CN104225672A - 一种具有可控一氧化氮催化释放的铜离子与多酚配位物的螯合物材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有可控一氧化氮催化释放的铜离子与多酚配位物的螯合物材料的制备方法。在由可溶性金属盐、可溶性铜盐与具有邻酚结构的化合物组成的混合水溶液中经反应溶液离心、清洗、透析和冷冻干燥获得具有一氧化氮催化功能的铜离子与多酚配位物的螯合物材料。本发明方法获得的铜离子与多酚配位物的螯合物材料不仅具有优异的生物相容性和抗菌性能，而且在血液环境下具有诱导催化内源性一氧化氮释放功能。该铜离子与多酚配位物的螯合物材料可广泛用作为控释系统的装填材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有可控一氧化氮催化速率的铜离子与多酚配位物的螯合物涂层或材料的制备方法。
背景技术
二价铜离子(Cu2+)是人体中诸多金属酶(二胺氧化酶、细胞色素C氧化酶等)的组成成分，是人体必需的微量元素；Cu2+的缺乏甚至可能导致胚胎发育不全、结缔组织缺陷等疾病的发生。Cu2+被证实有显著的抗菌功能；同时Cu2+还具有促进骨折处骨痂形成，抑制牙磨片上骨吸收陷窝的矿物组织吸收进程；此外，Cu2+/Cu+还具备强的氧化催化功能，其中包括一氧化氮(NO)催化功能，即能够催化人体中源源不断合成的NO供体，例如S-亚硝基硫醇(RSNO)等释放NO。因此，装载铜离子的材料，往往被应用于抗菌、促成骨、催化材料或界面(包含NO催化功能生物材料)的制备。
2008年，Hwang等开始尝试将轮环藤宁(Cylen)共价接枝在热缩聚氨酯(PU)上，利用Cylen对Cu2+的螯合作用，在PU表面构建NO催化界面，作为生物传感器探头的抗凝血改性层，该涂层在接触血液后能够催化血液中的供体释放NO。2009年，Puiu等，采用改良的三部法，将Cylen-Cu2+作为悬挂基团接枝在PU的主链上，构建的薄膜释放NO的能力高于血管内皮细胞。同年，Weng等在氧化钛表面构建有机膦酸-硒代胱胺-铜络合物的NO催化涂层，证明有效抑制内膜增生。在以上研究中，Cu2+的接枝，无一例外地借助其络合物的Cu2+螯合作用，然后通过过渡分子与高分子材料结合，高分子材料再与基底材料结合的方式来实现。这样的接枝方多步骤相对繁琐；而且Cu2+仅仅存在于改性材料的表层，其接枝量有限，并且随着过渡高分子层的降解，表层Cu2+很容易从改性层脱落。
为了实现材料上的Cu2+的简便且大量的装载，以满足Cu2+的长期抗菌、促成骨、催化NO等功能，我们选用邻酚结构的化合物作为Cu2+的载体，通过邻酚结构的化合物的自聚成膜特点，以及其对Cu2+的螯合功能，通过调控反应物质的摩尔比，制备具有可调控、长期抗菌、促成骨、催化等功能的涂层或微纳米颗粒材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有可控一氧化氮催化释放的铜离子与多酚配位物的螯合物材料的制备方法，使铜离子与多酚配位物材料具有可控铜离子含量，从而实现NO催化释放速率的调控。
本发明的目的是通过如下的手段实现的。
一种具有可控一氧化氮催化释放的含有铜离子与多酚配位物的螯合物材料的制备方法，由如下步骤实现：
A、制备pH＝2-14的缓冲溶液，然后向缓冲体系中加入0.1ng/mL-100mg/mL的具有邻酚结构的化合物，0.1ng/mL-100mg/mL的可溶性铜盐和0mg/mL-100mg/mL的可溶性金属盐，反应1秒-10天。
B、将A步骤所得的反应溶液经过离心、清洗、透析和冷冻干燥，即得目标铜离子与多酚配位物的螯合物材料。
所述添加的具有邻酚结构的化合物包括但不限于邻苯二酚及其衍生物、焦棓酸(PG)、表儿茶素(EC)、表儿茶素没食子酸酯(ECG)、表没食子儿茶素(EGC)、表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)、多巴胺、去甲肾上腺素、左旋多巴、右旋多巴、没食子酸(GA)及其衍生物、单宁酸(TA)的一种或数种。
所述可溶性铜盐包括但不限于氯化铜(CuCl2)、氯化亚铜(CuCl)、溴化铜(CuBr)、溴化亚铜(CuBr2)、碘化铜(CuI)、碘化亚铜(CuI2)、硫酸铜(CuSO4)、硫酸亚铜(Cu2SO4)、硝酸铜(CuNO4)、碳酸铜(CuCO3)、柠檬酸铜(C6H6CuO7)、酒石酸铜(C4H4CuO6·3H2O)、丙酸铜(Cu(CO2CH3CH2)2)和醋酸铜(Cu(CO2CH3)2)。
所述可溶性金属盐包括但不限于氯化铁(FeCl3)、氯化亚铁(FeCl2)、溴化铁(FeBr3)、溴化亚铁(FeBr2)、碘化铁(FeI3)、碘化亚铁(FeI2)、硫酸铁(FeSO4)、硫酸亚铁(Fe(NO4)2)、硝酸铁(Fe(NO4)3)、氯化镁(MgCl2)、溴化镁(MgBr2)、碘化镁(MgI2)、硫酸镁(MgSO4)、硝酸镁(Mg(NO4)2)、氯化锌(ZnCl2)、溴化锌(ZnBr2)、碘化锌(ZnI2)、硫酸锌(ZnSO4·7H2O)、硝酸锌(Zn(NO4)2)、硫酸锰(MnSO4·H2O)、硝酸铬(Co(NO3)2·6H2O)、氯化镍(NiCl2·6H2O)、氯化镉(CdCl2),钼醋酸二聚物(Mo2(OCOCH3)4)、氯化铝(AlCl3)、氯化钒(VCl3)、氯化铬(CrCl3·6H2O)、氯化铑(RhCl3)、氯化钌(RuCl3)、氯化锆(ZrCl4),氯化铈(CeCl3·7H2O)、氯化铕(EuCl3·6H2O)、氯化钆(GdCl3·6H2O)和氯化铽(TbCl3·6H2O)当中的一种或数种。
本发明所获铜离子与多酚配位物材料具有可控铜离子含量，可实现NO催化释放速率的调控。材料具有长期的抗菌、促进骨形成、催化释放NO的功能。且其催化释放的NO进一步强化抗菌效果的同时，赋予了该材料更多的例如抗凝血、抑制内膜增生、抑制动脉粥样硬化、抗癌等其它功能。因此，该技术制备的铜离子与多酚配位物螯合物材料的应用领域包括各类与血液接触的植入/介入器械、牙种植体材料和骨诱导材料、抗菌材料、抗癌材料等。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、一步法操作，十分简便，也无需昂贵的专用设备，原材料获取容易，制备成本低。与现有报道用于螯合铜离子的典型配位体大环多胺相比，本发明所选用的配位体多酚化合物不仅无生物毒性，而且具有多酚化合物所具备的特异性生物学功能如：保护心血管系统、抑制动脉粥样硬化、抗癌、抗菌、抗炎症等。。
2、本发明方法制备的铜离子与多酚配位物的螯合物材料，适用范围非常广。由于邻酚结构的化合物所具备的粘附特性，使其用做控释系统的装填材料具有更好的分散性和融合度。
3、铜离子与多酚配位物的螯合物中的铜离子含量具有良好的可调控性。通过额外添加可溶性金属盐可调控多酚对铜离子的螯合量，从而制备具有大范围铜离子含量调控的铜离子与多酚配位物材料。铜离子的引入，使其不仅仅可用于NO催化释放，同时也可作为抗癌材料、抗凝血材料、抗菌材料、抗炎症反应、抗免疫原性和骨诱导材料的广泛使用。
具体实施方式
实施例1
一种具有可控一氧化氮催化释放的铜离子与多酚配位物的螯合物材料的制备方法，其步骤为：
A、将浓度为0.1mg/mL的多巴胺(Dopamine)、浓度为1mg/mL的氯化铜和浓度为0-10mg/mL氯化铁溶解于pH＝2-14的水溶液中，于室温下反应6小时
B、将A步骤中的反应溶液经过离心、清洗、透析和冷冻干燥，即得目标Cu2+与与多巴胺配位物的螯合物材料。
实施例2
一种具有可控一氧化氮催化释放的铜离子与多酚配位物的螯合物材料的制备方法，其步骤为：
A、将浓度为1mg/mL的去甲肾上腺素、浓度为0.1mg/mL的氯化铜和浓度为0-10mg/mL氯化铁溶解于pH＝2-14的水溶液中，于室温下反应6小时
B、将A步骤中的反应溶液经过离心、清洗、透析和冷冻干燥，即得目标Cu2与去甲肾上腺素配位物的螯合物材料。
实施例3
一种具有可控一氧化氮催化释放的铜离子与多酚配位物的螯合物材料的制备方法，其步骤为：
A、将浓度为0.1mg/mL的单宁酸(TA)、浓度为1mg/mL的氯化铜和浓度为0-10mg/mL氯化铁溶解于pH＝2-14的水溶液中，于室温下反应6小时
B、将A步骤中的反应溶液经过离心、清洗、透析和冷冻干燥，即得目标Cu2+与单宁酸(TA)配位物材料。
实施例4
一种具有可控一氧化氮催化释放的铜离子与多酚配位物的螯合物材料的制备方法，其步骤为：
A、将浓度为0.2mg/mL的去甲肾上腺素、浓度为2mg/mL的氯化铜和浓度为0-10mg/mL氯化铁溶解于pH＝2-14的水溶液中，于室温下反应6小时
B、将A步骤中的反应溶液经过离心、清洗、透析和冷冻干燥，即得目标Cu2与表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)配位物的螯合物材料。
实施例5
一种具有可控一氧化氮催化释放的铜离子与多酚配位物的螯合物材料的制备方法，其步骤为：
A、将浓度为0.2mg/mL的左旋多巴、浓度为2mg/mL的氯化铜和浓度为0-10mg/mL氯化铁溶解于pH＝2-14的水溶液中，于室温下反应6小时
B、将A步骤中的反应溶液经过离心、清洗、透析和冷冻干燥，即得目标Cu2与左旋多巴配位物材料。
实施例6
一种具有可控一氧化氮催化释放的铜离子与多酚配位物的螯合物材料的制备方法，其步骤为：
A、将浓度为0.2mg/mL的右旋多巴、浓度为2mg/mL的氯化铜和浓度为0-10mg/mL氯化铁溶解于pH＝2-14的水溶液中，于室温下反应6小时
B、将A步骤中的反应溶液经过离心、清洗、透析和冷冻干燥，即得目标Cu2与右旋多巴配位物的螯合物材料。
实施例7
一种具有可控一氧化氮催化释放的铜离子与多酚配位物的螯合物材料的制备方法，其步骤为：
A、将浓度为0.1mg/mL的多巴胺(Dopamine)、浓度为1mg/mL的氯化铜和浓度为0-10mg/mL氯化镁溶解于pH＝2-14的水溶液中，于室温下反应6小时
B、将A步骤中的反应溶液经过离心、清洗、透析和冷冻干燥，即得目标Cu2+与与多巴胺配位物的螯合物材料。
实施例8
一种具有可控一氧化氮催化释放的铜离子与多酚配位物的螯合物材料的制备方法，其步骤为：
A、将浓度为1mg/mL的去甲肾上腺素、浓度为0.1mg/mL的氯化铜和浓度为0-10mg/mL氯化镁溶解于pH＝2-14的水溶液中，于室温下反应6小时
B、将A步骤中的反应溶液经过离心、清洗、透析和冷冻干燥，即得目标Cu2+与去甲肾上腺素配位物材料。
实施例9
一种具有可控一氧化氮催化释放的铜离子与多酚配位物的螯合物材料的制备方法，其步骤为：
A、将浓度为0.1mg/mL的单宁酸(TA)、浓度为1mg/mL的氯化铜和浓度为0-10mg/mL氯化镁溶解于pH＝2-14的水溶液中，于室温下反应6小时
B、将A步骤中的反应溶液经过离心、清洗、透析和冷冻干燥，即得目标Cu2与单宁酸(TA)配位物的螯合物材料。
实施例10
一种具有可控一氧化氮催化释放的铜离子与多酚配位物的螯合物材料的制备方法，其步骤为：
A、将浓度为0.2mg/mL的去甲肾上腺素、浓度为2mg/mL的氯化铜和浓度为0-10mg/mL氯化镁溶解于pH＝2-14的水溶液中，于室温下反应6小时
B、将A步骤中的反应溶液经过离心、清洗、透析和冷冻干燥，即得目标Cu2与表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)配位物材料。
实施例11
一种具有可控一氧化氮催化释放的铜离子与多酚配位物的螯合物材料的制备方法，其步骤为：
A、将浓度为0.2mg/mL的左旋多巴、浓度为2mg/mL的氯化铜和浓度为0-10mg/mL氯化镁溶解于pH＝2-14的水溶液中，于室温下反应6小时
B、将A步骤中的反应溶液经过离心、清洗、透析和冷冻干燥，即得目标Cu2与左旋多巴配位物的螯合物材料。
实施例12
一种具有可控一氧化氮催化释放的铜离子与多酚配位物的螯合物材料的制备方法，其步骤为：
A、将浓度为0.2mg/mL的右旋多巴、浓度为2mg/mL的氯化铜和浓度为0-10mg/mL氯化镁溶解于pH＝2-14的水溶液中，于室温下反应6小时
B、将A步骤中的反应溶液经过离心、清洗、透析和冷冻干燥，即得目标Cu2+与右旋多巴配位物的螯合物材料。
实施例13
一种具有可控一氧化氮催化释放的铜离子与多酚配位物的螯合物材料的制备方法，其步骤为：
A、将浓度为0.1mg/mL的多巴胺(Dopamine)、浓度为1mg/mL的硫酸铜和浓度为0-10mg/mL氯化铁溶解于pH＝2-14的水溶液中，于室温下反应6小时
B、将A步骤中的反应溶液经过离心、清洗、透析和冷冻干燥，即得目标Cu2与多巴胺配位物的螯合物材料。
实施例14
一种具有可控一氧化氮催化释放的铜离子与多酚配位物的螯合物材料的制备方法，其步骤为：
A、将浓度为1mg/mL的去甲肾上腺素、浓度为0.1mg/mL的硫酸铜和浓度为0-10mg/mL氯化铁溶解于pH＝2-14的水溶液中，于室温下反应6小时
B、将A步骤中的反应溶液经过离心、清洗、透析和冷冻干燥，即得目标Cu2与去甲肾上腺素配位物的螯合物材料。
实施例15
一种具有可控一氧化氮催化释放的铜离子与多酚配位物的螯合物材料的制备方法，其步骤为：
A、将浓度为0.1mg/mL的单宁酸(TA)、浓度为1mg/mL的硫酸铜和浓度为0-10mg/mL氯化铁溶解于pH＝2-14的水溶液中，于室温下反应6小时
B、将A步骤中的反应溶液经过离心、清洗、透析和冷冻干燥，即得目标Cu2+与单宁酸(TA)配位物的螯合物材料。
实施例16
一种具有可控一氧化氮催化释放的铜离子与多酚配位物的螯合物材料的制备方法，其步骤为：
A、将浓度为0.2mg/mL的去甲肾上腺素、浓度为2mg/mL的硫酸铜和浓度为0-10mg/mL氯化铁溶解于pH＝2-14的水溶液中，于室温下反应6小时
B、将A步骤中的反应溶液经过离心、清洗、透析和冷冻干燥，即得目标Cu2与表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)配位物的螯合物材料。
实施例17
一种具有可控一氧化氮催化释放的铜离子与多酚配位物的螯合物材料的制备方法，其步骤为：
A、将浓度为0.2mg/mL的左旋多巴、浓度为2mg/mL的硫酸铜和浓度为0-10mg/mL氯化铁溶解于pH＝2-14的水溶液中，于室温下反应6小时
B、将A步骤中的反应溶液经过离心、清洗、透析和冷冻干燥，即得目标Cu2+与左旋多巴配位物材料。
实施例18
一种具有可控一氧化氮催化释放的铜离子与多酚配位物的螯合物材料的制备方法，其步骤为：
A、将浓度为0.2mg/mL的右旋多巴、浓度为2mg/mL的硫酸铜和浓度为0-10mg/mL氯化铁溶解于pH＝2-14的水溶液中，于室温下反应6小时
B、将A步骤中的反应溶液经过离心、清洗、透析和冷冻干燥，即得目标Cu2与右旋多巴配位物的螯合物材料。
实施例19
一种具有可控一氧化氮催化释放的铜离子与多酚配位物的螯合物材料的制备方法，其步骤为：
A、将浓度为0.1mg/mL的多巴胺(Dopamine)、浓度为1mg/mL的硫酸铜和浓度为0-10mg/mL氯化镁溶解于pH＝2-14的水溶液中，于室温下反应6小时
B、将A步骤中的反应溶液经过离心、清洗、透析和冷冻干燥，即得目标Cu2与多巴胺配位物的螯合物材料。
实施例20
一种具有可控一氧化氮催化释放的铜离子与多酚配位物的螯合物材料的制备方法，其步骤为：
A、将浓度为1mg/mL的去甲肾上腺素、浓度为0.1mg/mL的硫酸铜和浓度为0-10mg/mL氯化镁溶解于pH＝2-14的水溶液中，于室温下反应6小时
B、将A步骤中的反应溶液经过离心、清洗、透析和冷冻干燥，即得目标Cu2与去甲肾上腺素配位物的螯合物材料。
实施例21
一种具有可控一氧化氮催化释放的铜离子与多酚配位物的螯合物材料的制备方法，其步骤为：
A、将浓度为0.1mg/mL的单宁酸(TA)、浓度为1mg/mL的硫酸铜和浓度为0-10mg/mL氯化镁溶解于pH＝2-14的水溶液中，于室温下反应6小时
B、将A步骤中的反应溶液经过离心、清洗、透析和冷冻干燥，即得目标Cu2+与与单宁酸(TA)配位物的螯合物材料。
实施例22
一种具有可控一氧化氮催化释放的铜离子与多酚配位物的螯合物材料的制备方法，其步骤为：
A、将浓度为0.2mg/mL的去甲肾上腺素、浓度为2mg/mL的硫酸铜和浓度为0-10mg/mL氯化镁溶解于pH＝2-14的水溶液中，于室温下反应6小时
B、将A步骤中的反应溶液经过离心、清洗、透析和冷冻干燥，即得目标Cu2与表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)配位物的螯合物材料。
实施例23
一种具有可控一氧化氮催化释放的铜离子与多酚配位物的螯合物材料的制备方法，其步骤为：
A、将浓度为0.2mg/mL的左旋多巴、浓度为2mg/mL的硫酸铜和浓度为0-10mg/mL氯化镁溶解于pH＝2-14的水溶液中，于室温下反应6小时
B、将A步骤中的反应溶液经过离心、清洗、透析和冷冻干燥，即得目标Cu2与左旋多巴配位物的螯合物材料。
实施例24
一种具有可控一氧化氮催化释放的铜离子与多酚配位物的螯合物材料的制备方法，其步骤为：
A、将浓度为0.2mg/mL的右旋多巴、浓度为2mg/mL的硫酸铜和浓度为0-10mg/mL氯化镁溶解于pH＝2-14的水溶液中，于室温下反应6小时
B、将A步骤中的反应溶液经过离心、清洗、透析和冷冻干燥，即得目标Cu2+与与右旋多巴配位物的螯合物材料。
Claims (5)
1.一种具有可控一氧化氮催化释放的含有铜离子与多酚配位物的螯合物材料的制备方法，由如下步骤实现：
A、制备pH＝2-14的缓冲溶液，然后向缓冲体系中加入0.1ng/mL-100mg/mL的具有邻酚结构的化合物，0.1ng/mL-100mg/mL的可溶性铜盐和0mg/mL-100mg/mL的可溶性金属盐，反应1秒-10天；
B、将A步骤所得的反应溶液经过离心、清洗、透析和冷冻干燥，即得目标铜离子与多酚配位物的螯合物材料。
2.如权利要求1所述的一种具有可控一氧化氮催化释放的铜离子与多酚配位物的螯合物材料的制备方法，其特征在于，所述添加的具有邻酚结构的化合物包括但不限于邻苯二酚及其衍生物、焦棓酸(PG)、表儿茶素(EC)、表儿茶素没食子酸酯(ECG)、表没食子儿茶素(EGC)、表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)、多巴胺、去甲肾上腺素、左旋多巴、右旋多巴、没食子酸(GA)及其衍生物、单宁酸(TA)的一种或数种。
3.如权利要求1所述的一种具有可控一氧化氮催化释放的铜离子与多酚配位物的螯合物材料的制备方法，其特征在于，所述的可溶性铜盐包括但不限于氯化铜(CuCl2)、氯化亚铜(CuCl)、溴化铜(CuBr)、溴化亚铜(CuBr2)、碘化铜(CuI)、碘化亚铜(CuI2)、硫酸铜(CuSO4)、硫酸亚铜(Cu2SO4)、硝酸铜(CuNO4)、碳酸铜(CuCO3)、柠檬酸铜(C6H6CuO7)、酒石酸铜(C4H4CuO6·3H2O)、丙酸铜(Cu(CO2CH3CH2)2)和醋酸铜(Cu(CO2CH3)2)。
4.如权利要求1所述的一种具有可控一氧化氮催化释放的铜离子与多酚配位物的螯合物材料的制备方法，其特征在于，所述的可溶性金属盐包括但不限于氯化铁(FeCl3)、氯化亚铁(FeCl2)、溴化铁(FeBr3)、溴化亚铁(FeBr2)、碘化铁(FeI3)、碘化亚铁(FeI2)、硫酸铁(FeSO4)、硫酸亚铁(Fe(NO4)2)、硝酸铁(Fe(NO4)3)、氯化镁(MgCl2)、溴化镁(MgBr2)、碘化镁(MgI2)、硫酸镁(MgSO4)、硝酸镁(Mg(NO4)2)、氯化锌(ZnCl2)、溴化锌(ZnBr2)、碘化锌(ZnI2)、硫酸锌(ZnSO4·7H2O)、硝酸锌(Zn(NO4)2)、硫酸锰(MnSO4·H2O)、硝酸铬(Co(NO3)2·6H2O)、氯化镍(NiCl2·6H2O)、氯化镉(CdCl2),钼醋酸二聚物(Mo2(OCOCH3)4)、氯化铝(AlCl3)、氯化钒(VCl3)、氯化铬(CrCl3·6H2O)、氯化铑(RhCl3)、氯化钌(RuCl3)、氯化锆(ZrCl4),氯化铈(CeCl3·7H2O)、氯化铕(EuCl3·6H2O)、氯化钆(GdCl3·6H2O)和氯化铽(TbCl3·6H2O)当中的一种或数种。
5.如权利要求1所述的一种具有可控一氧化氮催化释放的铜离子与多酚配位物的螯合物材料的制备方法，其特征在于，所制备的铜离子与多酚配位物的螯合物材料中所含有的酚羟基和铜离子还具有优异的自由基清除功能；材料中含有铜离子同时还具有还原性谷胱甘肽(GSH)响应功能，除了用于催化NO释放之外，还能应用于自由基清除和GSH响应功能相关的所有领域。
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