CN108653238A - 一种具有pH响应的木质素-组氨酸载药纳米粒子及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有pH响应的木质素‑组氨酸载药纳米粒子及其制备方法,其特征在于,所述的木质素‑组氨酸结合物由胺化后的木质素和组氨酸通过酰胺键化学连接形成,组氨酸、木质素分子中的羟基作为亲水端,木质素结构中的苯环作为疏水端,木质素‑组氨酸结合物在水溶液中自组装包载10‑羟基喜树碱,以形成载药纳米粒子。
Description
技术领域
本发明涉及一种组氨酸调控的具有pH响应的木质素-组氨酸载药纳米粒子及其制备方法,属于生物医药和高分子纳米材料技术领域。
背景技术
近年来,随着对纳米药物载体的不断研究,智能纳米药物载体成为研究的热点。智能纳米药物载体是指利用特殊的结构或分子,通过人为的设计,合成能够识别微环境、并在特定环境、物理或化学因素的刺激下,通过载体结构、构型等特征的变化迅速释放药物的新型载体。智能纳米药物载体除了具有增强药物水溶性,延长其体循环时间,提高其生物利用度,使药物载体克服生物屏障,调整体内的药物分布,提高肿瘤细胞摄取率等纳米药物载体本身的优势以外,还可以实现在病灶部位按需给药,显著提高了药物的利用率,降低了药物的毒性。
木质素(Lignin)是仅次于纤维素的第二大生物质资源,目前工业上主要作为制浆造纸的副产物排出,其中碱木质素含量最高。尽管碱木质素作为减水剂、吸附剂及添加助剂大量应用于低附加值的工业产品,但是在高附加值的纳米技术领域中的应用较少被研究。作为生物质资源,木质素具有安全性、无毒性、生物可降解性、来源广泛、成本低等特点,同时,其本身具有羟基、羧基等亲水性基团,且具有苯环等疏水性基团,故其为天然的两亲聚合物,为其自组装形成纳米粒子提供了可能。
研究表明,组氨酸作为一种氨基酸,具有防治贫血、扩张血管、降低血压等药理作用,同时其化学结构中含有咪唑环结构。组氨酸中咪唑环是一种具有pH响应性的官能团,在生理环境下其为质子供体,表现出疏水性,在酸性环境下会发生质子化,表现为亲水性。人体正常组织的pH为7.4,是中性环境,而肿瘤部位为酸性环境,利用组氨酸的pH响应性和肿瘤细胞的特殊环境,可构建pH响应型纳米药物载体。
在上述研究的基础上,本发明以碱木质素为原料,通过Mannich反应得到胺化木质素,进一步与组氨酸通过酰胺键连接,制备得到木质素-组氨酸结合物,随后采用纳米沉淀法制备得到具有pH响应的载药纳米粒子。该方法可以在水溶液中自组装形成具有pH响应的载药纳米粒子,同时也为木质素的高值化利用提高了新的方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有pH响应的木质素-组氨酸载药纳米粒子及其制备方法:首先将碱木质素通过Mannich反应得到胺化木质素,再将组氨酸与胺化木质素反应合成木质素-组氨酸结合物,最后将疏水性药物10-羟基喜树碱包封于自组装形成具有pH响应性能载药纳米粒子的内部。
所述的木质素-组氨酸结合物的结构如式I所示:
本发明的技术方案如下:
(1)木质素-组氨酸结合物的合成:
(2)载药纳米粒子的制备
沉淀法自组装制备纳米粒子。具体方法为:将合成的木质素-组氨酸结合物与疏水性药物10-羟基喜树碱分别溶于DMSO中,然后逐滴加入到高速搅拌的水溶液中,使其自组装20min后,然后在去离子水中透析24h,冷冻干燥得到木质素-组氨酸/10-羟基喜树碱载药纳米粒子(AL-His/HCPT)。
本发明以来源广泛、成本低的木质素作为原料,利用其作为生物质资源具有无毒无害、可降解等特点,同时利用木质素本身为两亲性高分子聚合物这一独特的优势,制备了一种具有pH响应的木质素-组氨酸结合物的载药纳米粒子,提高了药物稳定性、降低了药物低毒性。同时,pH响应性可实现靶向作用于肿瘤部位,实现了药物在细胞内的智能控制释放。
附图说明
图1为胺化木质素的红外谱图;
图2为木质素-组氨酸结合物的核磁谱图;
图3为木质素-组氨酸/10-羟基喜树碱载药纳米粒子的透射电镜图;
图4为木质素-组氨酸/10-羟基喜树碱载药纳米粒子的粒径分布图。
具体实施方式
下面给出的实例对本发明进行具体描述,但不限制本发明,本发明的范围由权利要求限定。
实施例1:
碱木质素的胺化:称取碱木质素5g,充分溶于50mL水中,形成碱木质素水溶液,加入6g二乙烯三胺(DETA),调pH至12,然后缓慢滴加4.7mL 37%甲醛溶液。滴加完毕后,加热升温至60℃,反应4h。反应结束后,用25%硫酸调至酸性,使胺化木质素析出,离心后取沉淀,透析36h,冷冻干燥48h得到胺化木质素。
木质素-组氨酸的合成:取胺化木质素10mg,溶于10mL水中,使其完全溶解,加入7.12mg EDC和4.28mg NHS,充分混合后,加入5.76mg组氨酸,磁力搅拌,室温下反应3h。反应结束后,于去离子水中透析24h,冷冻干燥得到木质素-组氨酸结合物。
木质素-组氨酸/10-羟基喜树碱载药纳米粒子的制备:取木质素-组氨酸结合物5mg充分溶解于0.5mL DMSO中,取1mg HCPT加入DMSO中,充分混合后,将得到的溶液逐滴滴加到4.5mL高速搅拌的水溶液中,转速为600r/min,反应20min。随后将反应液转移至3500D的透析袋中透析24h,冷冻干燥得到木质素-组氨酸/10-羟基喜树碱载药纳米粒子(AL-His/HCPT)。
实施例2:
碱木质素的胺化:称取碱木质素3g,充分溶于50mL水中,形成碱木质素水溶液,加入3.6g二乙烯三胺(DETA),调pH至12,然后缓慢滴加2.8mL 37%甲醛溶液。滴加完毕后,加热升温至60℃,反应4h。反应结束后,用25%硫酸调至酸性,使胺化木质素析出,离心后取沉淀,透析36h,冷冻干燥48h得到胺化木质素。
木质素-组氨酸的合成:取胺化木质素6mg,溶于10mL水中,使其完全溶解,加入4.27mg EDC和2.57mg NHS,充分混合后,加入3.46mg组氨酸,磁力搅拌,室温下反应3h。反应结束后,于去离子水中透析24h,冷冻干燥得到木质素-组氨酸结合物。
木质素-组氨酸/10-羟基喜树碱载药纳米粒子的制备:取木质素-组氨酸结合物10mg充分溶解于0.5mL DMSO中,取2mg HCPT加入DMSO中,充分混合后,将得到的溶液逐滴滴加到4.5mL高速搅拌的水溶液中,转速为500r/min,反应20min。随后将反应液转移至3500D的透析袋中透析24h,冷冻干燥得到木质素-组氨酸/10-羟基喜树碱载药纳米粒子(AL-His/HCPT)。
实施例3:
碱木质素的胺化:称取碱木质素4g,充分溶于50mL水中,形成碱木质素水溶液,加入4.8g二乙烯三胺(DETA),调pH至12,然后缓慢滴加3.8mL 37%甲醛溶液。滴加完毕后,加热升温至60℃,反应4h。反应结束后,用25%硫酸调至酸性,使胺化木质素析出,离心后取沉淀,透析36h,冷冻干燥48h得到胺化木质素。
木质素-组氨酸的合成:取胺化木质素4mg,溶于10mL水中,使其完全溶解,加入2.85mg EDC和1.71mg NHS,充分混合后,加入2.31mg组氨酸,磁力搅拌,室温下反应3h。反应结束后,于去离子水中透析24h,冷冻干燥得到木质素-组氨酸结合物。
木质素-组氨酸/10-羟基喜树碱载药纳米粒子的制备:取木质素-组氨酸结合物10mg充分溶解于1mL DMSO中,取2mg HCPT加入DMSO中,充分混合后,将得到的溶液逐滴滴加到4mL高速搅拌的水溶液中,转速为600r/min,反应20min。随后将反应液转移至3500D的透析袋中透析24h,冷冻干燥得到木质素-组氨酸/10-羟基喜树碱载药纳米粒子(AL-His/HCPT)。
Claims (6)
1.一种具有pH响应的木质素-组氨酸载药纳米粒子及其制备方法,其特征在于,所述的木质素-组氨酸结合物由胺化后的木质素和组氨酸化学连接形成,木质素分子中的羟基、组氨酸作为亲水端,木质素结构中的苯环作为疏水端,木质素-组氨酸结合物在水溶液中自组装包载10-羟基喜树碱,以形成载药纳米粒子。
2.权利要求1所述的木质素-组氨酸结合物包括以下结构:
3.根据权利要求1和2所述的具有pH响应的木质素-组氨酸载药纳米粒子的制备方法,包括如下步骤:
(1)将碱木质素通过Mannich反应形成胺化木质素,配制一定浓度的碱木质素水溶液,加入一定量的二乙烯三胺(DETA),调pH至12,然后逐滴滴加37%甲醛溶液,滴加完毕后,加热升温至60℃,反应4h,反应结束后,用25%硫酸调至酸性,使胺化木质素析出,离心后取沉淀,透析36h,冷冻干燥得到胺化木质素;
(2)将步骤(1)得到的胺化木质素与组氨酸反应,取适量胺化木质素溶于一定量水中,使其完全溶解后,分别加入碳二亚胺(EDC)、N-羟基琥珀酰亚胺(NHS),搅拌均匀后,加入适量组氨酸,磁力搅拌,在室温下反应3h,反应结束后,于去离子水中透析24h,冷冻干燥得到木质素-组氨酸;
(3)木质素-组氨酸载药纳米粒子的制备,将木质素-组氨酸结合物、10-羟基喜树碱(HCPT)溶于二甲基亚砜(DMSO)中,充分溶解后,将得到的溶液逐滴滴加到高速搅拌的水溶液中,使其自组装一段时间后,然后在去离子水中透析24h,冷冻干燥得到木质素-组氨酸/10-羟基喜树碱载药纳米粒子(AL-His/HCPT)。
4.根据权利要求3所述的一种具有pH响应的木质素-组氨酸载药纳米粒子的制备方法,其特征在于,步骤(1)中碱木质素(L)、DETA、37%甲醛溶液的质量比约为1:1.2:1.15。
5.根据权利要求3所述的一种具有pH响应的木质素-组氨酸载药纳米粒子的制备方法,其特征在于,步骤(2)中EDC、NHS、组氨酸(His)与胺化木质素(AL)的摩尔比分别为3:1、2:1、2:1。
6.根据权利要求1、2、3所述的木质素-组氨酸结合物的载药纳米粒子,可用作治疗肿瘤的药物制剂。
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Application publication date: 20181016 |