中进行轭合反应，具体的可以将两亲性聚合物前体溶解在吡啶中，再将得到的两亲性聚合物前体的吡啶溶液与叶酸混合，进行轭合反应。在本发明中，所述两亲性聚合物前体的质量和吡啶的体积比优选为100mg:(1～5)mL，更优选为100mg:(2～5)mL，最优选为100mg:(3～5)mL。

在本发明中，所述叶酸和两亲性聚合物前体的质量比优选为100:25～35，更优选为100:28～32，最优选为100:29～31。

在本发明中，所述轭合反应的温度优选为10℃～40℃，更优选为15℃～35℃，最优选为20℃～30℃；所述轭合反应的时间优选为20h～30h，更优选为22h～28h，最优选为24h～26h。

完成轭合反应后，本发明优选将轭合反应产物在乙醚中析出，对析出产物进行干燥，得到两亲性聚合物。本发明对所述干燥的方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的干燥技术方案即可。在本发明中，所述干燥优选为真空干燥。

本发明对得到的两亲性聚合物进行凝胶渗透色谱分析，分析结果表明：两亲性聚合物的数均分子量为18000～25000；经计算，叶酸基团的分子量占两亲性聚合物分子量为10％～15％。

本发明提供了一种复合纳米药物载体，包括以下组分：

化学修饰稀土上转换纳米粒子；

和包裹在化学修饰稀土上转换纳米粒子表面的两亲性聚合物；

所述化学修饰为介孔二氧化硅和烷基链修饰；

所述两亲性聚合物为上述技术方案所述具有式I所示结构的两亲性聚合物或上述技术方案所述制备方法制备得到的具有式I所示结构的两亲性聚合物。

本发明提供的复合纳米药物载体包括化学修饰稀土上转换纳米粒子，所述化学修饰为介孔二氧化硅和烷基链修饰。在本发明中，所述化学修饰稀土上转换纳米粒子的制备方法优选包括以下步骤：

将稀土上转换纳米粒子(UCNPs)和正硅酸四乙酯(TEOS)进行反应，得到二氧化硅修饰的稀土上转换纳米粒子；

将所述二氧化硅修饰的稀土上转换纳米粒子与正硅酸四乙酯、致孔剂进行反应，得到介孔二氧化硅修饰的稀土上转换纳米粒子；

将所述介孔二氧化硅修饰的稀土上转换纳米粒子与硅烷进行反应，得到化学修饰稀土上转换纳米粒子。

本发明将稀土上转换纳米粒子和正硅酸四乙酯进行反应，得到二氧化硅修饰的稀土上转换纳米粒子。本发明对所述稀土上转换纳米粒子和正硅酸四乙酯混合的顺序没有特殊的限制，优选将所述正硅酸四乙酯加入到所述稀土上转换纳米粒子中。在本发明中，所述正硅酸四乙酯和稀土上转换纳米粒子的质量比优选为1:8～12，更优选为1:9～11，最优选为1:10。本发明优选在搅拌的条件下进行稀土上转换纳米粒子和正硅酸四乙酯的反应。

在本发明中，所述稀土上转换纳米粒子与正硅酸四乙酯优选在第三溶剂中进行反应，得到二氧化硅修饰的稀土上转换纳米粒子。在本发明中，所述第三溶剂的体积和稀土上转换纳米粒子的质量比优选为(1～3)mL:1mg，更优选为2mL:1mg；本发明优选在超声的方式下进行反应；所述超声的时间优选为15min～30min，更优选为18min～25min。在本发明中，所述第三溶剂优选包括醇类化合物和水的混合物，更优选包括乙醇和水的混合物；所述醇类化合物和水的体积比优选为1:1～4，更优选为1:1。

本发明为了促进正硅酸四乙酯水解，在稀土上转换纳米粒子与正硅酸四乙酯反应前，优选向稀土上转换纳米粒子中加入氨水，提供碱性环境。在本发明中，所述氨水的质量分数优选为25wt％～28wt％；所述氨水与第三溶剂的体积比优选为1～3:100，更优选为1:100。

本发明对所述稀土上转换纳米粒子的来源和种类没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的稀土上转换纳米粒子即可，如可以采用稀土上转换纳米粒子的市售商品，也可以采用本领域技术人员熟知的制备稀土上转换纳米粒子的技术方案自行制备；具体的，在本发明中，所述稀土上转换纳米粒子中的稀土元素优选包括钇和/或铥；所述稀土上转换纳米粒子(UCNPs)可以采用文献(J.Am.Chem.Soc.,2011,133,19714～19717.)中所记载的方法制得。

本发明优选将所述稀土上转换纳米粒子储存在氯仿、正己烷或四氢呋喃中备用。

完成所述稀土上转换纳米粒子与正硅酸四乙酯反应后，本发明优选将得到的反应产物进行离心和洗涤，得到二氧化硅修饰的稀土上转换纳米粒子。本发明对所述离心和洗涤的方法没有特殊的限制，优选采用本领域技术人员熟知的离心和洗涤的技术方案即可。在本发明中，所述洗涤的溶剂优选为乙醇。

得到二氧化硅修饰的稀土上转换纳米粒子后，本发明将所述二氧化硅修饰的稀土上转换纳米粒子与正硅酸四乙酯、致孔剂进行反应，得到介孔二氧化硅修饰的稀土上转换纳米粒子。

在本发明中，所述二氧化硅修饰的稀土上转换纳米粒子与正硅酸四乙酯、致孔剂优选在第四溶剂中进行反应，得到介孔二氧化硅修饰的稀土上转换纳米粒子。在本发明中，所述第四溶剂的体积和致孔剂的质量比优选为1mL：(1～4)mg，更优选为1mL：(2～3)mg。本发明优选在超声的方式下进行反应；所述超声的时间优选为15min～30min，更优选为18min～25min。

本发明为了促进正硅酸四乙酯水解，优选在所述二氧化硅修饰的稀土上转换纳米粒子与正硅酸四乙酯、致孔剂进行反应前，向所述二氧化硅修饰的稀土上转换纳米粒子中加入氨水，提供碱性环境。在本发明中，所述氨水的质量分数优选为25wt％～28wt％；所述氨水与第四溶剂的体积比优选为1～3:100，更优选为1:100。

在本发明中，所述致孔剂优选包括十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、聚乙二醇和壳聚糖中的一种或多种，更优选为十六烷基三甲基溴化铵。

在本发明中，所述稀土上转换纳米粒子与正硅酸四乙酯的质量比优选为1:(1～6)，更优选为1:(2～5)；所述致孔剂和正硅酸四乙酯的质量比优选为(2～4):(3～5)，更优选为(2.5～3.5):(3.5～4.5)，最优选为3:4。

完成所述二氧化硅修饰的稀土上转换纳米粒子与正硅酸四乙酯、致孔剂的反应后，本发明优选将得到的反应产物进行离心和洗涤，得到介孔二氧化硅修饰的稀土上转换纳米粒子。本发明对所述离心和洗涤的方法没有特殊的限制，优选采用本领域技术人员熟知的离心和洗涤的技术方案即可。在本发明中，所述洗涤的溶剂优选为乙醇。

本发明在得到介孔二氧化硅修饰的稀土上转换纳米粒子后，优选将剩余的致孔剂除去。本发明对所述致孔剂除去的方式没有特殊的限制，优选采用本领域技术人员熟知的回流方式除去剩余的致孔剂。在本发明中，所述回流的温度优选为85℃～95℃，更优选为88℃～92℃。

得到介孔二氧化硅修饰的稀土上转换纳米粒子，本发明对所述介孔二氧化硅修饰的稀土上转换纳米粒子和硅烷进行反应，得到化学修饰稀土上转换纳米粒子，所述化学修饰为介孔二氧化硅和烷基链修饰。本发明对所述介孔二氧化硅修饰的稀土上转换纳米粒子和硅烷混合的顺序没有特殊的限制，优选将所述硅烷加入到所述介孔二氧化硅修饰的稀土上转换纳米粒子中。本发明优选在搅拌的条件下进行混合。在本发明中，所述硅烷与介孔二氧化硅修饰的稀土上转换纳米粒子的质量比优选为1～3:100，更优选为1～2:100。

在本发明中，所述介孔二氧化硅修饰的稀土上转换纳米粒子与硅烷优选在第五溶剂中进行反应，得到化学修饰稀土上转换纳米粒子。在本发明中，所述第五溶剂的体积与所述介孔二氧化硅修饰的稀土上转换纳米粒子的质量比优选为(10～15)mL:1mg，更优选为(11～14)mL:1mg；所述第五溶剂优选包括乙醇和/或乙腈。

在本发明中，所述硅烷中烷基的碳原子数优选为16～20，更优选为18，具体的，在本发明中，所述硅烷可以为十八烷基硅烷(C18)、十六烷基硅烷(C16)中的一种或多种。

在本发明中，所述介孔二氧化硅修饰的稀土上转换纳米粒子与硅烷反应的温度优选为10℃～40℃，更优选为15℃～25℃；所述反应的时间优选为10h～15h，更优选为11h～13h。

完成所述介孔二氧化硅修饰的稀土上转换纳米粒子与硅烷的反应后，本发明优选将未反应的硅烷除去。本发明优选采用离心和洗涤的方法除去未反应的硅烷。本发明对所述离心和洗涤的方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的离心和洗涤的技术方案即可。

本发明提供的复合纳米药物载体包括包裹在所述化学修饰稀土上转换纳米粒子表面的两亲性聚合物。本发明采用上述技术方案所述两亲性聚合物，在此对两亲性聚合物不再赘述。

在本发明中，所述化学修饰稀土上转换纳米粒子和两亲性聚合物的质量比优选为1:3～8，更优选为1:4～6，最优选为1:5。

本发明提供了一种复合纳米药物载体的制备方法，包括以下步骤：

将化学修饰稀土上转换纳米粒子与两亲性聚合物在溶剂中进行自组装，得到复合纳米药物载体；

所述两亲性聚合物为上述技术方案所述具有式I所示结构的两亲性聚合物或上述技术方案所述制备方法制备得到的具有式I所示结构的两亲性聚合物。

本发明采用上述技术方案所述化学修饰稀土上转换纳米粒子，在此对所述化学修饰稀土上转换纳米粒子种类和来源不再赘述。

本发明采用上述技术方案所述两亲性聚合物或上述技术方案所述制备方法制备得到的两亲性聚合物，在此对两亲性聚合物的来源不再赘述。

在本发明中，所述化学修饰稀土上转换纳米粒子和两亲性聚合物的质量比优选为1:3～8，更优选为1:4～6，最优选为1:5。

本发明为了区分上述技术方案所述溶剂，将化学修饰稀土上转换纳米粒子与两亲性聚合物进行自组装时采用的溶剂命名为第六溶剂。本发明对所述两亲性聚合物、化学修饰稀土上转换纳米粒子和第六溶剂混合的顺序没有特殊的限制，优选将所述两亲性聚合物与第六溶剂混合，再与所述化学修饰上转换纳米粒子混合。在本发明中，所述第六溶剂优选为四氢呋喃和/或氯仿；所述第六溶剂的体积与两亲性聚合物的质量比优选为1mL:(25～35)mg，更优选为1mL:30mg。本发明优选将两亲性聚合物、化学修饰稀土上转换纳米粒子和第六溶剂混合后进行超声，使各组分在第六溶剂中分散均匀，然后进行自组装。在本发明中，所述超声的时间优选为15min～30min；更优选为18min～25min。

在本发明中，所述自组装的温度优选为15℃～40℃，更优选为20℃～30℃，最优选为25℃；所述自组装的时间优选为5h～12h，更优选为6h～10h，最优选为8h。

本发明在自组装结束后，优选将第六溶剂除去，得到复合纳米药物载体。本发明为了利于除去第六溶剂，在自组装产物中优选加入水，然后通过溶剂挥发的方法将第六溶剂除去；本发明优选通过搅拌的方法加快挥发速率将第六溶剂除去。在本发明中，所述水和第六溶剂的体积比优选为1:(3～8)，更优选为1:(4～7)，最优选为1:5。

本发明将上述技术方案所述的复合纳米药物载体进行载药，所述复合纳米药物载体进行载药的制备方法，优选包括以下步骤：

将化学修饰稀土上转换纳米粒子与药物溶液混合，得到负载药物的化学修饰稀土上转换纳米粒子；

将负载药物的化学修饰稀土上转换纳米粒子和两亲性聚合物在第七溶剂中进行自组装，完成载药，得到药物组合物。

本发明将化学修饰稀土上转换纳米粒子与药物溶液混合，得到负载有药物的化学修饰稀土上转换纳米粒子。本发明对所述化学修饰稀土上转换纳米粒子与药物溶液混合的方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的药物载体与药物溶液混合的技术方案即可。

在本发明中，所述化学修饰稀土上转换纳米粒子和两亲性聚合物的质量比优选为1:3～8，更优选为1:4～6，最优选为1:5。

本发明采用上述技术方案所述化学修饰稀土上转换纳米粒子，在此不再赘述。本发明对所述药物溶液的浓度和种类没有特殊的限制，本领域技术人员根据实际临床需要采用所需的药物溶液浓度和种类。

得到负载药物的化学修饰稀土上转换纳米粒子后，本发明将所述负载药物的化学修饰稀土上转换纳米粒子与两亲性聚合物在第七溶剂中进行自组装，得到药物组合物。在本发明中，所述负载药物的化学修饰稀土上转换纳米粒子表面的烷基链与两亲性聚合物之间具有较强的范德华分子间作用力，进行自组装，使得两亲性聚合物包裹在负载药物的化学修饰稀土上转换纳米粒子的表面，完成载药，得到药物组合物。

本发明对所述负载药物的化学修饰稀土上转换纳米粒子、两亲性聚合物和第七溶剂的混合顺序没有特殊的限制，优选将所述两亲性聚合物与第七溶剂混合，再与所述负载药物的化学修饰上转换纳米粒子混合。在本发明中，所述第七溶剂优选为四氢呋喃和/或氯仿；所述第七溶剂的体积与两亲性聚合物的质量比优选为1mL:(25～35)mg，更优选为1mL:30mg。

在本发明中，所述自组装的温度优选为15℃～40℃，更优选为20℃～30℃，最优选为25℃；所述自组装的时间优选为5h～12h，更优选为6h～10h，最优选为8h。

本发明以阿霉素为例，对所述复合纳米药物载体的载药量和载药率进行测试，具体过程如下：

将化学修饰稀土上转换纳米粒子与阿霉素水溶液混合，得到负载阿霉素的化学修饰稀土上转换纳米粒子；

将所述负载阿霉素的化学修饰稀土上转换纳米粒子与两亲性聚合物在四氢呋喃中进行自组装，得到负载阿霉素的复合纳米药物载体。

测试结果表明：本发明提供的复合纳米药物载体的载药量为3wt.％～35wt.％，载药率为65wt.％～71wt.％。

本发明提供了一种具有式I所示结构的两亲性聚合物。本发明将具有式I所示结构的两亲性聚合物用于制备复合纳米药物载体，所述复合纳米药物载体包括化学修饰稀土上转换纳米粒子和包裹在所述化学修饰稀土上转换纳米粒子表面的两亲性聚合物，所述两亲性聚合物具有式I所示结构，所述化学修饰为介孔二氧化硅和烷基链修饰，所述化学修饰稀土上转换纳米粒子为疏水性的物质。本发明提供的两亲性聚合物与化学修饰稀土上转换纳米粒子通过范德华力相互作用，实现两亲性聚合物与化学修饰稀土上转换纳米粒子的自组装，两亲性聚合物包裹在化学修饰稀土上转换纳米粒子表面，形成具有核-壳结构的复合纳米药物载体。当用近红外光照射复合纳米药物载体时，稀土上转换纳米粒子将近红外光转换为高频紫外光，紫外光将两亲性聚合物转变成亲水性聚合物，继而导致两亲性聚合物从疏水性的化学修饰稀土上转换纳米粒子表面脱落，致使介孔二氧化硅孔道内部的药物释放出来；本发明提供的两亲性聚合物侧链上修饰了叶酸靶向基团，使得复合纳米药物载体对叶酸受体高表达的肿瘤细胞具有良好的富集作用，以实现对癌症的靶向治疗，因而，复合纳米药物载体能控制药物释放的时间和部位。

为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种两亲性聚合物、其制备方法、复合纳米药物载体及其制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

将235mg醋酸钇、105mg醋酸镱和1.73mg醋酸铥溶解于15mL十八烯和6mL油酸的混合溶剂中，将得到的混合溶液在真空下加热到120℃并搅拌30min；在氮气保护下，降温至50℃，将148mg氟化铵和100mg氢氧化钠溶解于10mL甲醇中，再加入到上述混合溶液中，升温至70℃并搅拌30min以除去甲醇；然后升温至300℃，在氮气保护下反应1.5h，待反应冷却至室温后，加入乙醇使得到的反应产物沉降下来，最后通过离心获得稀土上转换纳米粒子核，并将其储存在10mL正己烷中，待用；

将296mg醋酸钇溶解于15mL十八烯和6mL油酸的混合溶剂中，将得到的混合溶液在真空下加热至120℃并搅拌30min，降温至80℃，并在氮气保护下加入上述所得的稀土上转换纳米粒子核，升温至110℃以除去正己烷，再降温至50℃，得到反应溶液；然后将148mg氟化铵和100mg氢氧化钠溶解于10mL甲醇中，然后加入到上述反应溶液中，升温至70℃并搅拌30min以除去甲醇，再升温至300℃，在氮气保护下反应1.5h，待反应冷却至室温后，加入乙醇以使反应产物沉降下来，最后通过离心获得稀土上转换纳米粒子(UCNPs)，并将其储存在10mL正己烷中，待用；

将100mg UCNPs加入到混合溶液中，所述混合溶液包括20mL聚乙二醇辛基苯基醚(Triton X-100)溶液和80mL蒸馏水，然后超声处理10min，搅拌6h后，通过离心收集UCNPs，然后将UCNPs分散于160mL乙醇、40mL蒸馏水和2mL28wt％氨水的混合液中，在持续搅拌下滴加0.06g正硅酸四乙酯，反应6h后，通过离心获得二氧化硅修饰的稀土上转换纳米粒子，并利用乙醇和蒸馏水进行洗涤；再将所有二氧化硅修饰的稀土上转换纳米粒子和300mg CTAB分散于80mL蒸馏水、60mL乙醇和1mL28wt％氨水的混合液中，将混合液超声处理30min，然后在持续搅拌下滴加0.3g正硅酸四乙酯，反应6h后，将反应产物离心收集后分散于80mL乙醇中，在90℃下回流除去未反应的CTAB，最终离心获得介孔二氧化硅修饰的稀土上转换纳米粒子(MUCNPs)。

将1g螺吡喃单体(SP-OH)溶解于15mL无水二氯甲烷中，在氮气保护下滴加300μL甲基丙烯酰氯，在冰浴下进行反应12h后，通过旋蒸除去溶剂，所得粗产物经硅胶柱层析提纯，提纯过程中采用的展开剂为体积比为1:2的石油醚和二氯甲烷，得到产物，所述产物经真空干燥后为黄色固体。

本发明对得到的黄色固体进行核磁共振氢谱鉴定。

核磁共振氢谱测定结果表明：1HNMR(400MHz,CDCl3),d(ppm):7.97-8.05(m,2H),7.17-7.24(m,1H),7.09(d,1H),6.89(q,2H),6.74(q,2H),6.07(d,2H),5.87(d,1H),5.56(d,2H),4.3(t,2H),3.37-3.62(m,2H),1.19(s,3H),1.28(s,3H),1.16(s,3H)。

鉴定结果表明：黄色固体为螺吡喃甲基丙烯酸甲酯(SPMA)。

将2mol SPMA、6mol聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯(MAPEG)和1mol甲基丙烯酸N-琥珀酰亚胺酯(NAS)溶解于3mL环己酮中，再向其中加入1mgAIBN，在氮气保护下，于70℃下反应6h，待反应冷却后在无水乙醚中析出两亲性聚合物前体，将两亲性聚合物前体进行反复洗涤后真空干燥保存。

将30mg叶酸加入到溶解有100mg两亲性聚合物前体的吡啶中，常温下搅拌24h后在乙醚中析出，真空干燥后得到两亲性聚合物。

本发明对叶酸基团在两亲性聚合物中的含量通过凝胶渗透色谱分析，分析结果表明，叶酸基团约占两亲性聚合物分子量的13.3％。

在自组装前，先将10mg MUCNPs分散于10mL乙醇中，在持续搅拌下加入100微升C18，在室温下反应12h后，经离心和洗涤除未反应的碳长链后得到表面疏水的上转换纳米粒子，得到化学修饰稀土上转换纳米粒子，所述化学修饰包括介孔二氧化硅修饰和烷基链修饰。

将5mg MUCNPs分散于溶解有两亲性聚合物(30mg)的四氢呋喃溶液中(1mL)，另外滴加5mL去离子水，并且搅拌过夜直到四氢呋喃挥发干净，此时两亲性聚合物在形成胶束的过程中会将MUCNPs包裹在内，得到复合纳米药物载体。

本发明对上述UCNPs、介孔二氧化硅修饰的MUCNPs和复合纳米药物载体进行透射电镜分析，结果见图1，图1为UCNPs、介孔二氧化硅修饰的MUCNPs和复合纳米药物载体的透射电镜图，其中，图1中(a)为UCNPs的透射电镜图(TEM)；(b)为介孔二氧化硅修饰的MUCNPs的透射电镜图(TEM)，其中1为二氧化硅，2为介孔二氧化硅；(c)为复合纳米药物载体的透射电镜图(TEM)，其中，3为两亲性聚合物。从图1可以看出，UCNPs外有明显的介孔二氧化硅修饰；化学修饰稀土上转换纳米粒子外面有明显的两亲性聚合物包裹。

图2为化学修饰的MUCNPs和复合纳米药物载体的荧光发射光谱图，其中，曲线1为化学修饰的MUCNPs的荧光发射光谱，曲线2为复合纳米药物载体的荧光发射光谱。从图2可以看出，在紫外光区尤其是波长为365nm处复合纳米药物载体的荧光强度明显降低，这是由紫外光敏感聚合物吸收所导致的。

将制备得到的复合纳米药物载体用于人体肺腺癌上皮细胞(A549)以及叶酸受体高表达(FR+)的人口腔上皮癌细胞(KB细胞)的激光荧光共聚焦成像。

将复合纳米药物载体在上述不同细胞中同时培养2h后，通过激光荧光共聚焦图像可以发现，复合纳米药物载体在KB细胞中发射出的荧光更强，范围更广，而在A549细胞中的荧光比较弱，这说明复合纳米药物载体在叶酸受体高表达的细胞内富集更为明显，也说明复合纳米药物载体对于叶酸受体高表达肿瘤细胞的具有选择性靶向作用。

实施例2

本发明按照实施例1所述技术方案制备复合纳米药物载体，区别在于，本实施例中SPMA为12mol、MAPEG为4mol和NAS为1mol。

本发明对得到的两亲性聚合物进行凝胶渗透色谱分析，结果见表1，表1为实施例2～4得到的两亲性聚合物的凝胶渗透色谱分析结果及两亲性聚合物中各组分含量结果。

表1实施例2～4得到的两亲性聚合物的凝胶渗透色谱分析结果及两亲性聚合物中各组分含量结果

实施例3

本发明按照实施例1所述技术方案制备复合纳米药物载体，区别在于，本实施例中SPMA为8mol、MAPEG为8mol和NAS为1mol。

本发明对得到的两亲性聚合物进行凝胶渗透色谱分析，结果见表1，表1为不同投料比下所得两亲性聚合物的凝胶渗透色谱分析结果及两亲性聚合物中各组分含量结果。

实施例4

本发明按照实施例1所述技术方案制备复合纳米药物载体，区别在于，本实施例中SPMA、MAPEG和NAS的加入量分别为4mol、12mol和1mol。

本发明对得到的两亲性聚合物进行凝胶渗透色谱分析，结果见表1，表1为不同投料比下所得两亲性聚合物的凝胶渗透色谱分析结果及两亲性聚合物中各组分含量结果。

实施例5

本发明以阿霉素作为模拟药物用来研究复合纳米药物载体的载药量以及负载效率。

将0.8mg/mL实施例1中所述介孔二氧化硅修饰的MUCNPs分散于溶解80μL阿霉素5mg/mL的磷酸缓冲溶液(PBS)中，搅拌过夜后，通过离心将上清液取出。

本发明检测原阿霉素溶液与离心后上清液的阿霉素的浓度，通过溶液中的荧光强度(λex＝475nm以及λem＝592nm)与药物标准曲线值对比可以计算出。

本发明按照下述公式计算得到复合纳米药物载体的载药量与载药率：

载药量(wt.％)＝(负载药物质量/载体质量)×100％；

载药率(％)＝(负载药物质量/药物总质量)×100％。

本发明实施例5复合纳米药物载体的载药量和载药率结果见表2，表2为实施例5～7复合纳米药物载体的载药量及载药率的结果

表2实施例5～7复合纳米药物载体的载药量及载药率的结果

本发明将负载药物之后的化学修饰MUCNPs与实施1中所述两亲性聚合物进行自组装，将自组装后得到的复合纳米药物载体分散于上述PBS中，并且在不同外部环境刺激下检测溶液中阿霉素的浓度，从而确定阿霉素的释放情况。

图3为本发明实施例5得到的载药后的复合纳米药物载体在有无近红外光光照下药物的释放曲线图，其中，为无近红外光光照下载药后的复合纳米药物载体药物释放曲线，为近红外光光照下载药后的复合纳米药物载体药物释放曲线。由图3可以看出，在没有近红外光照射下，只有很少药物从复合纳米药物载体中释放出来，临床上就降低了药物对正常生理组织的副作用。另外，在近红外光照射下，两亲性聚合物由两亲性转变成亲水性，进而从化学修饰的MUCNPs表面脱落，药物可以及时地从介孔二氧化硅的孔道内释放出来，说明此复合纳米药物载体对近红外光具有很高的灵敏性。

实施例6

本发明按照实施例5的技术方案制备载药的复合纳米药物载体，区别在于，本发明实施例6采用实施例1中所述介孔二氧化硅修饰后的MUCNPs的质量浓度为4mg/mL。

本发明实施例6复合纳米药物载体的载药量和载药率结果见表2，表2为实施例5～7复合纳米药物载体的载药量及载药率的结果。

实施例7

本发明按照实施例5的技术方案制备载药的复合纳米药物载体，区别在于，本发明实施例7采用实施例1中所述介孔二氧化硅修饰后的MUCNPs的质量浓度为8mg/mL。

本发明实施例7复合纳米药物载体的载药量和载药率结果见表2，表2为实施例5～7复合纳米药物载体的载药量及载药率的结果。

由以上实施例可知，本发明提供了一种具有式I所示结构的两亲性聚合物。本发明将具有式I所示结构的两亲性聚合物用于制备复合纳米药物载体，所述复合纳米药物载体包括化学修饰稀土上转换纳米粒子和包裹在所述化学修饰稀土上转换纳米粒子表面的两亲性聚合物，所述两亲性聚合物具有式I所示结构，所述化学修饰为介孔二氧化硅和烷基链修饰，所述化学修饰稀土上转换纳米粒子为疏水性的物质。本发明提供的两亲性聚合物与化学修饰稀土上转换纳米粒子通过范德华力相互作用，实现两亲性聚合物与化学修饰稀土上转换纳米粒子的自组装，两亲性聚合物包裹在化学修饰稀土上转换纳米粒子表面，形成具有核-壳结构的复合纳米药物载体。当用近红外光照射复合纳米药物载体时，稀土上转换纳米粒子将近红外光转换为高频紫外光，紫外光将两亲性聚合物转变成亲水性聚合物，继而导致两亲性聚合物从疏水性的化学修饰稀土上转换纳米粒子表面脱落，致使介孔二氧化硅孔道内部的药物释放出来；本发明提供的两亲性聚合物侧链上修饰了叶酸靶向基团，使得复合纳米药物载体对叶酸受体高表达的肿瘤细胞具有良好的富集作用，以实现对癌症的靶向治疗，因而，复合纳米药物载体能控制药物释放的时间和部位。

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来说，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 (10)

1.一种两亲性聚合物，具有式I所示结构：

式I；

式I中，所述x、y和z均为自然数，1≤x≤5，3≤y≤15，1≤z≤3；

所述n为聚合度，5≤n≤20。

2.根据权利要求1所述的两亲性聚合物，其特征在于，所述2≤x≤4，4≤y≤12，2≤z≤3；6≤n≤9。

3.一种两亲性聚合物的制备方法，包括以下步骤：

在引发剂的作用下，将螺吡喃甲基丙烯酸甲酯、聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸N-琥珀酰亚胺酯在溶剂中进行聚合反应，得到聚合反应溶液，所述聚合反应溶液包括聚合产物；

将所述聚合产物从聚合反应溶液中析出，得到两亲性聚合物前体；

将所述两亲性聚合物前体和叶酸进行轭合反应，得到具有式I所示结构的两亲性聚合物；

式I；

式I中，所述x、y和z均为自然数，1≤x≤5，3≤y≤15，1≤z≤3；

所述n为聚合度，5≤n≤20。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述螺吡喃甲基丙烯酸甲酯、聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸N-琥珀酰亚胺酯的摩尔比为(2～12):(4～12):1。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述聚合反应的温度为65℃～80℃；

所述聚合反应的时间为5h～8h。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述叶酸和两亲性聚合物前体的质量比为25～35:100。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述轭合反应的温度为10℃～40℃；

所述轭合反应的时间为20h～30h。

8.一种复合纳米药物载体，包括以下组分：

化学修饰稀土上转换纳米粒子；

和包裹在所述化学修饰稀土上转换纳米粒子表面的两亲性聚合物；

所述化学修饰为介孔二氧化硅和烷基链修饰；

所述两亲性聚合物为权利要求1或2所述具有式I所示结构的两亲性聚合物或权利要求3～7任意一项所述制备方法制备得到的具有式I所示结构的两亲性聚合物。

9.根据权利要求8所述的复合纳米药物载体，其特征在于，所述化学修饰稀土上转换纳米粒子和两亲性聚合物的质量比为1:3～8。

10.一种复合纳米药物载体的制备方法，包括以下步骤：

将两亲性聚合物与化学修饰稀土上转换纳米粒子在溶剂中进行自组装，得到复合纳米药物载体；

所述两亲性聚合物为权利要求1或2所述具有式I所示结构的两亲性聚合物或权利要求3～7任意一项所述制备方法制备得到的具有式I所示结构的两亲性聚合物。