CN110859803A - 一种葡聚糖纳米胶束及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种葡聚糖纳米胶束及其制备方法与应用，属于功能高分子纳米材料技术领域。本发明采用高碘酸钠氧化葡聚糖进行醛基化改性得到醛基化葡聚糖，将醛基化葡聚糖溶于去离子水中得到醛基化葡聚糖溶液；将油胺溶解到有机溶剂中配制成油胺溶液，在室温、超声波条件下将油胺溶液逐滴滴入醛基化葡聚糖水溶液中，油胺通过醛‑胺席夫碱反应对醛基化葡聚糖修饰得到双亲性葡聚糖衍生物，双亲性葡聚糖衍生物在反应体系中自组装形成团聚体，挥发有机溶剂即得葡聚糖纳米胶束溶液。本发明“一锅法”制备葡聚糖纳米胶束，操作工艺简单、实施条件温和，纳米胶束的分子结构中含有席夫碱键，该葡聚糖胶束可以作为pH敏感型纳米药物载体应用于生物材料领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种葡聚糖纳米胶束及其制备方法与应用，属于功能高分子纳米材料技术领域。
背景技术
聚合物胶束是一类由双亲性聚合物在选择性溶剂中通过亲疏水作用力自组装形成的纳米团聚体，具有内核疏水、外壳亲水的核/壳结构，作为纳米载体材料在生物医学领域得到了广泛应用。其疏水内核能有效包裹疏水性药物，增加疏水药物在体液中的溶解性，延长药物作用时间；亲水聚合物壳层表面带有多个可反应化学基团，可用于进一步修饰靶向功能配体等，提高药物的生物利用度并降低药物对正常组织的毒副作用（Advanced DrugDelivery Reviews, 2002. 54: 203）。天然高分子的聚合物胶束因具有优良的生物相容性，葡聚糖是一种具有优良生物安全性的电中性天然多糖，作为临时血浆替代品在临床上得到了广泛的应用，另外，其分子结构上带有大量游离羟基，容易进行化学修饰，作为生物材料具有较高的应用价值。通过在葡聚糖侧链修饰脂肪链及其他疏水性聚合物链段可以获得具有双亲性的葡聚糖衍生物，在水溶液中自组装形成葡聚糖胶束，亲水多糖形成胶束的亲水外壳，赋予其良好的生物相容性（Biomaterials, 2013. 34: 1193）。目前采用的双亲性葡聚糖聚合物（胶束）的制备方法通常涉及大量有机溶剂的使用及多步化学修饰反应，制备过程及条件较复杂。
发明内容
本发明针对葡聚糖胶束作为载体材料的应用优势及其制备方法相对复杂的问题，提供一种葡聚糖纳米胶束及其制备方法与应用，通过醛-胺席夫碱反应对醛基化葡聚糖进行疏水化改性，获得的双亲性葡聚糖在反应体系中原位自组装形成纳米胶束。由于席夫碱键在酸性条件下易水解断裂，因此，获得的葡聚糖胶束的降解具有一定的低pH响应性。本发明具有反应条件温和、操作简单、易于实施等特点。
一种葡聚糖纳米胶束的制备方法，具体步骤如下：
（1）采用高碘酸钠氧化葡聚糖进行醛基化改性得到醛基化葡聚糖；
（2）将步骤（1）醛基化葡聚糖溶于去离子水中得到醛基化葡聚糖溶液；
（3）将油胺溶解到有机溶剂中配制成油胺溶液，在室温、超声波条件下将油胺溶液逐滴滴入醛基化葡聚糖水溶液中，油胺通过醛-胺席夫碱反应对醛基化葡聚糖进行修饰得到双亲性葡聚糖衍生物，双亲性葡聚糖衍生物在反应体系中自组装形成团聚体，挥发有机溶剂即得葡聚糖纳米胶束溶液。
所述步骤（1）醛基化改性的具体步骤为：
1）室温条件下，将葡聚糖溶解于去离子水中得到葡聚糖水溶液；
2）将高碘酸钠加入到葡聚糖水溶液中，在室温避光条件下搅拌反应2~6h，然后进行透析3~5d，冷冻干燥即得醛基化葡聚糖；
3）采用盐酸羟胺滴定法对葡聚糖的氧化程度进行测定。
进一步地，所述步骤1）葡聚糖的分子量为10000-70000g/mol，葡聚糖水溶液的浓度为0.167 g/mL。
进一步地，所述步骤2）葡聚糖水溶液中糖单元与高碘酸钠的IO4 -的摩尔比为(2:1)~(1:2)。
进一步地，所述步骤3）测定所得葡聚糖平均氧化程度为40%～70%。
所述步骤（2）醛基化葡聚糖溶液的浓度为10~100mg/mL。
所述步骤（3）有机溶剂为乙醇、四氢呋喃、二氯甲烷或三氯甲烷，醛基化葡聚糖中的醛基和油胺中的氨基的摩尔比为(10:1)~(5:3)，醛基化葡聚糖水溶液与油胺溶液的体积比为(10~5):1。
本发明葡聚糖纳米胶束，以葡聚糖为原料，经过高碘酸盐氧化进行醛基化改性，获得的醛基化葡聚糖与油胺发生醛-胺席夫碱反应，得到侧链接枝有油胺的双亲性葡聚糖衍生物，在反应体系中原位自组装形成纳米胶束团聚体，即为葡聚糖纳米胶束；所述的葡聚糖胶束分子结构中含有席夫碱键，在酸性环境下容易发生水解断裂，因此具有一定的酸性环境敏感性。
所述葡聚糖纳米胶束作为pH敏感型纳米药物载体的应用。
本发明的有益效果是：
（1）本发明提出的葡聚糖胶束的制备方法反应条件温和、操作简单，葡聚糖的疏水化修饰反应及胶束化过程在同一个反应体系中完成，即“一锅法”制备葡聚糖纳米胶束；
（2）本发明制得的葡聚糖胶束具有席夫碱结构，其降解具有低pH敏感性，可以作为酸性环境敏感型纳米载体应用于生物医学领域。
附图说明
图1是实施例1制得的葡聚糖胶束的红外光谱图；
图2是实施例1制得的葡聚糖胶束的扫描电镜图；
图3是实施例2制得的葡聚糖胶束的粒径分布图；
图4是实施例3制得的葡聚糖胶束的扫描电镜图；
图5是实施例6制得的葡聚糖胶束的扫描电镜图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1：一种葡聚糖纳米胶束的制备方法，具体步骤如下：
（1）采用高碘酸钠氧化葡聚糖进行醛基化改性得到醛基化葡聚糖；其中醛基化葡聚糖的平均氧化程度为50%，醛基化改性的具体步骤为：
1）室温条件下，将5g葡聚糖溶解于30mL去离子水中得到葡聚糖水溶液；其中葡聚糖的分子量为40000g/mol，葡聚糖水溶液的浓度为0.167 g/mL；
2）将高碘酸钠加入到葡聚糖水溶液中，在室温避光条件下搅拌反应4h，然后进行透析3d，冷冻干燥即得醛基化葡聚糖；其中葡聚糖水溶液中糖单元与高碘酸钠的IO4 -的摩尔比为1:1, 采用盐酸羟胺滴定法对葡聚糖的氧化程度进行测定，醛基化葡聚糖的平均氧化程度为50%；
（2）将步骤（1）0.05g醛基化葡聚糖溶于5.0mL去离子水中得到醛基化葡聚糖溶液；其中醛基化葡聚糖溶液的浓度为10mg/mL；
（3）将0.016g油胺溶解到0.5mL有机溶剂（二氯甲烷）中配制成油胺溶液，在室温、超声波条件下将油胺溶液逐滴滴入醛基化葡聚糖水溶液中，油胺通过醛-胺席夫碱反应10h对醛基化葡聚糖进行修饰得到双亲性葡聚糖衍生物，双亲性葡聚糖衍生物在反应体系中自组装形成团聚体，然后置于摇床上震荡挥发有机溶剂（二氯甲烷）即得葡聚糖纳米胶束溶液；其中醛基化葡聚糖中的醛基和油胺中的氨基的摩尔比为5:1，醛基化葡聚糖水溶液与油胺溶液的体积比为10:1；
本实施例葡聚糖纳米胶束的红外光谱图见图1，从图1可知，3418cm-1附近主要是葡聚糖上的O-H伸缩振动吸收峰，2923、2853cm-1处为C-H伸缩振动吸收峰，3000cm-1为C-H对称伸缩，1736cm-1处的弱吸收峰为未反应的醛基中C=O的伸缩振动吸收峰，1662cm-附近为C=N及C=C伸缩振动吸收峰；此外，1463cm-1为-C=C-中C-H变形振动吸收峰；
本实施例葡聚糖纳米胶束的扫描电镜图见图2，从图2可知，油胺改性双亲性葡聚糖在反应体系中团聚形成了粒径为400nm左右的球形纳米胶束结构。
实施例2：一种葡聚糖纳米胶束的制备方法，具体步骤如下：
（1）采用高碘酸钠氧化葡聚糖进行醛基化改性得到醛基化葡聚糖；其中醛基化葡聚糖的平均氧化程度为50%，醛基化改性的具体步骤为：
1）室温条件下，将5g葡聚糖溶解于30mL去离子水中得到葡聚糖水溶液；其中葡聚糖的分子量为40000g/mol，葡聚糖水溶液的浓度为0.167 g/mL；
2）将高碘酸钠加入到葡聚糖水溶液中，在室温避光条件下搅拌反应4h，然后进行透析4d，冷冻干燥即得醛基化葡聚糖；其中葡聚糖水溶液中糖单元与高碘酸钠的IO4 -的摩尔比为1:1，采用盐酸羟胺滴定法对葡聚糖的氧化程度进行测定，醛基化葡聚糖的平均氧化程度为50%；
（2）将步骤（1）0.15g醛基化葡聚糖溶于2.0mL去离子水中得到醛基化葡聚糖溶液；其中醛基化葡聚糖溶液的浓度为75mg/mL；
（3）将0.098g油胺溶解到0.2mL有机溶剂（二氯甲烷）中配制成油胺溶液，在室温、超声波条件下将油胺溶液逐滴滴入醛基化葡聚糖水溶液中，油胺通过醛-胺席夫碱反应12h对醛基化葡聚糖进行修饰得到双亲性葡聚糖衍生物，双亲性葡聚糖衍生物在反应体系中自组装形成团聚体，然后置于摇床上震荡挥发有机溶剂（二氯甲烷）即得葡聚糖纳米胶束溶液；其中醛基化葡聚糖中的醛基和油胺中的氨基的摩尔比为5:2，醛基化葡聚糖水溶液与油胺溶液的体积比为10:1；
本实施例葡聚糖胶束的粒径分布图见图3，从图3可知，油胺改性双亲性葡聚糖在反应体系中团聚形成的纳米胶束的粒径集中分布200~600nm之间，平均粒径为340nm。
实施例3：一种葡聚糖纳米胶束的制备方法，具体步骤如下：
（1）采用高碘酸钠氧化葡聚糖进行醛基化改性得到醛基化葡聚糖；其中醛基化葡聚糖的平均氧化程度为60%，醛基化改性的具体步骤为：
1）室温条件下，将5g葡聚糖溶解于30mL去离子水中得到葡聚糖水溶液；其中葡聚糖的分子量为20000g/mol，葡聚糖水溶液的浓度为0.167 g/mL；
2）将高碘酸钠加入到葡聚糖水溶液中，在室温避光条件下搅拌反应6h，然后进行透析4d，冷冻干燥即得醛基化葡聚糖；其中葡聚糖水溶液中糖单元与高碘酸钠的IO4 -的摩尔比为1:1，采用盐酸羟胺滴定法对葡聚糖的氧化程度进行测定，醛基化葡聚糖的平均氧化程度为60%；
（2）将步骤（1）0.05g醛基化葡聚糖溶于2.0mL去离子水中得到醛基化葡聚糖溶液；其中醛基化葡聚糖溶液的浓度为25mg/mL；
（3）将0.039g油胺溶解到0.4mL有机溶剂（二氯甲烷）中配制成油胺溶液，在室温、超声波条件下将油胺溶液逐滴滴入醛基化葡聚糖水溶液中，油胺通过醛-胺席夫碱反应12h对醛基化葡聚糖进行修饰得到双亲性葡聚糖衍生物，双亲性葡聚糖衍生物在反应体系中自组装形成团聚体，然后置于摇床上震荡挥发有机溶剂（二氯甲烷）即得葡聚糖纳米胶束溶液；其中醛基化葡聚糖中的醛基和油胺中的氨基的摩尔比为5:2，醛基化葡聚糖水溶液与油胺溶液的体积比为5:1；
本实施例葡聚糖纳米胶束的扫描电镜图见图4，从图4可知，油胺改性双亲性葡聚糖在反应体系中团聚形成了粒径为600nm左右的球形纳米胶束结构。
实施例4：一种葡聚糖纳米胶束的制备方法，具体步骤如下：
（1）采用高碘酸钠氧化葡聚糖进行醛基化改性得到醛基化葡聚糖；其中醛基化葡聚糖的平均氧化程度为50%，醛基化改性的具体步骤为：
1）室温条件下，将5g葡聚糖溶解于30mL去离子水中得到葡聚糖水溶液；其中葡聚糖的分子量为10000g/mol，葡聚糖水溶液的浓度为0.167 g/mL；
2）将高碘酸钠加入到葡聚糖水溶液中，在室温避光条件下搅拌反应4h，然后进行透析4d，冷冻干燥即得醛基化葡聚糖；其中葡聚糖水溶液中糖单元与高碘酸钠的IO4 -的摩尔比为1:1，采用盐酸羟胺滴定法对葡聚糖的氧化程度进行测定，醛基化葡聚糖的平均氧化程度为50%；
（2）将步骤（1）0.2g醛基化葡聚糖溶于2.0mL去离子水中得到醛基化葡聚糖溶液；其中醛基化葡聚糖溶液的浓度为100mg/mL；
（3）将0.197g油胺溶解到0.4mL有机溶剂（二氯甲烷）中配制成油胺溶液，在室温、超声波条件下将油胺溶液逐滴滴入醛基化葡聚糖水溶液中，油胺通过醛-胺席夫碱反应20h对醛基化葡聚糖进行修饰得到双亲性葡聚糖衍生物，双亲性葡聚糖衍生物在反应体系中自组装形成团聚体，然后置于摇床上震荡挥发有机溶剂（二氯甲烷）即得葡聚糖纳米胶束溶液；其中醛基化葡聚糖中的醛基和油胺中的氨基的摩尔比为5:3，醛基化葡聚糖水溶液与油胺溶液的体积比为5:1。
实施例5：一种葡聚糖纳米胶束的制备方法，具体步骤如下：
（1）采用高碘酸钠氧化葡聚糖进行醛基化改性得到醛基化葡聚糖；其中醛基化葡聚糖的平均氧化程度为70%，醛基化改性的具体步骤为：
1）室温条件下，将5g葡聚糖溶解于30mL去离子水中得到葡聚糖水溶液；其中葡聚糖的分子量为70000g/mol，葡聚糖水溶液的浓度为0.167 g/mL；
2）将高碘酸钠加入到葡聚糖水溶液中，在室温避光条件下搅拌反应4h，然后进行透析3d，冷冻干燥即得醛基化葡聚糖；其中葡聚糖水溶液中糖单元与高碘酸钠的IO4 -的摩尔比为1:2，采用盐酸羟胺滴定法对葡聚糖的氧化程度进行测定，醛基化葡聚糖的平均氧化程度为70%；
（2）将步骤（1）0.1g醛基化葡聚糖溶于2.0mL去离子水中得到醛基化葡聚糖溶液；其中醛基化葡聚糖溶液的浓度为50mg/mL；
（3）将0.023g油胺溶解到0.2mL有机溶剂（二氯甲烷）中配制成油胺溶液，在室温、超声波条件下将油胺溶液逐滴滴入醛基化葡聚糖水溶液中，油胺通过醛-胺席夫碱反应20h对醛基化葡聚糖进行修饰得到双亲性葡聚糖衍生物，双亲性葡聚糖衍生物在反应体系中自组装形成团聚体，然后置于摇床上震荡挥发有机溶剂（二氯甲烷）即得葡聚糖纳米胶束溶液；其中醛基化葡聚糖中的醛基和油胺中的氨基的摩尔比为10:1，醛基化葡聚糖水溶液与油胺溶液的体积比为10:1。
实施例6：一种葡聚糖纳米胶束的制备方法，具体步骤如下：
（1）采用高碘酸钠氧化葡聚糖进行醛基化改性得到醛基化葡聚糖；其中醛基化葡聚糖的平均氧化程度为50%，醛基化改性的具体步骤为：
1）室温条件下，将5g葡聚糖溶解于30mL去离子水中得到葡聚糖水溶液；其中葡聚糖的分子量40000g/mol，葡聚糖水溶液的浓度为0.167 g/mL；
2）将高碘酸钠加入到葡聚糖水溶液中，在室温避光条件下搅拌反应4h，然后进行透析4d，冷冻干燥即得醛基化葡聚糖；其中葡聚糖水溶液中糖单元与高碘酸钠的IO4 -的摩尔比为1:1，采用盐酸羟胺滴定法对葡聚糖的氧化程度进行测定，醛基化葡聚糖的平均氧化程度为50%；
（2）将步骤（1）0.05g醛基化葡聚糖溶于5.0mL去离子水中得到醛基化葡聚糖溶液；其中醛基化葡聚糖溶液的浓度为10mg/mL；
（3）将0.032g油胺溶解到0.5mL有机溶剂（二氯甲烷）中配制成油胺溶液，在室温、超声波条件下将油胺溶液逐滴滴入醛基化葡聚糖水溶液中，油胺通过醛-胺席夫碱反应24h对醛基化葡聚糖进行修饰得到双亲性葡聚糖衍生物，双亲性葡聚糖衍生物在反应体系中自组装形成团聚体，然后置于摇床上震荡挥发有机溶剂（二氯甲烷）即得葡聚糖纳米胶束溶液；其中醛基化葡聚糖中的醛基和油胺中的氨基的摩尔比为5:2，醛基化葡聚糖水溶液与油胺溶液的体积比为10:1；
本实施例葡聚糖纳米胶束的扫描电镜图见图5，从图5可知，油胺改性双亲性葡聚糖在反应体系中团聚形成了粒径为250nm左右的球形纳米胶束结构。
以上通过实例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据本发明的内容做出一些非本质的改进和调整。
Claims (9)
1.一种葡聚糖纳米胶束的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）采用高碘酸钠氧化葡聚糖进行醛基化改性得到醛基化葡聚糖；
（2）将步骤（1）醛基化葡聚糖溶于去离子水中得到醛基化葡聚糖溶液；
（3）将油胺溶解到有机溶剂中配制成油胺溶液，在室温、超声波条件下将油胺溶液逐滴滴入醛基化葡聚糖水溶液中，油胺通过醛-胺席夫碱反应对醛基化葡聚糖进行修饰得到双亲性葡聚糖衍生物，双亲性葡聚糖衍生物在反应体系中自组装形成团聚体，挥发有机溶剂即得葡聚糖纳米胶束溶液。
2.根据权利要求1所述葡聚糖纳米胶束的制备方法，其特征在于，步骤（1）醛基化改性的具体步骤为：
1）室温条件下，将葡聚糖溶解于去离子水中得到葡聚糖水溶液；
2）将高碘酸钠加入到葡聚糖水溶液中，在室温避光条件下搅拌反应2~6h，然后进行透析3~5d，冷冻干燥即得醛基化葡聚糖；
3）采用盐酸羟胺滴定法对葡聚糖的氧化程度进行测定。
3.根据权利要求2所述葡聚糖纳米胶束的制备方法，其特征在于：步骤1）葡聚糖的分子量为10000-70000g/mol，葡聚糖水溶液的浓度为0.167 g/mL。
4.根据权利要求2所述葡聚糖纳米胶束的制备方法，其特征在于：步骤2）葡聚糖水溶液中糖单元与高碘酸钠的IO4 -的摩尔比为(2:1)~(1:2)。
5.根据权利要求2所述葡聚糖纳米胶束的制备方法，其特征在于：葡聚糖氧化程度为40%～70%。
6.根据权利要求1所述葡聚糖纳米胶束的制备方法，其特征在于：步骤（2）醛基化葡聚糖溶液的浓度为10~100mg/mL。
7.根据权利要求1所述葡聚糖纳米胶束的制备方法，其特征在于：步骤（3）有机溶剂为乙醇、四氢呋喃、二氯甲烷或三氯甲烷，醛基化葡聚糖中的醛基和油胺中的氨基的摩尔比为(10:1)~(5:3)，醛基化葡聚糖水溶液与油胺溶液的体积比为(10~5):1。
8.权利要求1~6任一项所述葡聚糖纳米胶束的制备方法所制备的葡聚糖纳米胶束。
9.权利要求8所述葡聚糖纳米胶束作为pH敏感型纳米药物载体的应用。
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