CN105963274A - 一种促进亚甲基蓝单体释放的含亚甲基蓝的二氧化硅/单宁酸-铁颗粒的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种促进亚甲基蓝单体释放的含亚甲基蓝的二氧化硅/单宁酸‑铁颗粒的制备方法，属于化工原料生产技术领域。在含去离子水和无水乙醇的溶液加入氨水、亚甲基蓝和正硅酸乙酯后搅拌4小时，离心后用去离子水和无水乙醇分别洗涤沉降物两次，再配制成含亚甲基蓝的二氧化硅胶体水溶液；随后在胶体溶液中依次加入氯化铁、单宁酸溶液和磷酸盐缓冲溶液，将反应溶液离心后用去离子水和无水乙醇分别洗涤沉降物两次，干燥后即制得含亚甲基蓝的二氧化硅/单宁酸‑铁颗粒。本方法工艺简单、原料价格低且易于工业化生产。亚甲基蓝以单体分子的形式快速释放至溶液中，有利于提高亚甲基蓝的使用效果，而且释放的行为可方便调控。

Description

一种促进亚甲基蓝单体释放的含亚甲基蓝的二氧化硅 / 单宁酸 - 铁颗粒的制备方法
技术领域
本发明一种促进亚甲基蓝单体释放的含亚甲基蓝的二氧化硅/单宁酸-铁颗粒的制备方法，属于化工原料生产技术领域。
背景技术
亚甲基蓝可用于治疗尿路感染、正铁血红蛋白血症和疟疾等疾病，同时也在细胞染色、光化学灭菌和远红外荧光显示等领域有广泛应用。在水溶液中，亚甲基蓝分子有单体、二聚体及多聚体的方式，当浓度高（大于10微摩尔每升）时，亚甲基蓝分子趋向于形成二聚体、多聚体，甲基蓝的使用效果，包括亚甲基蓝治疗效果、细胞膜的穿越效率、光化学灭菌机制和荧光发光效率等将会受到影响。例如，在浓度小于20微摩尔每升时，亚甲基蓝的荧光发光效率随浓度的增加而增加，当浓度大于20微摩尔每升时，其荧光发光效率随浓度的增加急剧下降。
亚甲基蓝单体、二聚体的调控往往通过稀释亚甲基蓝浓度的方法来实现，此方法无法实现亚甲基蓝在体内给药的缓慢释放效果，也不能在宽浓度范围内调控释放出的单体与二聚体的比值。在中国专利CN104255744B、CN104013579A和CN104224730A所提及的将亚甲基蓝包裹在载体内部的技术方案中，即先将亚甲基蓝经二氧化硅吸附，再经磷酸八钙包裹得到承载亚甲基蓝的颗粒，通过载体与亚甲基蓝之间的相互作用对亚甲基蓝的释放行为进行调控，但是相比于亚甲基蓝单体自未包裹颗粒中的释放而言，亚甲基蓝单体自包裹后颗粒中释放的速度是减弱的，大幅度促进亚甲基蓝单体释放的研究报道非常少。另外，亚甲基蓝的单体与二聚体比值的调控方式非常有限，尤其是亚甲基蓝在载体中以二聚体形式聚集并自载体内部向外释放时，释放出的亚甲基蓝往往以二聚体为主，这时单体与二聚体比值的调控将变得非常困难，相关的研究未见报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种促进亚甲基蓝单体释放的含亚甲基蓝的二氧化硅/单宁酸-铁颗粒的制备方法，即首先制备含亚甲基蓝的二氧化硅颗粒，再在颗粒表面包裹单宁酸-铁的络合物层，得到含亚甲基蓝的二氧化硅/单宁酸-铁颗粒。为实现上述目的，本发明将采用如下技术方案：
（1）在含去离子水和无水乙醇的混合溶液中，依次加入氨水、亚甲基蓝和正硅酸乙酯后搅拌反应4小时，离心并将沉降物先用去离子水洗涤两次，再用无水乙醇洗涤两次后，用去离子水配制成含亚甲基蓝的二氧化硅胶体溶液；
（2）先配制单宁酸溶液，再配制氯化铁溶液并将其pH值调节至2.8，随后在经步骤（1）制备的胶体溶液中加入氯化铁溶液，搅拌1分钟后加入单宁酸溶液，反应4分钟后加入pH值为7.2的磷酸盐缓冲溶液，再继续搅拌5分钟；
（3）将步骤（2）制得的反应溶液离心后，将沉降物用去离子水洗涤两次，再用无水乙醇清洗两次，在60ºC下干燥12小时，即制得含亚甲基蓝的二氧化硅/单宁酸-铁颗粒。
其中步骤（1）中去离子水、无水乙醇、氨水和正硅酸乙酯的体积比为26.74:5:0.72:1，亚甲基蓝的浓度为2.32毫摩尔每升。步骤（1）中洗涤沉降物的去离子水和无水乙醇的用量与步骤（1）中配制反应溶液的无水乙醇用量的体积比都为1:1。
步骤（2）中氯化铁和单宁酸的浓度分别为10毫克每毫升和40毫克每毫升，步骤（2）中氯化铁溶液和单宁酸溶液的用量与步骤（1）中正硅酸乙酯用量的体积比分别为1:2.87~1:0.48和1:2.87~1:0.48。步骤（2）中pH值为7.2的磷酸盐缓冲溶液的用量与氯化铁溶液用量的比值为100：7.2~100：0.3毫升。加入磷酸盐缓冲溶液后反应溶液的pH值升高，单宁酸和铁离子之间发生强的络合作用并在含亚甲基蓝的二氧化硅颗粒表面沉积，进而可以制备得到含亚甲基蓝的二氧化硅/单宁酸-铁颗粒。步骤（3）中洗涤沉降物的去离子水和无水乙醇的用量与步骤（1）中配制反应溶液的无水乙醇用量的体积比都为1:1。
本发明的有益效果在于：
（1）本方法工艺简单、原料价格低且易于工业化生产；
（2）本方法所制备得到的含亚甲基蓝的二氧化硅/单宁酸-铁颗粒表面为单宁酸和铁络合物形成的包裹层，生物相容性好，在人体酸性环境中易发生降解，降解离子为体内友好离子；
（3）在不同pH值的溶液中，如磷缓冲液（pH=7.2~7.4）和模拟溶酶体缓冲液（pH=4.7）、模拟胃液（pH=1）中虽然亚甲基蓝自含亚甲基蓝的二氧化硅中以二聚体形式释放，但是含亚甲基蓝的二氧化硅/单宁酸-铁颗粒内部亚甲基蓝则主要以单体分子的形式释放至溶液中，而且释放的速度大大加快，有利于提高亚甲基蓝的使用效果；
（4）与亚甲基蓝溶液相比，由于含亚甲基蓝的二氧化硅/单宁酸-铁颗粒的特殊结构，亚甲基蓝分子自颗粒内部释放的时间大大延长，将有利于延长亚甲基蓝分子在体内的停留时间，进而能大幅度提高其在体内被吸收的效率。
附图说明
图1是本发明实施例1制备得到的含亚甲基蓝的二氧化硅/单宁酸-铁颗粒的SEM扫描电子显微镜照片。
图2是本发明实施例1制备得到的含亚甲基蓝的二氧化硅/单宁酸-铁颗粒的X射线衍射谱图。
图3是在不同溶液中亚甲基蓝自本发明实施例1制备得到的含亚甲基蓝的二氧化硅/单宁酸-铁颗粒中释放的行为。（a）在磷缓冲液中；（b）在模拟溶酶体的缓冲液中；（c）在模拟胃液中。
图4是在不同溶液中亚甲基蓝自本发明实施例1制备得到的含亚甲基蓝的二氧化硅/单宁酸-铁颗粒中释放至溶液后，亚甲基蓝单体在664纳米处吸光度（A664）与二聚体在610纳米处的吸光度（A610）之间的比例（A664/ A610）随时间的变化情况。（a）在磷缓冲液中；（b）在模拟溶酶体缓冲液中；（c）在模拟胃液中。
图5是在不同溶液中亚甲基蓝自经本发明实施例1的步骤（1）所制备得到的含亚甲基蓝的二氧化硅颗粒中释放的行为。（a）在磷缓冲液中；（b）在模拟溶酶体的缓冲液中；（c）在模拟胃液中。
图6是在不同溶液中亚甲基蓝自经本发明实施例1的步骤（1）所制备得到的含亚甲基蓝的二氧化硅颗粒中释放至溶液后，亚甲基蓝单体在664纳米处的吸光度（A664）与二聚体在610纳米处的吸光度（A610）之间的比例（A664/A610）随时间的变化情况。（a）在磷缓冲液中；（b）在模拟溶酶体的缓冲液中；（c）在模拟胃液中。
图7是在不同溶液中亚甲基蓝自本发明实施例2制备得到的含亚甲基蓝的二氧化硅/单宁酸-铁颗粒中释放的行为。（a）在磷缓冲液中；（b）在模拟溶酶体的缓冲液中；（c）在模拟胃液中。
图8是在不同溶液中亚甲基蓝自本发明实施例2制备得到的含亚甲基蓝的二氧化硅/单宁酸-铁颗粒中释放至溶液后，亚甲基蓝单体在664纳米处吸光度（A664）与二聚体在610纳米处的吸光度（A610）之间的比例（A664/A610）随时间的变化情况。（a）在磷缓冲液中；（b）在模拟溶酶体缓冲液中；（c）在模拟胃液中。
图9是在不同溶液中亚甲基蓝自本发明实施例3制备得到的含亚甲基蓝的二氧化硅/单宁酸-铁颗粒中释放的行为。（a）在磷缓冲液中；（b）在模拟溶酶体的缓冲液中；（c）在模拟胃液中。
图10是在不同溶液中亚甲基蓝自本发明实施例3制备得到的含亚甲基蓝的二氧化硅/单宁酸-铁颗粒中释放至溶液后，亚甲基蓝单体在664纳米处吸光度（A664）与二聚体在610纳米处的吸光度（A610）之间的比例（A664/A610）随时间的变化情况。（a）在磷缓冲液中；（b）在模拟溶酶体缓冲液中；（c）在模拟胃液中。
具体实施方式
以下结合实施例进一步说明本发明。
实施例1：
(1) 在含92毫升无水乙醇和17.2毫升水的溶液中，加入2.48毫升氨水搅拌均匀后再加入亚甲基蓝，搅拌10分钟后，再加入3.44毫升正硅酸乙酯，使亚甲基蓝的浓度为2.32毫摩尔每升，搅拌反应4小时后离心并将沉降物用92毫升去离子水洗涤两次后，再用92毫升无水乙醇洗涤两次，最后用去离子水配制成20毫升含亚甲基蓝的二氧化硅胶体溶液；
（2）先配制浓度为40毫克每毫升的单宁酸溶液，再配制浓度为10毫克每毫升的氯化铁溶液并用氨水将其pH值调节至2.8，随后取5毫升经步骤（1）制备的胶体溶液并在其中加入0.9毫升氯化铁溶液，搅拌1分钟后加入0.9毫升单宁酸溶液，反应4分钟后加入100毫升pH值为7.2的磷酸盐缓冲溶液，再继续搅拌5分钟；
（3）将步骤（2）制得的反应溶液离心后，将沉降物用92毫升去离子水洗涤两次，再用92毫升无水乙醇洗涤两次，在60ºC下干燥12小时，即制得含亚甲基蓝的二氧化硅/单宁酸-铁颗粒。
SEM扫描电子显微镜检测颗粒的形貌（见图1）。X射线衍射法分析颗粒的物相（见图2）。其中，非晶态二氧化硅的宽化衍射峰出现在图2中25度左右的位置。
为对照，经实施例1的步骤（1）制备的20毫升含亚甲基蓝的二氧化硅胶体溶液经离心后得到沉降物，在60ºC下干燥12小时后得到含亚甲基蓝的二氧化硅颗粒。可见光分光光度法测定在磷缓冲液、模拟溶酶体的缓冲液和模拟胃液中亚甲基蓝自含亚甲基蓝的二氧化硅/单宁酸-铁颗粒和含亚甲基蓝的二氧化硅颗粒内部释放的行为（分别见图3和图5），以及所释放出的亚甲基蓝单体在664纳米处的吸光度（A664）与二聚体在610纳米处的吸光度（A610）之间的比例（A664/A610）随时间的变化情况（分别见图4和图6）。
经测试发现，相比于亚甲基蓝单体自含亚甲基蓝的二氧化硅颗粒内部释放（见图5），在不同pH值的溶液中，亚甲基蓝单体自含亚甲基蓝的二氧化硅/单宁酸-铁颗粒内部快速释放，而且释放的行为对溶液的pH值敏感，可方便调控（见图3）。
特别地，在磷缓冲液、模拟溶酶体的缓冲液和模拟胃液中，亚甲基蓝自实施例1制备得到的含亚甲基蓝的二氧化硅颗粒内主要以二聚体形式释放（见图6），而亚甲基蓝自实施例1制备得到的含亚甲基蓝的二氧化硅/单宁酸-铁颗粒内释放时的A664/A610值要远高于自含亚甲基蓝的二氧化硅颗粒中释放时的A664/A610值（见图4）。可见，亚甲基蓝自含亚甲基蓝的二氧化硅/单宁酸-铁颗粒中主要以单体的形式释放至溶液中，释放速度明显加快。
实施例2：
(1) 在含92毫升无水乙醇和17.2毫升水的溶液中，加入2.48毫升氨水搅拌均匀后再加入亚甲基蓝，搅拌10分钟后，再加入3.44毫升正硅酸乙酯，使亚甲基蓝的浓度为2.32毫摩尔每升，搅拌反应4小时后离心并将沉降物用用92毫升去离子水洗涤两次后，再用92毫升无水乙醇洗涤两次，最后用去离子水配制成20毫升含亚甲基蓝的二氧化硅胶体溶液；
（2）先配制浓度为40毫克每毫升的单宁酸溶液，再配制浓度为10毫克每毫升的氯化铁溶液并用氨水将其pH值调节至2.8，随后取5毫升经步骤（1）制备的胶体溶液并在其中加入0.3毫升氯化铁溶液，搅拌1分钟后加入0.3毫升单宁酸溶液，反应4分钟后加入100毫升pH值为7.2的磷酸盐缓冲溶液，再继续搅拌5分钟；
（3）将步骤（2）制得的反应溶液离心后，将沉降物用92毫升去离子水洗涤两次，再用92毫升无水乙醇洗涤两次，在60ºC下干燥12小时，即制得含亚甲基蓝的二氧化硅/单宁酸-铁颗粒。
经测试发现，在不同pH值的溶液中，亚甲基蓝单体自含亚甲基蓝的二氧化硅/单宁酸-铁颗粒内部快速释放，而且释放的行为对溶液的pH值敏感，可方便调控（见图7和8）。
实施例3：
(1) 在含92毫升无水乙醇和17.2毫升水的溶液中，加入2.48毫升氨水搅拌均匀后再加入亚甲基蓝，搅拌10分钟后，再加入3.44毫升正硅酸乙酯，使亚甲基蓝的浓度为2.32毫摩尔每升，搅拌反应4小时后离心并将沉降物用92毫升去离子水洗涤两次后，再用92毫升无水乙醇洗涤两次，最后用去离子水配制成20毫升含亚甲基蓝的二氧化硅胶体溶液；
（2）先配制浓度为40毫克每毫升的单宁酸溶液，再配制浓度为10毫克每毫升的氯化铁溶液并用氨水将其pH值调节至2.8，随后取5毫升经步骤（1）制备的胶体溶液并在其中加入1.8毫升氯化铁溶液，搅拌1分钟后加入1.8毫升单宁酸溶液，反应4分钟后加入100毫升pH值为7.2的磷酸盐缓冲溶液，再继续搅拌5分钟；
（3）将步骤（2）制得的反应溶液离心后，将沉降物用92毫升去离子水洗涤两次，再用92毫升无水乙醇洗涤两次，在60ºC下干燥12小时，即制得含亚甲基蓝的二氧化硅/单宁酸-铁颗粒。
经测试发现，在不同pH值的溶液中，亚甲基蓝单体自含亚甲基蓝的二氧化硅/单宁酸-铁颗粒内部快速释放，而且释放的行为对溶液的pH值敏感，可方便调控（见图9和图10）。

Claims (4)

1.一种促进亚甲基蓝单体释放的含亚甲基蓝的二氧化硅/单宁酸-铁颗粒的制备方法，其特征是包括以下步骤：
步骤1. 在含无水乙醇和去离子水的溶液中，依次加入氨水、亚甲基蓝和正硅酸乙酯，使水、乙醇、氨水和正硅酸乙酯的体积比为26.74:5:0.72:1，亚甲基蓝的浓度为2.32毫摩尔每升，再搅拌反应4小时，离心并用去离子水洗涤沉降物两次后，再用无水乙醇洗涤沉降物两次2次，随后用去离子水配制成含亚甲基蓝的二氧化硅胶体溶液；
步骤2. 先配制浓度为10毫克每毫升的单宁酸溶液，再配制浓度为40毫克每毫升的氯化铁溶液并将其pH值调节至2.8，随后在经步骤1制备的胶体溶液中加入氯化铁溶液，搅拌1分钟后加入单宁酸溶液，步骤2中氯化铁溶液和单宁酸溶液与步骤1中正硅酸乙酯的体积比分别为1:2.87~1:0.48和1:2.87~1:0.48，反应4分钟后加入pH值为7.2的磷酸盐缓冲溶液，再继续搅拌5分钟；
步骤3. 将步骤2制得的反应溶液离心后，将沉降物用去离子水洗涤两次，再用无水乙醇洗涤两次，在60ºC下干燥12小时，即制得含亚甲基蓝的二氧化硅/单宁酸-铁颗粒。
2.如权利要求1所述的一种促进亚甲基蓝单体释放的含亚甲基蓝的二氧化硅/单宁酸-铁颗粒的制备方法，其特征在于：步骤1中洗涤沉降物的去离子水和无水乙醇的用量与步骤1中配制反应溶液的无水乙醇用量的体积比都为1:1。
3.如权利要求1所述的一种促进亚甲基蓝单体释放的含亚甲基蓝的二氧化硅/单宁酸-铁颗粒的制备方法，其特征在于：步骤2中pH值为7.2的磷酸盐缓冲溶液的用量与氯化铁溶液用量的比值为25：1.8~100：0.3。
4.如权利要求1所述的一种促进亚甲基蓝单体释放的含亚甲基蓝的二氧化硅/单宁酸-铁颗粒的制备方法，其特征在于：步骤3中洗涤沉降物的去离子水和无水乙醇的用量与步骤1中配制反应溶液的无水乙醇用量的体积比都为1:1。
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