CN107519149A - 一种负载三氯生的二氧化硅/cs/paa核壳复合纳米抗菌粒子的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种负载三氯生的二氧化硅/CS/PAA核壳复合纳米抗菌粒子的制备方法，其特征在于，包括中空介孔SiO2的制备、负载三氯生的SiO2纳米粒子的制备、负载三氯生的SiO2/CS纳米粒子的制备、负载三氯生的SiO2/CS/PAA纳米粒子的制备等步骤。三氯生负载在中空介孔SiO2孔道和表面，SiO2表面同时包覆壳聚糖和聚丙烯酸，三氯生得到了三层保护，CS和PAA在不同环境pH值下，电离程度的存在差异，能够同时响应pH值刺激和细菌刺激，缓解了药物突释问题，具有更好的缓释效果和长效性能。所合成的复合纳米智能抗菌剂可以根据环境pH值和细菌的刺激缓释，能广泛应用于生物、医用、纺织等领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能缓释的抗菌纳米粒子的制备方法，具体涉及一种负载三氯生的二氧化硅/CS/PAA核壳复合纳米智能缓释抗菌粒子的制备方法。
背景技术
刺激响应给药系统是利用载药体系对释放环境或外部刺激的物理或化学响应情况控制药物释放过程开始和结束的给药系统。药物的控制释放解决了传统周期性受药方式所产生的受药体系内药物浓度忽高忽低，易产生毒副作用，药物半衰期短，利用率低问题。持续的用药还容易使致病细菌产生耐药性。近年来研究发现高效和低副作用的刺激药物治疗是解决微生物产生耐药性的重要手段，已经受到越来越多的认可。环境刺激响应性和细菌刺激响应性纳米材料可以增强药物疗效，增加药物缓释时间，减小副作用。
纳米药物载体一般指的是粒径小于1微米的纳米粒子。常见的纳米药物载体包括纳米微球、纳米胶囊、纳米脂质体等。纳米药物载体其较高的比表面积可以负载较高的药物量；并且可制备出不同环境刺激响应性的纳米药物载体，使其具有生物可降解性、温度敏感性、PH敏感性等特点从而控制药物释放；也可提高药物的有效利用率并减小药物对细胞的毒副作用。中空介孔纳米二氧化硅是一种理想的纳米药物载体，有超高的比表面积，制备简单，并且含有活性硅羟基，其作为药物载体可将药物负载在其孔道结构内部，同时药物分子也可以通过氢键、静电作用等作用力吸附在介孔二氧化硅表面。同时，中空介孔二氧化硅具有良好的生物相容性和无毒性确保了其作为药物缓释载体的安全性。
壳聚糖(Chitosan，CS)是甲壳素脱乙酰化过程得到的一种直链大分子生物多糖，其结构与纤维素相似，是地球上的第二大可再生资源，是自然界中唯一的天然阳离子高分子，具有良好的生物相容性、生物粘附性、生物可降解性、抗菌和促凝血等性能。壳聚糖分子链上含有大量脂肪族伯胺，在酸性条件下，伯胺可被质子化，呈阳离子性，形成聚电解质化合物，可以和许多阴离子形成离子复合物。壳聚糖分子链上含有的大量氨基使其结构随着环境PH值和离子浓度的变化而变化，呈现相应的PH响应性，壳聚糖可以有效控制药物释放、延长药物疗效，是制备PH敏感药物载体的理想材料。
聚丙烯酸(Poly(acrylic acid)，PAA)由于其含有可离子化基团-COOH，在外界环境PH值逐渐增加时，PAA分子链上的-COOH开始解离，呈阴离子性，形成聚电解质化合物，可以和许多阳离子形成离子复合物。在低PH值介质中，其电离度下降。
利用介孔二氧化硅和壳聚糖的PH响应制备缓释药物已经有研究，但是，还未见有关同时利用二氧化硅、阳离子聚电解质(壳聚糖)和阴离子聚电解质(聚丙烯酸)同时控制药物缓释的报道。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种负载三氯生的SiO2/CS/PAA核壳复合纳米抗菌粒子的制备方法，其能根据CS和PAA在不同环境pH值下，电离程度的差异，控制药物释放量，从而缓解药物突释问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种负载三氯生的二氧化硅/CS/PAA核壳复合纳米抗菌粒子的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：中空介孔SiO2的制备：以聚电解质为模板，合成中空介孔SiO2；
第二步：负载三氯生的SiO2纳米粒子的制备：将第一步反应得到的反应液离心，将所得固体水洗、真空干燥后得到中空介孔SiO2纳米粒子；将得到的中空介孔SiO2分散到三氯生的乙醇溶液中，室温下搅拌后得到反应液；将反应液离心，将所得固体清洗、真空干燥后得到负载三氯生的SiO2纳米粒子；
第三步：负载三氯生的SiO2/CS纳米粒子的制备：将第二步得到的负载三氯生的SiO2纳米粒子分散到壳聚糖的乙酸溶液中，室温下搅拌后得到反应液；将反应液离心、清洗，真空干燥后得到负载三氯生的SiO2/CS纳米粒子；
第四步：负载三氯生的SiO2/CS/PAA纳米粒子的制备：将第三步所得的负载三氯生的SiO2/CS纳米粒子置于PAA溶液中，室温下搅拌后得到反应液；将反应液离心、清洗，真空干燥得到负载三氯生的SiO2/CS/PAA核壳复合纳米智能抗菌粒子。
优选地，所述第一步具体为：
步骤1)：将聚电解质加入到氨水中，搅拌均匀后，加入无水乙醇，室温下搅拌时间≥0.5小时；
步骤2)：向步骤1)得到的溶液中滴加硅源，室温下密封搅拌时间≥12小时；
步骤3)：将步骤2)得到的溶液经离心、清洗，40-80℃烘干后即可获得中空介孔SiO2。
更优选地，所述步骤2)中的硅源为正硅酸乙酯。
优选地，所述第二步具体为：
步骤4)：将三氯生溶于乙醇溶液中，室温下搅拌时间≥1小时；
步骤5)：将中空介孔SiO2分散于步骤4)得到的溶液中，室温下搅拌时间36-48小时；
步骤6)：将步骤5)得到的溶液经离心、清洗，40-50℃烘干后即可获得负载三氯生的SiO2纳米粒子。
优选地，所述第三步具体为：
步骤7)：将壳聚糖溶于稀酸溶液中，室温下搅拌时间≥24小时；
步骤8)：将负载三氯生的SiO2纳米粒子分散于步骤7)得到的溶液中，室温下搅拌36-72小时；
步骤9)：将步骤8)得到的溶液离心、清洗，40-60℃下真空干燥得到负载三氯生的SiO2/CS纳米粒子。
更优选地，所述步骤7)中的稀酸为质量浓度1％的乙酸或甲酸。
优选地，所述第四步具体为：
步骤10)：将聚丙烯酸溶于水中，室温下搅拌时间≥1小时；
步骤11)：将负载三氯生的SiO2/CS纳米粒子分散于步骤10)得到的溶液中，室温下搅拌48-72小时；
步骤12)：将步骤12)得到的溶液离心、清洗，40-60℃下真空干燥得到负载三氯生的SiO2/CS/PAA纳米粒子。
更优选地，所述步骤10)得到的溶液为聚丙烯酸质量浓度50％的水溶液。
本发明中的三氯生负载在中空介孔SiO2孔道和表面，同时负载三氯生后的SiO2表面同时包覆壳聚糖和聚丙烯酸，三氯生得到了三层保护，CS和PAA在不同环境pH值下，电离程度的存在差异，能够同时响应pH值刺激和细菌刺激，缓解了药物突释问题，具有更好的缓释效果和长效性能。此外，本发明的工艺制备路线简单、反应条件温和、成本低，且无毒。
附图说明
图1为本发明提供的一种负载三氯生SiO2/CS/PAA核壳复合纳米抗菌粒子的合成路线；
图中：1-中空介孔SiO2，2-三氯生，3-负载三氯生的SiO2，4-壳聚糖壳层，5-负载三氯生的SiO2/CS，6-聚丙烯酸壳层，7-负载三氯生的SiO2/CS/PAA，8-细菌刺激，9-pH值刺激。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
实施例1
一种负载三氯生SiO2/CS/PAA核壳复合纳米抗菌粒子的制备方法：
(1)中空介孔SiO2的制备：
向0.15g聚丙烯酸水溶液中加入4.3mL氨水，搅拌均匀后，加入87mL无水乙醇，室温下搅拌1h后，逐滴加入1.4mL正硅酸乙酯，继续室温下密封搅拌12h。将所得溶液离心、清洗5次，放置50℃的烘箱中干燥，得到中空介孔二氧化硅。
(2)负载三氯生的SiO2纳米粒子的制备：
将1.6g三氯生分散于60mL无水乙醇中，室温下搅拌1h，使三氯生完全溶解。称取0.8g中空介孔二氧化硅分散于该溶液中，室温下密封搅拌72小时，将反应后的溶液离心、清洗，放于50℃的烘箱中干燥，得到负载三氯生的SiO2纳米粒子。
(3)负载三氯生的SiO2/CS纳米粒子的制备：
将0.8g壳聚糖溶于1％的乙酸溶液中，室温下搅拌24小时，然后利用1M的NaOH溶液调节PH值为6，将(2)中得到的固体分散于壳聚糖溶液中，室温下搅拌72小时，将反应后的溶液离心、清洗，50℃下真空干燥得到负载三氯生的SiO2/CS纳米粒子。
(4)负载三氯生的SiO2/CS/PAA纳米粒子的制备：
将1g聚丙烯酸水溶液溶于40mL去离子水中，室温下搅拌1小时，利用1M的NaOH溶液调节PH值为6，将(3)中得到的固体分散于聚丙烯酸的水溶液中，室温下搅拌72小时，将反应后的溶液离心、清洗，50℃下真空干燥得到负载三氯生的SiO2/CS/PAA纳米粒子。
实施例2
按照与实施例1的相同方法步骤进行，不同的是本实施例在(1)中，向0.17g聚丙烯酸水溶液中加入4.5mL氨水，搅拌均匀后，加入88mL无水乙醇，室温下搅拌1h后，逐滴加入1.7mL正硅酸乙酯，继续室温下密封搅拌12h。(2)中，将1.0g中空介孔二氧化硅分散于三氯生溶液中，室温下密封搅拌72小时。(3)～(4)同实施例1的(3)～(4)，得到负载三氯生的SiO2/CS/PAA核壳复合纳米智能缓释抗菌粒子。
实施例3
本实施例的(1)，向0.18g聚丙烯酸水溶液中加入4.5mL氨水，搅拌均匀后，加入90mL无水乙醇，室温下搅拌1h后，逐滴加入1.5mL正硅酸乙酯，继续室温下密封搅拌12h。(2)～(4)同实施例1的(2)～(4)，得到负载三氯生的SiO2/CS/PAA核壳复合纳米智能缓释抗菌粒子。
实施例4
本实施例的(1)，向0.2g聚丙烯酸水溶液中加入4.5mL氨水，搅拌均匀后，加入90mL无水乙醇，室温下搅拌1h后，逐滴加入1.6mL正硅酸乙酯，继续室温下密封搅拌12h。(2)～(4)同实施例1的(2)～(4)，得到负载三氯生的SiO2/CS/PAA核壳复合纳米智能缓释抗菌粒子。
实施例5
本实施例的的(1)～(2)同实施例1的(1)～(2)。所不同的是，(3)中，将1.0g壳聚糖溶于乙酸溶液中，室温下搅拌24小时。(4)中，将1.2g聚丙烯酸水溶液溶于50mL去离子水中，室温下搅拌1小时，得到负载三氯生的SiO2/CS/PAA核壳复合纳米智能缓释抗菌粒子。
如图1所示，为上述步骤的合成路线，三氯生负载在中空介孔SiO21的孔道和表面，同时负载三氯生的SiO23的表面同时包覆壳聚糖壳层4和聚丙烯酸壳层6，三氯生得到了三层保护，CS和PAA在不同环境pH值下，电离程度的存在差异，能够同时响应pH值刺激9和细菌刺激8，缓解了药物突释问题，具有更好的缓释效果和长效性能。
Claims (8)
1.一种负载三氯生的二氧化硅/CS/PAA核壳复合纳米抗菌粒子的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：中空介孔SiO2的制备：以聚电解质为模板，合成中空介孔SiO2；
第二步：负载三氯生的SiO2纳米粒子的制备：将第一步反应得到的反应液离心，将所得固体水洗、真空干燥后得到中空介孔SiO2纳米粒子；将得到的中空介孔SiO2分散到三氯生的乙醇溶液中，室温下搅拌后得到反应液；将反应液离心，将所得固体清洗、真空干燥后得到负载三氯生的SiO2纳米粒子；
第三步：负载三氯生的SiO2/CS纳米粒子的制备：将第二步得到的负载三氯生的SiO2纳米粒子分散到壳聚糖的乙酸溶液中，室温下搅拌后得到反应液；将反应液离心、清洗，真空干燥后得到负载三氯生的SiO2/CS纳米粒子；
第四步：负载三氯生的SiO2/CS/PAA纳米粒子的制备：将第三步所得的负载三氯生的SiO2/CS纳米粒子置于PAA溶液中，室温下搅拌后得到反应液；将反应液离心、清洗，真空干燥得到负载三氯生的SiO2/CS/PAA核壳复合纳米智能抗菌粒子。
2.如权利要求1所述的负载三氯生的二氧化硅/CS/PAA核壳复合纳米抗菌粒子的制备方法，其特征在于，所述第一步具体为：
步骤1)：将聚电解质加入到氨水中，搅拌均匀后，加入无水乙醇，室温下搅拌时间≥0.5小时；
步骤2)：向步骤1)得到的溶液中滴加硅源，室温下密封搅拌时间≥12小时；
步骤3)：将步骤2)得到的溶液经离心、清洗，40-80℃烘干后即可获得中空介孔SiO2。
3.如权利要求2所述的负载三氯生的二氧化硅/CS/PAA核壳复合纳米抗菌粒子的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中的硅源为正硅酸乙酯。
4.如权利要求1所述的负载三氯生的二氧化硅/CS/PAA核壳复合纳米抗菌粒子的制备方法，其特征在于，所述第二步具体为：
步骤4)：将三氯生溶于乙醇溶液中，室温下搅拌时间≥1小时；
步骤5)：将中空介孔SiO2分散于步骤4)得到的溶液中，室温下搅拌时间36-48小时；
步骤6)：将步骤5)得到的溶液经离心、清洗，40-50℃烘干后即可获得负载三氯生的SiO2纳米粒子。
5.如权利要求1所述的负载三氯生的二氧化硅/CS/PAA核壳复合纳米抗菌粒子的制备方法，其特征在于，所述第三步具体为：
步骤7)：将壳聚糖溶于稀酸溶液中，室温下搅拌时间≥24小时；
步骤8)：将负载三氯生的SiO2纳米粒子分散于步骤7)得到的溶液中，室温下搅拌36-72小时；
步骤9)：将步骤8)得到的溶液离心、清洗，40-60℃下真空干燥得到负载三氯生的SiO2/CS纳米粒子。
6.如权利要求5所述的负载三氯生的二氧化硅/CS/PAA核壳复合纳米抗菌粒子的制备方法，其特征在于，所述步骤7)中的稀酸为质量浓度1％的乙酸或甲酸。
7.如权利要求1所述的负载三氯生的二氧化硅/CS/PAA核壳复合纳米抗菌粒子的制备方法，其特征在于，所述第四步具体为：
步骤10)：将聚丙烯酸溶于水中，室温下搅拌时间≥1小时；
步骤11)：将负载三氯生的SiO2/CS纳米粒子分散于步骤10)得到的溶液中，室温下搅拌48-72小时；
步骤12)：将步骤12)得到的溶液离心、清洗，40-60℃下真空干燥得到负载三氯生的SiO2/CS/PAA纳米粒子。
8.如权利要求7所述的负载三氯生的二氧化硅/CS/PAA核壳复合纳米抗菌粒子的制备方法，其特征在于，所述步骤10)得到的溶液为聚丙烯酸质量浓度50％的水溶液。
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