CN110204659A - 一种可对温度发生响应的光热纳米材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可对温度发生响应的光热纳米材料及制备方法。本发明以纳米材料聚多巴胺(PDA‑NPs)为基材，与通过甲基丙烯酸二甲氨乙酯(DMAEMA)调节最高临界相容温度(UCST)的3‑[N,N‑二甲基‑[2‑(2‑甲基丙‑2‑烯酰氧基)乙基]铵]丙烷‑1‑磺酸内盐(SBMA)共聚，经化学交联形成凝胶。本发明制备得到的可对温度发生响应的光热纳米材料具有环境温度值的灵敏响应性能，良好的光热效应，自愈能力和细胞/组织粘附性，可应用于控制药物输送、传感器和组织工程等领域。
Description
技术领域
本发明属于医用材料技术领域，特别涉及一种可对温度发生响应的光热纳米材料及制备方法。
背景技术
温度响应性智能水凝胶可以对外部刺激作出反应，并根据环境变化改变其结构或性质；因此，这些材料具有广泛的应用前景，如控制药物输送、传感器和组织工程。在这些刺激中，近红外光具有显著的深部组织穿透能力，对生物标本损伤小，已被报道适用于生物应用和生活组织。此外，光可以瞬间应用，使光响应水凝胶在各种应用中具有极大的优势。
现有的温度响应材料虽然已经具备作为良好的治疗效果，但是还不具备足够抗癌效率与良好的生物相容性特性。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，增加肿瘤细胞的联合杀伤效果，本发明提供了一种可对温度发生响应的光热纳米材料及制备方法，实现抗癌药物化疗-光热治疗协同治疗。
技术方案如下：
一种可对温度发生响应的光热纳米材料，其特征在于，以纳米材料聚多巴胺(PDA-NPs) 为基材，与通过甲基丙烯酸二甲氨乙酯(DMAEMA)调节最高临界相容温度(UCST)的 3-[N,N-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]丙烷-1-磺酸内盐(SBMA)共聚，经化学交联形成凝胶。
一种可对温度发生响应的光热纳米材料的制备方法，其特征在于，将聚多巴胺超声分散在蒸馏水中，加入3-[N,N-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]丙烷-1-磺酸内盐 (SBMA)、甲基丙烯酸二甲氨乙酯(DMAEMA)和N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)后通入氮气后再加入过硫酸铵(APS)和四甲基乙二胺(TEMED)，充分混合后静置反应。
优选的，所述聚多巴胺、3-[N,N-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]丙烷-1-磺酸内盐(SBMA)和甲基丙烯酸二甲氨乙酯(DMAEMA)的反应投料质量比为1-4：500-600： 9-16。
优选的，所述聚多巴胺由盐酸多巴胺氧化自聚得到。
一种可对温度发生响应的光热纳米材料的制备方法，其特征在于，将0.001-0.004g聚多巴胺(PDA-NPs)分散于2mL蒸馏水中，超声分散30min；依次称取0.5-0.6g 3-[N,N-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]丙烷-1-磺酸内盐(SBMA)、0.009-0.019g甲基丙烯酸二甲氨乙酯(DMAEMA)和0.005-0.011g N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)溶于上述溶液；通入氮气20min；分别向反应瓶中加入0.005-0.006g过硫酸铵(APS)和0.005-0.006mL四甲基乙二胺(TEMED)，充分混合静置1h后即得。
优选的，所述聚多巴胺(PDA-NPs)的合成：称取0.04-0.06g盐酸多巴胺粉末分散于10mL 蒸馏水与4mL酒精的混合溶剂中mL蒸馏水与4mL酒精的混合溶剂中，待充分搅拌混合后，滴加氨水0.1mL，避光，充分搅拌，常温下氧化自聚进行20h后，将反应液在12000r/min的转速下离心，倒去上清液，加入酒精超声分散清洗，重复三次，最后产物于60℃下真空干燥12h后即得。
本发明通过选择不同的温度响应材料和具有生物相容性的聚多巴胺光热材料，以不同的比例组合进行共聚交联，从而得到可对温度发生响应的光热纳米材料。聚多巴胺(PDA-NPs) 聚多巴胺PDA-NPs具有良好的光热效应及良好的生物相容性，与温敏材料3-[N,N-二甲基 -[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]丙烷-1-磺酸内盐(SBMA)和甲基丙烯酸二甲氨乙酯 (DMAEMA)以一定比例范围进行共聚交联，共聚比例需要在合适范围，从而既不影响所得到温敏高分子与光热纳米材料的复合，又不能改变温度响应高分子的响应值。
与现有技术相比，本发明以纳米材料聚多巴胺(PDA-NPs)为基材，与通过甲基丙烯酸二甲氨乙酯(DMAEMA)调节最高临界相容温度(UCST)的3-[N,N-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]丙烷-1-磺酸内盐(SBMA)共聚，经化学交联形成凝胶。实现了具有温敏性能的光热材料的药物-光热的协同治疗。该材料实现了通过近红外光照射后温度的明显变化、在高于特定的环境温度值时，高分子处于舒展状态，使得包裹在该凝胶内的药物小分子释放；在低于特定的环境温度值时，高分子处于收缩状态。聚多巴胺(PDA-NPs)可使细胞亲和力增强，组织粘附性好，生长因子/蛋白质固定能力增强。本发明制备得到的可对温度发生响应的光热纳米材料具有环境温度值的灵敏响应性能，良好的光热效应，自愈能力和细胞 /组织粘附性，可应用于控制药物输送、传感器和组织工程等领域。
附图说明
图1为本发明的可对温度发生响应的光热纳米材料的工作示意图。
图2为实施例1中合成的聚多巴胺纳米材料的透射电镜图。
图3为实施例1中聚多巴胺光热材料及温敏高分子的共聚材料的扫描电镜图。
图4为实施例1中聚多巴胺光热材料及温敏高分子的共聚材料的红外图。
图5为实施例1中聚多巴胺光热材料及温敏高分子的共聚材料的随温度变化的溶胀率。
图6为实施例1中聚多巴胺光热材料及温敏高分子的共聚材料的红外照射前后的凝胶体积变化图。
图7为实施例1中聚多巴胺光热材料及温敏高分子的共聚材料的光热性能图。
图8为实施例1中聚多巴胺光热材料及温敏高分子的共聚材料的流变性能图(上上图、中图为扫频流变特性；下图为热流变行为)。
图9为实施例1中聚多巴胺光热材料及温敏高分子的共聚材料的红外激发释药图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明提供的一种可对温度发生响应的光热纳米材料及制备方法进行详细描述。以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试剂、材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1：
1)、光热纳米材料聚多巴胺(PDA-NPs)的合成：称取0.05g多巴胺(DA)粉末分散于10mL蒸馏水与4mL酒精的混合溶剂中，待充分搅拌混合后，滴加氨水0.1mL，避光，充分搅拌，常温下氧化自聚进行20h后，将反应液在12000r/min的转速下离心，倒去上清液，加入酒精超声分散清洗，重复三次。最后产物于60℃下真空干燥12h后即得。
2)、温度响应单体和修饰单体与聚多巴胺的共聚：将0.004g聚多巴胺(PDA-NPs)分散于2mL蒸馏水中，超声分散30min；依次称取0.5420g 3-[N,N-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]丙烷-1-磺酸内盐(SBMA)、0.0188g甲基丙烯酸二甲氨乙酯(DMAEMA) 和0.011g N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)溶于上述溶液；通入氮气20min；分别向反应瓶中加入0.006g过硫酸铵(APS)和0.006mL四甲基乙二胺(TEMED),充分混合，静置1h 即得。
实施例2：
1)、光热纳米材料聚多巴胺(PDA-NPs)的合成：称取0.05g多巴胺(DA)粉末分散于10mL蒸馏水与4mL酒精的混合溶剂中，待充分搅拌混合后，滴加氨水0.1mL，避光，充分搅拌，常温下氧化自聚进行20h后，将反应液在12000r/min的转速下离心，倒去上清液，加入酒精超声分散清洗，重复三次。最后产物于60℃下真空干燥12h后即得。
2)、温度响应单体和修饰单体与聚多巴胺的共聚：将0.004g聚多巴胺(PDA-NPs)分散于2mL蒸馏水中，超声分散30min；依次称取0.5313g 3-[N,N-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]丙烷-1-磺酸内盐(SBMA)、0.0162g甲基丙烯酸二甲氨乙酯(DMAEMA) 和0.011g N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)溶于上述溶液；通入氮气20min；分别向反应瓶中加入0.006g过硫酸铵(APS)和0.006mL四甲基乙二胺(TEMED),充分混合，静置1h 即得。
上述所得到可对温度发生响应的光热纳米材料的测试表明，该材料实现了通过近红外光照射后温度的明显变化、在高于特定的环境温度值时，高分子处于舒展状态，使得包裹在该凝胶内的药物小分子释放；在低于特定的环境温度值时，高分子处于收缩状态。聚多巴胺 (PDA-NPs)可使细胞亲和力增强，组织粘附性好，生长因子/蛋白质固定能力增强。本发明制备得到的可对温度发生响应的光热纳米材料具有环境温度值的灵敏响应性能，良好的光热效应，自愈能力和细胞/组织粘附性。
上面结合实施例对本发明的实例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出的各种变化，也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种可对温度发生响应的光热纳米材料，其特征在于，以纳米材料聚多巴胺为基材，与通过甲基丙烯酸二甲氨乙酯调节最高临界相容温度的3-[N,N-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]丙烷-1-磺酸内盐共聚，经化学交联形成凝胶。
2.一种可对温度发生响应的光热纳米材料的制备方法，其特征在于，将聚多巴胺超声分散在蒸馏水中，加入3-[N,N-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]丙烷-1-磺酸内盐、甲基丙烯酸二甲氨乙酯和N,N'-亚甲基双丙烯酰胺后通入氮气后再加入过硫酸铵和四甲基乙二胺，充分混合后静置反应。
3.根据权利要求2所述的可对温度发生响应的光热纳米材料的制备方法，其特征在于，所述聚多巴胺、3-[N,N-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]丙烷-1-磺酸内盐和甲基丙烯酸二甲氨乙酯的反应投料质量比为1-4：500-600：9-16。
4.根据权利要求2或3所述的可对温度发生响应的光热纳米材料的制备方法，其特征在于，所述聚多巴胺由盐酸多巴胺氧化自聚得到。
5.一种可对温度发生响应的光热纳米材料的制备方法，其特征在于，将0.001-0.004g聚多巴胺分散于2mL蒸馏水中，超声分散30min；依次称取0.5-0.6g 3-[N,N-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]丙烷-1-磺酸内盐、0.009-0.019g甲基丙烯酸二甲氨乙酯和0.005-0.011g N,N'-亚甲基双丙烯酰胺溶于上述溶液；通入氮气20min；分别向反应瓶中加入0.005-0.006g过硫酸铵和0.005-0.006mL四甲基乙二胺，充分混合静置1h后即得。
6.根据权利要求5所述的可对温度发生响应的光热纳米材料的制备方法，其特征在于，所述聚多巴胺的合成：称取0.04-0.06g盐酸多巴胺粉末分散于10mL蒸馏水与4mL酒精的混合溶剂中，待充分搅拌混合后，滴加氨水0.1mL，避光，充分搅拌，常温下氧化自聚进行20h后，将反应液在12000r/min的转速下离心，倒去上清液，加入酒精超声分散清洗，重复三次，最后产物于60℃下真空干燥12h后即得。
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| US20050058688A1 (en) * | 2003-02-22 | 2005-03-17 | Lars Boerger | Device for the treatment and prevention of disease, and methods related thereto |
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| CN108047861A (zh) * | 2017-12-08 | 2018-05-18 | 山东交通学院 | 一种具有温度和pH双重响应性表面涂层产品的制备方法 |
| CN108579476A (zh) * | 2018-04-19 | 2018-09-28 | 西北大学 | 一种抗生物污染的超亲水微滤膜的制备方法 |
-
2019
- 2019-01-23 CN CN201910063518.2A patent/CN110204659B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115212321A (zh) * | 2022-07-17 | 2022-10-21 | 中国人民解放军军事科学院军事医学研究院 | 一种可降解纳米颗粒及其介导的Cas9/sgRNA递送系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110204659B (zh) | 2022-02-18 |
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