CN104151570B - 一种γ‑聚谷氨酸基有机相纳米凝胶的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种γ‑聚谷氨酸基有机相纳米凝胶的制备方法。该制备方法包括：将γ‑聚谷氨酸溶解在良溶剂二甲亚砜中，接着向溶液中加入适量模板分子，得到混合溶液；然后向上述混合液中滴加沉淀剂促使γ‑聚谷氨酸和模板分子发生自组装，形成基于γ‑聚谷氨酸的有机相纳米凝胶。该方法操作简便，条件温和，为γ‑聚谷氨酸基凝胶的制备提供了一种新型可行的途径，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种γ-聚谷氨酸基有机相纳米凝胶的制备方法，属于高分子材料与分子自组装科学相结合领域。
技术背景
凝胶是一类处于液体和固体之间的物质，按照凝胶中溶剂类型的不同，可分为水凝胶和有机凝胶，也可分为物理凝胶和化学凝胶。其中物理凝胶是通过分子间作用力，如静电作用力、亲疏水作用力、范德华力、氢键作用及π-π堆叠作用等，在溶液中通过自组装形成三维网状结构，在药物负载、污水处理、缓释、分子器件、食品等领域具有广阔的应用前景(Macromolecules,2010,43,5396-5404；Biomacromolecules,2012,13,3552-3561；J.Am.Chem.Soc.,2011,133,16054-16061)。纳米凝胶是一类纳米尺度的物理或化学交联的聚合物颗粒，其具有尺寸小、稳定性好、粒径可调等特点，在传感器、医学诊断和药物缓释等领域有着潜在的应用价值，并且取得很多突破性的进展(Langmuir,2013,29,8636-8644；Langmuir,2013,29,316-327；J.Am.Chem.Soc.,2012,134,11072-11075)。但大部分所用的凝胶因子复杂，多数纳米凝胶采用乳液聚合或反相乳液聚合制备，合成步骤繁琐。
γ-聚谷氨酸是由L-谷氨酸和D-谷氨酸通过γ酰胺键结合形成的一种天然聚多肽，具有高度的粘弹性、良好的生物可降解性、生物相容性、强保湿性、无免疫原性等。在农业、食品、生物医药、环保、化妆品等领域有着广泛的应用，是一种极具开发价值的天然高分子材料(Biomaterials,2012,33,6230-6239；ACS Appl.Mater.Interfaces,2014,6,2153-2161)。由于γ-聚谷氨酸及其衍生物的侧链具有大量羧基基团，易于修饰和反应，可通过物理或化学等多种途径形成凝胶，在生物医药、组织工程、伤口防粘连等领域具有潜在的应用价值(Biomacromolecules,2005,6,2374-2379；Biomacromolecules,2007,8,146-152；Macromolecules,2013,46,6187-6194)。但目前γ-聚谷氨酸及其衍生物凝胶体系多为水凝胶，有关γ-聚谷氨酸基有机相凝胶的制备还鲜有报道。
叶酸是由喋呤啶、对氨基苯甲酸和谷氨酸等组成的化合物，是一种水溶性B族维生素，是人体在利用糖分和氨基酸时的必要物质，因为最初是从菠菜叶子中分离提取出来的，故得名“叶酸”。它可促进机体细胞生长和增殖，对人体起到重要的营养作用，其最重要的功能就是制造红血球和白血球，增强免疫能力，一旦缺乏叶酸，会发生严重贫血，因此叶酸又被称为“造血维生素”。叶酸中的碟呤基团可以通过氢键相互作用，在分子自组装领域具有广泛的应用。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种γ-聚谷氨酸基有机相纳米凝胶的制备方法，通过向γ-聚谷氨酸及叶酸的二甲亚砜混合液中滴加沉淀剂，促使二者发生自组装形成纳米凝胶，该法操作简便，成本低廉，适用性广。
本发明的技术方案如下：
一种γ-聚谷氨酸基有机相纳米凝胶的制备方法，具体制备步骤如下：
以γ-聚谷氨酸、叶酸为原料，以二甲亚砜为良溶剂；首先配置γ-聚谷氨酸的二甲亚砜溶液，接着向γ-聚谷氨酸溶液中加入叶酸得到混合溶液；在搅拌条件下，向上述混合溶液中滴加沉淀剂促使γ-聚谷氨酸和叶酸发生自组装形成纳米凝胶。
所述的γ-聚谷氨酸的分子量为100～600kDa，其在良溶剂二甲亚砜中的溶解温度为50～150℃，溶解时间为3～8h。混合液中γ-聚谷氨酸的浓度为1mg/mL～15mg/mL，叶酸的浓度为0.7mg/mL～6mg/mL。
所述的自组装过程中滴加的沉淀剂为无水乙醇或丙酮中的一种，沉淀剂滴加的速率为10μL/min～30μL/min，沉淀剂加入的体积为混合液体积的1.5～5倍。
所述的自组装过程中γ-聚谷氨酸链段发生收缩，部分叶酸分子被包埋入纳米凝胶粒子内部，部分吸附在纳米凝胶粒子壳层起到物理交联点的作用。γ-聚谷氨酸与叶酸之间的结合作用力为氢键作用、静电作用及分子间作用力。
所述的纳米凝胶的粒子尺寸为10～80nm，且具有pH敏感响应性及离子敏感响应性。纳米凝胶颗粒之间主要通过颗粒之间的静电作用、氢键作用等形成凝胶体系。
本发明的有益效果在于：本发明的一种γ-聚谷氨酸基有机相纳米凝胶的制备方法，以天然聚多肽γ-聚谷氨酸和叶酸为原料，安全无毒，具优异的生物相容性和生物可降解性；原料易得、且可循环再生，在材料吸附、生物药物等领域具有很好应用前景。凝胶形成过程中不需加入外加交联剂制备工艺简单，易于放大，使用方便。
附图说明
图1为纳米凝胶的数码照片；
图2为纳米凝胶的TEM图片；
图3为纳米凝胶的SEM图片。
具体实施方式
实施例1
一种γ-聚谷氨酸基有机相纳米凝胶的制备方法，具体制备步骤如下：
选取分子量为120kDa的γ-聚谷氨酸大分子，加入二甲亚砜溶剂，在55℃下溶解8h,得到2mg/mL的γ-聚谷氨酸溶液；接着向溶液中加入叶酸，使叶酸含量为1mg/mL，然后以10μL/min向上述溶液中滴加沉淀剂无水乙醇，滴加量为混合液体积的1.5倍，促使γ-聚谷氨酸和叶酸在混合液中发生自组装形成有机相纳米凝胶。
实施例2
一种γ-聚谷氨酸基有机相纳米凝胶的制备方法，具体制备步骤如下：
选取分子量为250kDa的γ-聚谷氨酸大分子，加入二甲亚砜溶剂，在80℃下溶解7h,得到5mg/mL的γ-聚谷氨酸溶液；接着向溶液中加入叶酸，使叶酸含量为3mg/mL，然后以20μL/min向上述溶液中滴加沉淀剂无水乙醇，滴加量为混合液体积的2倍，促使γ-聚谷氨酸和叶酸在混合液中发生自组装形成有机相纳米凝胶，数码照片如图1所示。
实施例3
一种γ-聚谷氨酸基有机相纳米凝胶的制备方法，具体制备步骤如下：
选取分子量为400kDa的γ-聚谷氨酸大分子，加入二甲亚砜溶剂，在100℃下溶解6h,得到8mg/mL的γ-聚谷氨酸溶液；接着向溶液中加入叶酸，使叶酸含量为4mg/mL，然后以30μL/min向上述溶液中滴加沉淀剂丙酮，滴加量为混合液体积的3倍，促使γ-聚谷氨酸和叶酸在混合液中发生自组装形成有机相纳米凝胶，凝胶TEM图片如图2所示。
实施例4
一种γ-聚谷氨酸基有机相纳米凝胶的制备方法，具体制备步骤如下：
选取分子量为500kDa的γ-聚谷氨酸大分子，加入二甲亚砜溶剂，在120℃下溶解5h,得到12mg/mL的γ-聚谷氨酸溶液；接着向溶液中加入叶酸，使叶酸含量为5mg/mL，然后以20μL/min向上述溶液中滴加沉淀剂无水乙醇，滴加量为混合液体积的4倍，促使γ-聚谷氨酸和叶酸在混合液中发生自组装形成有机相纳米凝胶，凝胶SEM图片如图3所示。
实施例5
一种γ-聚谷氨酸基有机相纳米凝胶的制备方法，具体制备步骤如下：
选取分子量为600kDa的γ-聚谷氨酸大分子，加入二甲亚砜溶剂，在150℃下溶解3h,得到15mg/mL的γ-聚谷氨酸溶液；接着向溶液中加入叶酸，使叶酸含量为6mg/mL，然后以20μL/min向上述溶液中滴加沉淀剂丙酮，滴加量为混合液体积的5倍，促使γ-聚谷氨酸和叶酸在混合液中发生自组装形成有机相纳米凝胶。
上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种γ-聚谷氨酸基有机相纳米凝胶的制备方法，其特征在于：以γ-聚谷氨酸、叶酸为原料，以二甲亚砜为良溶剂；首先配置γ-聚谷氨酸的二甲亚砜溶液，接着向γ-聚谷氨酸溶液中加入叶酸得到混合溶液；在搅拌条件下，向上述混合溶液中滴加沉淀剂促使γ-聚谷氨酸和叶酸发生自组装形成纳米凝胶。
2.根据权利要求1所述的一种γ-聚谷氨酸基有机相纳米凝胶的制备方法，其特征在于所用γ-聚谷氨酸的分子量为100～600kDa，其在良溶剂二甲亚砜中的溶解温度为50～150℃，溶解时间为3～8h。
3.根据权利要求1所述的一种γ-聚谷氨酸基有机相纳米凝胶的制备方法，其特征在于混合液中γ-聚谷氨酸的浓度为1mg/mL～15mg/mL，叶酸的浓度为0.7mg/mL～6mg/mL。
4.根据权利要求1所述的一种γ-聚谷氨酸基有机相纳米凝胶的制备方法，其特征在于自组装过程中滴加的沉淀剂为无水乙醇或丙酮中的一种，沉淀剂加入的体积为混合液体积的1.5～5倍。
5.根据权利要求1所述的一种γ-聚谷氨酸基有机相纳米凝胶的制备方法，其特征在于自组装过程中γ-聚谷氨酸链段发生收缩，部分叶酸分子被包埋入纳米凝胶粒子内部，部分吸附在纳米凝胶粒子壳层起到物理交联点的作用。
6.根据权利要求1所述的一种γ-聚谷氨酸基有机相纳米凝胶的制备方法，其特征在于γ-聚谷氨酸与叶酸之间的结合作用力为氢键作用、静电作用及分子间作用力。
7.根据权利要求1所述的一种γ-聚谷氨酸基有机相纳米凝胶的制备方法，其特征在于所形成的纳米凝胶的粒子尺寸为10～80nm。
8.根据权利要求1所述的一种γ-聚谷氨酸基有机相纳米凝胶的制备方法，其特征在于纳米凝胶颗粒之间主要通过颗粒之间的静电作用、氢键作用形成凝胶体系。
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