CN107198678A - 一种磷脂修饰的介孔硅纳米粒的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种磷脂修饰的介孔硅纳米粒的制备方法,通过模板法分别制备带有不同电荷或带荧光的介孔硅纳米粒,外部用脂质体包裹,制成带负电荷的磷脂修饰的介孔硅纳米粒;所述的介孔硅纳米粒的平均粒径为200~280nm,分布均匀;整个制备过程简单,可控性好。本发明提供的磷脂修饰的介孔硅纳米粒具有较好的载药能力,成本低,安全性高,可广泛用于水溶性药物或难溶性药物的包载,能够广泛用于疾病的治疗和诊断。
Description
技术领域
本发明属于药用材料技术领域,具体涉及磷脂修饰的介孔硅纳米粒的制备方法
背景技术
难溶性药物常常由于生物利用度较低,应用受到限制。因此,许多研究致力于寻找新方法,开发新技术来增大难溶性药物的溶解度,加快药物的溶出速率,从而达到提高药物生物利用度的目的。纳米技术(nanotechnology)是指在纳米尺寸(从几纳米到几百纳米)范围内,研究纳米材料(如金属、金属氧化物、碳材料和半导体材料)因结构和组成而展现出新颖的物理、化学、生物学特性的技术,已广泛应用于催化、分离、传感器、光学、能源、电子等领域。随着纳米技术的飞速发展,纳米材料因其优良的物理化学性能在生物医学领域表现出巨大的应用潜力,已被广泛应用于药物/基因传递、疾病治疗(抗肿瘤、抗HIV、血液纯化、抗心血管疾病等)、疾病诊断及成像、以及组织工程修复等。近年来,纳米技术的发展为提高难溶性药物的生物利用度提供了多种策略选择和技术支持。其中,几个主要的改善药物生物利用度的途径有:(1)增大药物粉末的比表面积;(2)提高药物的润湿性和孔隙率;(3)改善药物的晶形状态;(4)设计新型纳米材料。
纳介孔纳米二氧化硅,一种比较“硬”的亲水性纳米材料,因其多空孔结构,可将难溶性药物吸附于内表面,可极大地增加药物与溶剂的接触面积,提高疏水性药物的可润湿性和多孔性;此外,其介孔结构具有可调性,可拥有较大的孔容量,增加药物的负载率;介孔纳米二氧化硅的纳米级介孔可改变药物的存在状态,使药物由晶形转化为无定型态,从而有利于药物的溶出。此外,介孔纳米二氧化硅物理化学稳定性较好,并具有较好的生物相容性,有研究表明,纳米尺寸的介孔纳米二氧化硅可经内吞途径进入细胞,随后可被机体降解为硅离子经肝脏、肾脏等排泄器官排出体外,具有良好的生物安全性。介孔硅纳米粒子因其独特的优良性能,如合成方法简单易行、重复性好、纳米粒子尺寸及介孔孔径均一可调、比表面积高、孔体积大、表面易进行功能化修饰、具有良好的生物相容性、能够有效负载诊疗制剂,而被广泛应用于构建药物控制释放系统。
然而,由于生理条件下离子强度较高,介孔纳米二氧化硅粒子之间很容易发生聚集,从而影响药物的吸收,而且会在很大程度上增大药物的毒性。此外,吸附在介孔纳米二氧化硅外表面的药物在释放的初始阶段容易产生突释效应,引发药物的毒性反应。
为改善介孔纳米二氧化硅的这些弱点,提高其可应用性,相当多的研究工作是针对其表 面进行功能化修饰,包括氨基化、羧基化、硫醇化、磷酸化等功能基团的修饰,以及采用叶酸、PEG、PEG-PEI共聚物、透明质酸、磷脂分子等大分子进行的表面修饰。本发明采用磷脂双分子层进行修饰,将脂质体与介孔纳米二氧化硅相结合,形成一种介孔硅核外包磷脂双分子层的新型的、多功能纳米结构—protocells。磷脂双分子层具有流动性、可变形性等“软”的性质,与较“硬”的介孔纳米二氧化硅结合,可将两种纳米结构的优点相结合,形成具有以下特点的新型纳米结构:(1)磷脂双分子层可减少负载药物的突释效应,同时保留载药能力强、缓控释、改变药物晶形等特征;(2)由于磷脂双分子层的存在,生理条件下,粒子更加稳定;(3)由于磷脂双分子层的结构与细胞膜的结构类似,使纳米粒与细胞膜具有更好的亲和性,摄取量增加,生物利用度得到提升;(4)介孔硅可非特异性吸附蛋白分子,在口服经肠道吸收时会吸附肠道黏液蛋白从而引发粒子粒径增大甚至聚集,磷脂双分子层的存在可减少蛋白吸附,维持粒子的纳米分散状态。(5)磷脂双分子层的存在使纳米粒的表面易于进行针对各种应用的功能化修饰。在口服应用中,可在纳米粒的表面修饰小分子PEG,进一步减少黏液蛋白对纳米粒的影响。也可在纳米粒的表面修饰泊洛沙姆F127,构建黏膜穿透性纳米粒,或在纳米粒表面修饰凝集素、糖类、抗体等具有黏附性质的分子,构建黏膜粘附性纳米粒。
本发明用磷脂对介孔硅纳米粒的表面进行修饰,制备具有特定结构和性能的多功能药物载体,为疾病治疗和诊断提供了更多思路。
发明内容
不带电荷介孔硅纳米粒的制备方法为:称取十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)0.06~0.24g,加入到由20~50ml超纯水和1~10ml无水乙醇组成的混合溶剂中,于室温下搅拌10~20分钟。待CTAB溶解完全,向上述溶液中快速加入100~350μL氨水,搅拌片刻,缓慢滴加200~450μL正硅酸乙酯,继续搅拌3h,即得产物分散液。向反应液中加入适量无水乙醇,1000~6000rpm离心2~25分钟收集沉淀,分别用去离子水和无水乙醇洗三遍,之后重新分散到50~400ml无水乙醇中,向其中加入3~33ml浓盐酸,37~80℃条件下回流1~5小时除模板剂,1000~5500rpm离心5~15分钟收集样品,再次分散到含有4~15ml浓盐酸的无水乙醇溶液中,55~75℃回流1小时,离心收集样品,依次用适量无水乙醇和去离子水洗三遍,收集备用。
带正电荷介孔硅纳米粒的制备方法为:称取十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)0.30~0.90g,加入到由100~200ml超纯水和10~40ml无水乙醇组成的混合溶剂中,22~55℃条件下搅拌8~21分钟使CTAB全部溶解。向上述溶液中迅速加入0.1~2.4ml氨水,搅拌片刻,之后依次加入550~1000μL正硅酸乙酯(TEOS)和200~600μL 3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES),继续搅拌 3h,即得MSNs-NH2的产物分散液。向反应液中加入适量无水乙醇,1000~6000rpm离心2~25分钟收集沉淀,分别用去离子水和无水乙醇洗三遍,之后重新分散到50~400ml无水乙醇中,向其中加入3~33ml浓盐酸,37~80℃条件下回流1~5小时除模板剂,1000~5500rpm离心5~15分钟收集样品,再次分散到含有4~15ml浓盐酸的无水乙醇溶液中,55~75℃回流1小时,离心收集样品,依次用适量无水乙醇和去离子水洗三遍,收集备用。
带荧光介孔硅纳米粒的制备方法为:精密称取1.0~5.0mg异硫氢基罗丹明(RBITC),加入到4~14ml无水乙醇中,磁力搅拌2~5分钟使全部溶解,随后向其中加入150~550μL 3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES),室温条件下避光搅拌过夜,即为APTES-RBITC。称取0.48~0.88g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB),加入到由100~200ml超纯水和10~40ml无水乙醇组成的混合溶剂中,22~55℃条件下搅拌8~21分钟使CTAB全部溶解。快速加入0.6~1.5ml氨水,搅拌片刻,依次加入正硅酸乙酯(TEOS)400~1500μL、3~13ml APTES-RBITC反应液,避光搅拌反应3小时,即得MSNs-RBITC产物分散液。向反应液中加入适量无水乙醇,1000~6000rpm离心2~25分钟收集沉淀,分别用去离子水和无水乙醇洗三遍,之后重新分散到50~400ml无水乙醇中,向其中加入3~33ml浓盐酸,37~80℃条件下回流1~5小时除模板剂,1000~5500rpm离心5~15分钟收集样品,再次分散到含有4~15ml浓盐酸的无水乙醇溶液中,55~75℃回流1小时.离心收集样品,依次用适量无水乙醇和去离子水洗三遍,收集备用。
本发明所使用的磷脂是含有各种离子基团的脂材,包括天然来源的大豆磷脂、卵磷脂以及人工合成的磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰甘油、磷脂酰丝氨酸、磷脂酰肌醇。
磷脂表面修饰的介孔硅纳米粒的制备方法为:称取磷脂6~25mg,胆固醇2.5~6.0mg,用4~8ml氯仿溶解完全,于40~60℃条件下减压旋蒸铺膜,之后加入4~8ml去离子水,40~60℃条件下水化,探头超声2~30分钟,即得脂质体。吸取300μL浓度约为1~45mg/mL的介孔硅纳米粒,加入0.6~2.5ml脂质体,每隔4~15分钟涡旋0.5~1.5分钟,孵育时长2小时。之后用14000rpm离心10分钟收集纳米粒,沉淀用适量去离子水洗三遍,探头超声分散。
附图说明
图1为PC修饰的介孔硅纳米粒的粒径分布图
图2为DPPG修饰的介孔硅纳米粒的粒径分布图
图3为PC修饰的介孔硅纳米粒的电镜图
图4为DPPG修饰的介孔硅纳米粒的电镜图
具体实施方式
实施例1:称取十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)0.16g,加入到由45ml超纯水和5ml无水乙醇组成的混合溶剂中,于室温下搅拌15分钟。待CTAB溶解完全,向上述溶液中快速加入250μL氨水,搅拌片刻,缓慢滴加250μL正硅酸乙酯,继续搅拌3小时,即得产物分散液。
向上述分散液中加入适量无水乙醇,4000rpm离心10分钟收集纳米粒沉淀,将沉淀分别用水和无水乙醇洗三遍,重新分散到40ml无水乙醇中,并向其中加入100μL浓盐酸,60℃条件下搅拌24小时除CTAB。4000rpm离心10分钟收集样品,之后依次用适量无水乙醇和水洗三遍,收集样品,即得。3小时反应结束时,取适量产物分散液采用激光粒度分析仪测粒径及分散性,结果显示分散液的平均粒径为50.86nm,多分散系数PDI=0.098。
实施例2:称取十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)0.64g,加入到由180ml超纯水和20ml无水乙醇组成的混合溶剂中,35℃条件下搅拌15分钟使CTAB全部溶解。向上述溶液中迅速加入1ml氨水,搅拌片刻,之后依次加入800μL正硅酸乙酯(TEOS)和400μL3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES),继续搅拌3小时,即得氨基化介孔纳米粒的分散液。
向反应液加入适量无水乙醇,4000rpm离心10分钟收集沉淀,分别用去离子水和无水乙醇洗三遍,之后重新分散到100ml无水乙醇中,向其中加入20ml浓盐酸,60℃条件下回流3小时除模板剂,4000rpm离心10分钟收集样品,再次分散到含有10ml浓盐酸的无水乙醇溶液中,60℃回流1小时,离心收集样品,依次用适量无水乙醇和去离子水洗三遍,收集备用。
取最终收集到的氨基化介孔纳米粒样品适量,超声分散到去离子水中,采用激光粒度分析仪测得样品的电位为29.5mV,平均粒径89.97nm,PDI=0.063。
实施例3:APTES-RBITC反应液的制备:精密称取3.0mg异硫氢基罗丹明(RBITC),加入到8ml无水乙醇中,磁力搅拌3分钟使全部溶解,随后向其中加入400μL3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES),室温条件下避光搅拌过夜。
MSNs-RBITC的制备:称取0.64g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB),加入到由180ml水和20ml无水乙醇组成的混合溶液中,35℃条件下搅拌使全部溶解。快速加入1ml氨水,搅拌片刻,依次加入正硅酸乙酯(TEOS)800μL、8mlAPTES-RBITC反应液,避光搅拌反应3h,即得MSNs-RBITC产物分散液。
向反应液中加入适量无水乙醇,4000rpm离心10分钟收集沉淀,分别用水和无水乙醇洗三遍,之后重新分散到100ml无水乙醇中,向其中加入20ml浓盐酸,60℃条件下回流3小时除模板剂,4000rpm离心10分钟收集样品,再次分散到含有10ml浓盐酸的无水乙醇溶液中,60℃回流1小时,离心收集样品,依次用适量无水乙醇和去离子水洗三遍,收集备用。
采用激光粒度分析仪对MSNs-RBITC纳米粒的粒径及分散性、电位等进行分析,平均粒径为117.1nm,PDI为0.124,Zeta电位为32.1mV。
称取大豆磷脂(PC)15mg,胆固醇3.5mg,用6ml氯仿溶解完全,于50℃条件下减压旋蒸铺膜,之后加入6ml去离子水,50℃条件下水化,探头超声18分钟,即得中性的PC-脂质体。
称取二棕榈酰磷脂酰甘油-钠(DPPG-Na)15mg,胆固醇3.5mg,用3ml氯仿和3ml无水乙醇构成的混合溶剂溶解完全,于50℃条件下减压旋蒸铺膜,之后加入6ml去离子水,50℃条件下水化,探头超声18分钟,即得带负电荷的DPPG-脂质体。
所制备脂质体的粒径、多分散系数和电位数值如下表所示。
吸取600μL浓度约为13mg/mL的MSNs-RBITC样品,分别加入上述两种脂质体各1.5ml,每隔9分钟涡旋1分钟,孵育总时长为2小时。之后用14000rpm离心10分钟收集纳米粒,沉淀用适量去离子水洗三遍,探头超声分散。
采用激光粒度分析仪测定探头超声后获纳米粒的粒径、多分散系数和电位数值,结果如下,两个样品的激光散射图谱分别见图1和图2。
透射电镜观察所制备的protocells纳米粒,样品处理方法:取纳米粒溶液200μL加入EP管,随后加入100μL 2%的锇酸,室温下固定磷脂20分钟。10000rpm离心10分钟除去多余的锇酸,少量水清洗沉淀,之后加入200μL去离子水重新超声分散。取少量样品滴加到铜网上,滴加少量磷钨酸染色,干燥,透射电镜观察。由PC脂质体修饰的纳米粒形态如图3所示,由DPPG脂质体修饰的纳米粒形态如图4所示。
Claims (6)
1.一种磷脂修饰的介孔硅纳米粒的制备方法,其特征在于所描述的介孔硅纳米粒可以是不带电荷的介孔硅纳米粒、带正电荷的介孔硅纳米粒以及带荧光的介孔硅纳米粒。
2.根据权利要求1所述的不带电荷介孔硅纳米粒的制备方法,其特征是:
称取十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)0.06~0.24g,加入到由20~50ml超纯水和1~10ml无水乙醇组成的混合溶剂中,于室温下搅拌10~20分钟。待CTAB溶解完全,向上述溶液中快速加入100~350μL氨水,搅拌片刻,缓慢滴加200~450μL正硅酸乙酯,继续搅拌3h,即得产物分散液。
向反应液中加入适量无水乙醇,1000~6000rpm离心2~25分钟收集沉淀,分别用去离子水和无水乙醇洗三遍,之后重新分散到50~400ml无水乙醇中,向其中加入3~33ml浓盐酸,37~80℃条件下回流1~5小时除模板剂,1000~5500rpm离心5~15分钟收集样品,再次分散到含有4~15ml浓盐酸的无水乙醇溶液中,55~75℃回流1小时,离心收集样品,依次用适量无水乙醇和去离子水洗三遍,收集备用。
3.根据权利要求1所述的带正电荷介孔硅纳米粒的制备方法,其特征是:
称取十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)0.30~0.90g,加入到由100~200ml超纯水和10~40ml无水乙醇组成的混合溶剂中,22~55℃条件下搅拌8~21分钟使CTAB全部溶解。向上述溶液中迅速加入0.1~2.4ml氨水,搅拌片刻,之后依次加入550~1000μL正硅酸乙酯(TEOS)和200~600μL 3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES),继续搅拌3h,即得MSNs-NH2的产物分散液。
向反应液中加入适量无水乙醇,1000~6000rpm离心2~25分钟收集沉淀,分别用去离子水和无水乙醇洗三遍,之后重新分散到50~400ml无水乙醇中,向其中加入3~33ml浓盐酸,37~80℃条件下回流1~5小时除模板剂,1000~5500rpm离心5~15分钟收集样品,再次分散到含有4~15ml浓盐酸的无水乙醇溶液中,55~75℃回流1小时,离心收集样品,依次用适量无水乙醇和去离子水洗三遍,收集备用。
4.根据权利要求1所述的带荧光介孔硅纳米粒的制备方法,其特征是:
精密称取1.0~5.0mg异硫氢基罗丹明(RBITC),加入到4~14ml无水乙醇中,磁力搅拌2~5分钟使全部溶解,随后向其中加入150~550μL 3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES),室温条件下避光搅拌过夜,即为APTES-RBITC。
称取0.48~0.88g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB),加入到由100~200ml超纯水和10~40ml无水乙醇组成的混合溶剂中,22~55℃条件下搅拌8~21分钟使CTAB全部溶解。快速加入0.6~1.5ml氨水,搅拌片刻,依次加入正硅酸乙酯(TEOS)400~1500μL、3~13ml APTES-RBITC反应液,避光搅拌反应3小时,即得MSNs-RBITC产物分散液。
向反应液中加入适量无水乙醇,1000~6000rpm离心2~25分钟收集沉淀,分别用去离子水和无水乙醇洗三遍,之后重新分散到50~400ml无水乙醇中,向其中加入3~33ml浓盐酸,37~80℃条件下回流1~5小时除模板剂,1000~5500rpm离心5~15分钟收集样品,再次分散到含有4~15ml浓盐酸的无水乙醇溶液中,55~75℃回流1小时.离心收集样品,依次用适量无水乙醇和去离子水洗三遍,收集备用。
5.根据权利要求1所述的一种磷脂表面修饰的介孔硅纳米粒的制备方法,其特征在于所描述的磷脂是含有各种离子基团的脂材,包括天然来源的大豆磷脂、卵磷脂以及人工合成的磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰甘油、磷脂酰丝氨酸、磷脂酰肌醇。
6.根据权利要求5所述的一种磷脂表面修饰的介孔硅纳米粒的制备方法,其特征是:
称取磷脂6~25mg,胆固醇2.5~6.0mg,用4~8ml氯仿溶解完全,于40~60℃条件下减压旋蒸铺膜,之后加入4~8ml去离子水,40~60℃条件下水化,探头超声2~30分钟,即得脂质体。
吸取300μL浓度约为1~45mg/mL的介孔硅纳米粒,加入0.6~2.5ml脂质体,每隔4~15分钟涡旋0.5~1.5分钟,孵育时长2小时。之后用14000rpm离心10分钟收集纳米粒,沉淀用适量去离子水洗三遍,探头超声分散。
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- 2016-03-17 CN CN201610152991.4A patent/CN107198678A/zh active Pending
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