CN115232477A - 一种温敏树枝化明胶荧光微球、其制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种温敏树枝化明胶荧光微球、其制备方法及其应用,采用烷氧醚树形基元修饰天然大分子明胶，制备新型温度响应性树枝化改性明胶。采用液滴微流控方法，以树枝化改性明胶为前驱液，无需外加还原剂，通过一步法制备多功能温敏树枝化明胶荧光微球。该微球尺寸可控，粒径均一，单分散性好，具有良好温度响应性、荧光特性和生物相容性。本发明方法简单快捷、绿色环保，能在微通道中同时进行光交联聚合反应与原位还原反应，聚合速率快，还原能力强，形成金纳米簇粒径小、稳定性好，赋予微球稳定、强烈的荧光特性。微球稳定的荧光特性可提供高对比度成像效果，在癌症治疗药物、药物控释、生物催化、细胞培养和生物传感领域应用广泛。
Description
技术领域
本发明属于生物材料制造领域，涉及一种温敏树枝化明胶荧光微球制备方法及应用。是将烷氧醚树枝化温敏基元与天然生物大分子明胶结合，制备新型温敏特性的树枝化明胶，基于液滴微流控方法，以树枝化明胶为前驱液，经光照交联、还原直接制备一种具有良好温度响应性、生物相容性和荧光特性的金纳米簇树枝化明胶微球，属于高分子微凝胶材料领域，也属于智能生物材料领域。
背景技术
随着生物医学、材料科学、药学等基础研究的迅速发展，人类对再生医学以及癌症、栓塞、炎症等疾病的发病机制有了更深入的认识。微球由于其体积小、负载效率高等特点，已在药物释放、细胞载体、组织工程等领域展现出十分重要的应用价值。荧光微球是一种特殊的功能微球，具有稳定而高效的发光效率，可以用于生物体标记、检测、高通量药物筛选及基因研究等，在生物医学领域有很重要的应用。但由于制备过程中容易引入有毒化学物质，微球生物相容性差、不可降解，限制了其在生物医学领域的应用。
近年来，天然生物大分子微球由于其独特的物理、化学性能及生物相容性、可降解性等被广泛应用于生物医药领域。明胶是一种天然生物大分子，明胶微球已广泛应用于组织工程中的三维支架系统、药物递送、肿瘤栓塞和胶囊生产等。然而，传统方法制备的微球通常粒径不均匀，分散性较大，重现性较差，且功能单一，形态可调性较小等。液滴微流控技术在微尺度上提供了对多种流体流动的精细控制，能够制备具有精确可调结构、形态多样、功能独特的微球。微流控系统装置简单且微型化，样品试剂消耗小，功能单元集成化，并具有快速、高通量等特点，在制备功能化和结构化的微载体材料方面具有前所未有的优越性。利用天然生物大分子，采用微流控技术制备微球，并对其功能进行有效控制，在药物传递、生物成像、化疗栓塞、生物催化、生物传感等领域有广泛应用前景。现有基于微流控技术，采用生物大分子制备金纳米粒子微球存在纳米颗粒负载不牢固，制作周期长，光聚合速率慢，不能迅速固化，且还原能力较低，形成金纳米颗粒粒径较大，不具有荧光或荧光量子效率低下等缺点。以上成为亟待解决的技术问题。(Wang,B.,Wang,J.M.,Shao,J.L.,et al.,Journal of Controlled Release 2020,324,134-145；Cruz,D.M.G.,Sardinha,V.,Ivirico,J.L.E.,et al.,J Mater Sci-Mater M 2013,24(2),503-513；Jiang,W.X.,Shen,Z.J.,Luo,H.,et al.,Minim Invasiv Ther 2016,25(6),289-300；Tsirigotis-Maniecka,M.,Szyk-Warszynska,L.,Michna,A.,et al.,J Colloid Interf Sci 2018,530,444-458.Guang Ming Qiu,You Yi Xu,Bao Ku Zhu，et al.,Biomacromolecules 2005,6,1041-1047.Long,Z.C.,Shetty,A.M.,Solomon,M.J.,et al.,Lab on a Chip 2009,9(11),1567-1575.)。
发明内容
为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种温敏树枝化明胶荧光微球、其制备方法及其应用，本发明将烷氧醚树形温敏基元与天然大分子明胶结合，制备一种新型温度响应性树枝化明胶。采用液滴微流控方法，以树枝化明胶为前驱液，无需外加任何还原剂，通过“一步法”制备一种多功能金纳米簇树枝化明胶荧光微球。该微球尺寸可控，粒径均匀，单分散性好，具有良好温度响应性、荧光特性和生物相容性。本发明方法简单快捷、绿色环保，实现在微通道中同时进行光交联聚合反应与原位还原反应，聚合速率快，还原能力强，形成金纳米簇尺寸较小，具有金纳米簇特有的稳定且高量子产率的荧光特性。微球在盐溶液中具有良好的温敏性能，体积相转变温度接近人体生理温度，通过调节盐溶液的浓度，可以实现对微球温敏性能的灵活调控。微球具有稳定的荧光特性，可提供高对比度的成像效果，也可作为催化反应的微反应器，在癌症治疗药物、药物控释、生物催化、细胞培养和生物传感等领域应用广泛。
为达到上述发明创造目的，本发明采用如下发明构思：
本发明是将天然生物大分子明胶和烷氧醚树形基元相结合，制备一种新型温敏树枝化明胶。基于微流控技术，无需外加任何还原剂，通过“一步法”制备温敏树枝化明胶荧光微球。树枝化明胶经紫外光辐照进行光交联聚合反应，形成具有温敏性能的微凝胶网络，同时又作为还原剂和稳定剂，将氯金酸还原为稳定的金纳米簇，制备尺寸可控、粒径分布窄的树枝化明胶微球。本方法操作简单，制作周期短，绿色环保，聚合速率快，还原效率高，制备的微球具有良好的温度响应性、生物相容性和稳定的荧光特性等多功能特征，弥补之前生物大分子制备金纳米微球聚合速率慢、还原效率低、稳定性差和功能单一等不足。
以GelG1作为初始原料为例，并且不限于GelG1，树枝化明胶中树形基元末端可以是OMe或者OEt封端，其中烷氧醚树形基元中烷氧链不限于三臂，还可采用二臂、四臂或六臂，本发明采用如下制备方法：
(1)甲基丙烯酰基树枝化明胶GelG1MA的合成路线如图10所示；
(2)温敏树枝化明胶微球的合成路线如图11所示。
根据上述发明构思，本发明采用如下技术方案：
一种温敏树枝化明胶荧光微球，以天然生物大分子明胶为原料，烷氧醚树形基元通过酰胺化反应对其改性，制备温敏特性的树枝化改性明胶GelG1MA，结构式如下：
作为本发明优选的技术方案，以树枝化明胶和氯金酸(HAuCl4)的混合液为前驱液，无需外加任何还原剂，采用微流控方法，通过“一步法”制备温敏生物大分子荧光微球；该方法采用改性明胶通过紫外光交联聚合反应，形成微凝胶网络，同时又作为还原剂和稳定剂原位制备稳定的金纳米粒子。本方法操作简单，聚合速率快，还原效率高，绿色环保，在生物医药领域适合推广。
作为本发明优选的技术方案，通过调节分散相和连续相流速，控制微球的尺寸和粒径分布。本发明将树枝化明胶通过紫外光辐照不仅能形成微凝胶网络，还具有较强的还原能力，且对形成的金纳米粒子有较好的稳定作用，从而制备具有稳定荧光特性的智能响应性微球。采用微流控技术制备的微球尺寸可控，粒径均匀，单分散性好。通过调节分散相和连续相流速，可有效控制微球的尺寸和粒径分布，适应各种不同应用的需求。
作为本发明优选的技术方案，将温敏树枝化明胶荧光微球分散于溶剂氟油或水中，氟油中的明胶荧光微球平均粒径为102.85±1.94μm，水相中的明胶荧光微球平均粒径约为164.5±0.73μm；树枝化明胶微球呈多孔结构，明胶荧光微球原位包封的金纳米平均粒径为3.5±1.2nm。
作为本发明优选的技术方案，通过调节盐溶液的浓度，实现对微球温敏性能的调控。本发明微球在盐溶液中具有良好的温敏性能，体积相转变温度接近人体生理温度，通过调节盐溶液的浓度，可以实现对微球温敏性能的灵活调控。
本发明选择树枝化明胶作为形成微凝胶网络的单元，不仅具有良好的温敏特性，还具有较强的还原能力，同时对金纳米粒子有较好的稳定作用。本发明树枝化明胶微球具有良好的温度响应性、生物相容性和荧光特性，实现了微球的多功能化。通过调节分散相和连续相流速，可以有效控制微球的尺寸和粒径分布，适应各种不同应用的需求。
一种本发明所述温敏树枝化明胶荧光微球的制备方法，包括如下步骤：
(1)改性树枝化明胶的合成：
采用原料树枝化明胶作为初始原料，其结构式如下：
(2)反应物混合溶液制备：
将在所述步骤(1)中制备的改性树枝化明胶在不低于40℃恒温水浴中溶解，得到树枝化明胶水溶液；将树枝化明胶水溶液、光交联引发剂2959溶液和氯金酸(HAuCl4·4H2O)溶液混合，搅拌均匀，得到反应物混合溶液，备用；在所制备的反应物混合溶液中，改性树枝化明胶的质量百分比浓度为5-20wt％，氯金酸的质量摩尔浓度为1-10mM，光交联引发剂2959的质量百分比浓度为0.05-3.00wt％；
(3)交联聚合反应制备树枝化明胶荧光微球：
选择聚二甲基硅氧烷(PDMS)为芯片的流动聚焦型微流控装置，以在所述步骤(2)中得到的反应物混合溶液作为分散相，将含表面活性剂的质量百分为0.1～2wt％的表面活性剂和氟油7500混合液作为连续相，按照微流控芯片的使用要求，设置分散相和连续相流速，使液体的产生处于能产生均匀液滴的流体条件范围；使分散相和连续相两相相遇后，分散相被连续相剪切成均匀液滴；然后经紫外光辐照，使液滴发生原位光交联聚合反应，形成微凝胶网络，固定了液滴的球形形貌；同时树枝化明胶将氯金酸原位还原为金纳米粒子，从而通过“一步法”制备金纳米簇树枝化明胶微球，得到固化好的树枝化明胶微球；
(4)后处理：
将在所述步骤(3)中固化好的树枝化明胶微球收集，依次用超纯水、无水乙醇反复清洗干净，去除树枝化明胶微球表面多余的连续相溶液，将微球分散于超纯水中保存，或将微球冷冻干燥后保存。
本发明方法简单快捷、绿色环保，实现在微通道中同时进行光交联聚合反应与原位还原反应，且聚合速率快，还原能力强，形成金纳米簇粒径小、稳定性好，赋予微球稳定、强烈的荧光特性。
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤(1)中，原料树枝化明胶溶解完全，制备原料树枝化明胶质量百分比浓度为5-10wt％的树枝化明胶混合溶液。
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤(1)中，按照树枝化明胶氨基与甲基丙烯酸酐的摩尔比为1:20-1:25的比例进行投料。
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤(2)中，在所制备的反应物混合溶液中，改性树枝化明胶的质量百分比浓度为5-20wt％，氯金酸的质量摩尔浓度为1-10mM，光交联引发剂2959的质量百分比浓度为0.1-3wt％。
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤(3)中，将含表面活性剂的质量百分为1～2wt％的表面活性剂和氟油7500混合液作为连续相。
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤(3)中，设置连续相流速为200～400μL/h，分散相流速为30～40μL/h。
一种本发明所述温敏树枝化明胶荧光微球的应用，应用于癌症治疗的药物、生物催化工艺、药物控释过程、细胞培养材料和生物传感材料。微球在盐溶液中具有良好的温敏性能，体积相转变温度接近人体生理温度，通过调节盐溶液的浓度，可以实现对微球温敏性能的灵活调控。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
1.本发明以天然生物大分子为原料，无需外加任何还原剂，方法操作简单、制作周期短、绿色环保、成本低廉，适合推广使用；
2.本发明基于微流控技术，通过“一步法”实现了在微通道中同时进行光交联聚合反应与原位还原反应，制备具有温敏性能的金纳米簇树枝化明胶荧光微球，聚合速率快，还原效率高；
3.本发明树枝化明胶通过紫外光聚合反应形成微凝胶网络，同时作为还原剂和稳定剂，将氯金酸原位还原为稳定的金纳米簇，赋予微球温敏特性和荧光性能；
4.本发明采用微流控技术制备微球尺寸可控，粒径均匀，单分散性好，呈多孔结构；
5.本发明微球在盐溶液中具有良好的温敏性能，体积相转变温度接近人体生理温度，通过调节盐溶液的浓度，可以实现对微球温敏性能的灵活调控
6.本发明微球具有良好的生物相容性和稳定的荧光性能，可提供高对比度的成像效果，也可作为催化反应的微反应器，可应用于癌症治疗的药物、生物催化、药物控释、细胞培养和生物传感等领域。
附图说明
图1为本发明优选实施例温敏树枝化明胶荧光微球照片。其中，图(a)在油相中的光学显微镜照片，图(b)在水相中光学显微镜照片，图(c)在油相中的粒径分布，图(d)在水相中的粒径分布，图(e)在水相中的荧光显微镜照片。
图2为本发明优选实施例温敏树枝化明胶荧光微球的扫描电镜照片。
图3为本发明优选实施例温敏树枝化明胶荧光微球的透射电镜照片。
图4为本发明优选实施例温敏树枝化明胶荧光微球中Au(4f)的X射线光电子能谱图。
图5为本发明优选实施例温敏树枝化明胶荧光微球的荧光显微镜照片和荧光强度随辐照时间的变化曲线图。辐照时间分别为：图(a)：0h，图(b)：1h，图(c)：2h)。图(d)为荧光强度随辐照时间的变化曲线图。
图6为本发明优选实施例温敏树枝化明胶荧光微球在不同浓度盐溶液中温敏行为的光学显微镜照片。其中，图(a)：1mol/L NaCl，图(b)：2mol/L NaCl，图(c)：4mol/L NaCl。
图7为本发明优选实施例温敏树枝化明胶荧光微球在不同浓度盐溶液中温敏行为曲线。
图8为本发明优选实施例温敏树枝化明胶荧光微球在不同浓度的NaCl溶液中荧光强度随温度的变化曲线图。
图9为本发明优选实施例温敏树枝化明胶荧光微球催化性能的最大吸光度随时间变化曲线图。其中，光波长为400nm。
图10为本发明甲基丙烯酰基树枝化明胶GelG1MA的合成路线示意图。
图11为本发明温敏树枝化明胶微球的合成路线示意图。
具体实施方式
下述实施例的树枝化明胶GelG1的合成，参见Yan Ding,Xiacong Zhang,Biyi Xu,Wen Li,Polym.Chem.,2022,https://doi.org/10.1039/D2PY00118G的合成方法。
采用杜氏磷酸缓冲溶液(DPBS)，将GelG1与杜氏磷酸缓冲溶液混合，在不低于50℃下搅拌，使GelG1溶解完全，制备GelG1质量百分比浓度不高于10wt％的GelG1混合溶液；然后在氮气氛围下，将甲基丙烯酸酐(MA)加入GelG1混合溶液中；按照GelG1的氨基与甲基丙烯酸酐的摩尔比为1:10-1:30的比例进行投料，在不低于50℃下均匀搅拌，待反应4-5h后，以DPBS溶液稀释，停止反应；然后用透析袋透析至少7天，得到产物；然后除去产物中的盐和甲基丙烯酸，再用液氮冷冻产物，最后将产物冷冻干燥机冻干，得到改性树枝化明胶，备用。
以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明，本发明的优选实施例详述如下：
实施例一
在本实施例中，树枝化明胶GelG1MA的合成，步骤如下：
称取5g树枝化明胶GelG1，用杜氏磷酸缓冲溶液(DPBS)配制成质量百分比浓度10wt％溶液，在50℃下搅拌使其溶解完全。在氮气氛围下，吸取8mL的甲基丙烯酸酐(MA)以0.5mL/min速度加入树枝化明胶溶液GelG1中。反应按照树枝化明胶氨基与MA摩尔比1:20的比例投料，均匀搅拌，待反应4h后，以5倍的DPBS溶液稀释，使反应停止。用12kDa-14kDa的透析袋透析7天，除去盐和甲基丙烯酸等，然后用液氮冷冻，冷冻干燥机冻干。
实施例二
本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，树枝化明胶GelG1MA的合成，步骤如下：
准确称取5g树枝化明胶GelG1，用杜氏磷酸缓冲溶液(DPBS)配制成质量百分比浓度5wt％溶液，在50℃下搅拌使其溶解完全。在氮气氛围下，吸取5mL的甲基丙烯酸酐(MA)以0.5mL/min速度加入树枝化明胶溶液GelG1中。反应按照树枝化明胶氨基与MA摩尔比1:25的比例投料，均匀搅拌，待反应4h后，以5倍的DPBS溶液稀释，使反应停止。用12kDa-14kDa的透析袋透析7天，除去盐和甲基丙烯酸等，然后用液氮冷冻，冷冻干燥机冻干。
实施例三
在本实施例中，温敏树枝化明胶荧光微球的制备方法，步骤如下：
(1)称取0.2g树枝化明胶GelG1MA，将其在40℃恒温水浴中溶解；将氯金酸(HAuCl4·4H2O)水溶液和引发剂2959水溶液加入到树枝化明胶水溶液中，在磁力搅拌器上避光搅拌，混合均匀，得到反应物混合溶液；在所制备的反应物混合溶液中，改性树枝化明胶的质量百分比浓度为10wt％，氯金酸的质量摩尔浓度为2.5mM，光交联引发剂2959的质量百分比浓度为2wt％；
(2)选择聚二甲基硅氧烷(PDMS)芯片微流控微液滴发生装置；以在所述步骤(1)中混合液作为分散相，将含表面活性剂的质量百分为1wt％的表面活性剂和氟油7500混合液作为连续相，根据需要得到的微球大小，设置连续相流速为200μL/h，分散相流速为40μL/h；分散相和连续相在蠕动泵的推动下，在管道中匀速流动，两相相遇后，分散相被连续相剪切成均匀液滴；
(3)将紫外光点固化仪的光纤探头与毛细玻璃管间距离固定10cm；液滴经紫外光辐照(光强70％)，在微通道中发生原位光交联聚合反应形成微凝胶网络，同时树枝化明胶将氯金酸原位还原为金纳米粒子，实现“一步法”制备金纳米树枝化明胶微球GelG1MA/Au；
(4)最后，将固化好的树枝化明胶微球收集，依次用超纯水、无水乙醇反复清洗干净，去除表面多余的连续相溶液，取少量微球分散于超纯水中保存备用，剩于微球冷冻干燥后保存备用。
实施例四
本实施例与实施例三基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，温敏树枝化明胶荧光微球的制备方法，步骤如下：
(1)称取0.2g树枝化明胶GelG1MA，将其在40℃恒温水浴中溶解；将氯金酸(HAuCl4·4H2O)水溶液和引发剂2959水溶液加入到树枝化明胶水溶液中，在磁力搅拌器上避光搅拌，混合均匀，得到反应物混合溶液；在所制备的反应物混合溶液中，改性树枝化明胶的质量百分比浓度为5wt％，氯金酸的质量摩尔浓度为1mM，光交联引发剂2959的质量百分比浓度为0.1wt％；
(2)选择聚二甲基硅氧烷(PDMS)芯片微流控微液滴发生装置，以在所述步骤(1)中混合液作为分散相，将含表面活性剂的质量百分为1wt％的表面活性剂和氟油7500混合液作为连续相，根据需要得到的微球大小，设置连续相流速为400μL/h，分散相流速为30μL/h；分散相和连续相在蠕动泵的推动下，在管道中匀速流动，两相相遇后，分散相被连续相剪切成均匀液滴；
(3)将紫外光点固化仪的光纤探头与毛细玻璃管间距离固定10cm；液滴经紫外光辐照(光强80％)，在微通道中发生原位光交联聚合反应形成微凝胶网络，同时树枝化明胶将氯金酸原位还原为金纳米粒子，实现“一步法”制备金纳米树枝化明胶微球GelG1MA/Au；
(4)最后，将固化好的树枝化明胶微球收集，依次用超纯水、无水乙醇反复清洗干净，去除表面多余的连续相溶液，取少量微球分散于超纯水中保存备用，剩于微球冷冻干燥后保存备用。
实施例五
本实施例与上述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，温敏树枝化明胶荧光微球的制备方法，步骤如下：
(1)称取0.2g树枝化明胶GelG1MA，将其在40℃恒温水浴中溶解；将氯金酸(HAuCl4·4H2O)水溶液和引发剂2959水溶液加入到树枝化明胶水溶液中，在磁力搅拌器上避光搅拌，混合均匀，得到反应物混合溶液；在所制备的反应物混合溶液中，改性树枝化明胶的质量百分比浓度为20wt％，氯金酸的质量摩尔浓度为10mM，光交联引发剂2959的质量百分比浓度为3wt％；
(2)选择聚二甲基硅氧烷(PDMS)芯片微流控微液滴发生装置，以在所述步骤(1)中混合液作为分散相，将含表面活性剂的质量百分为1wt％的表面活性剂和氟油7500混合液作为连续相，根据需要得到的微球大小，设置连续相流速为300μL/h，分散相流速为40μL/h；分散相和连续相在蠕动泵的推动下，在管道中匀速流动，两相相遇后，分散相被连续相剪切成均匀液滴；
(3)将紫外光点固化仪的光纤探头与毛细玻璃管间距离固定10cm；液滴经紫外光辐照(光强70％)，在微通道中发生原位光交联聚合反应形成微凝胶网络，同时树枝化明胶将氯金酸原位还原为金纳米粒子，实现“一步法”制备金纳米树枝化明胶微球GelG1MA/Au；
(4)最后，将固化好的树枝化明胶微球收集，依次用超纯水、无水乙醇反复清洗干净，去除表面多余的连续相溶液，取少量微球分散于超纯水中保存备用，剩于微球冷冻干燥后保存备用。
实施例六
在本实施例中，温敏树枝化明胶荧光微球的光学显微镜和荧光显微镜表征：
将树枝化明胶微球用超纯水、无水乙醇反复清洗干净，分散于超纯水中。取少量分散液，滴到干净的载玻片上，通过光学显微镜观察湿态微球粒径均匀，为规整的球形，将其放入50℃加热不溶解，说明已交联固化成型。氟油中的微球平均粒径为102.85±1.94μm，参见图1a)，图1c)，水相中平均粒径约为164.5±0.73μm，参见图1b)，图1d)，变异系数均小于2％，单分散性良好。金纳米微球呈浅红色，在荧光显微镜下观察呈绿色(蓝光激发)，表明微球中还原制备的金纳米粒子粒径较小，具有良好的荧光特性，参见图1e)。通过调节分散相和流动相的流速，可以有效控制树枝化明胶微球的粒径和粒径分布。
实施例七
在本实施例中，温敏树枝化明胶荧光微球的扫描电子显微镜表征：
将微流控制备的微球反复用去离子水洗干净，离心，除去上层液体，再将洗净的微球液氮冷冻，冷冻干燥机冻干，再经喷铂金处理，在20kV的加速电压下，用扫描电镜观察微球表面形貌特征。由图2可知，金纳米树枝化明胶微球呈多孔结构，孔径均匀，平均粒径大约100μm，适合栓塞微球、细胞的培养、药物负载、生物催化等应用。
实施例八
在本实施例中，温敏树枝化明胶荧光微球的透射电子显微镜表征：
取适量原位包封金纳米的树枝化明胶微球，放入离心管中，加入0.1mol/LEDTA水溶液超声降解。将降解后的液体高速离心，转速为10000rmp，时间为15min，弃去上层悬浮液，超纯水超声分散，反复离心、超声分散3次，除去残留的EDTA和树枝化明胶。弃去上清液后，无水乙醇超声分散，使金纳米粒子分散均匀。将分散有金纳米粒子的乙醇溶液滴在铜网上，用透射电子显微镜观察微球中金纳米粒子的形貌和尺寸。由透射电镜照片如图3可知，微流控制备微球中原位还原得到的AuNPs粒径均匀，颗粒较小，平均粒径为3.5±1.2nm。
实施例九
在本实施例中，温敏树枝化明胶荧光微球的X射线光电子能谱表征：
通过X射线光电子能谱(XPS)分析显示结合能在83.73eV,87.40eV分别为Au(4f7/2)和Au(4f5/2)的峰，如图4所示，表明树枝化明胶能将Au(Ⅲ)还原为Au(0)。
实施例十
在本实施例中，温敏树枝化明胶微球的荧光稳定性测试：
将金纳米树枝化明胶微球经荧光显微镜的100W高压汞灯持续照射，2h后荧光强度仍无明显减弱，如图5a)、图5b)、图5c)所示。通过ImageJ软件得到微球的平均荧光强度随辐照时间的变化，参见图5d)。当高压汞灯辐照2小时后，微球的荧光强度仍为起始的64.5％，表明微球的荧光性能有较好的持续性，不易发生荧光淬灭，可以用于金属离子和蛋白质等的荧光传感检测。
实施例十一
在本实施例中，温敏树枝化明胶荧光微球的温敏性能测试：
将金纳米树枝化明胶微球用去离子水清洗干净，将微球分别放置于浓度为1mol/L、2mol/L、4mol/L、6mol/L的NaCl溶液中分散，取少量的微球分散液滴于干净的载玻片上，将其放在光学显微镜的热台上，在某一温度分别恒温5min，采用光学显微镜记录微球图像，参见图6。微球在某温度下盐溶液中直径的温敏收缩与水中平均直径的比值来表征微凝胶的去溶胀率(Deswelling Ratios％，即为DR％)。如图7所示，去溶胀曲线显示在1mol/LNaCl溶液中，温度从20℃升高到60℃，微球的直径由132.7μm收缩为62.8μm，溶胀率DR％也从12.9％增加为58.3％，增大了3.5倍。结果表明，金纳米树枝化明胶微球在盐溶液中的温敏收缩很大，随着温度升高，烷氧醚树枝化温敏基元脱水塌缩，疏水性增强，诱导大分子链聚集，盐析效应明显，使微球的体积收缩增大。
采用荧光显微镜(蓝光激发)观察微球在盐溶液中随温度变化的形态变化，并记录其图像。通过ImageJ软件绘制的荧光强度随温度变化曲线如图8所示可知，70℃时，在4MNaCl溶液中微球的荧光强度为初始时的69.2％，而在1M NaCl溶液中荧光强度为初始时的48.7％。结果表明在较高温度下，微球仍具有良好的荧光性能，盐溶液的浓度越大，微球的荧光强度减小的越慢。
实施例十二
在本实施例中，温敏树枝化明胶荧光微球的催化性能测试：
通过NaBH4还原4-硝基苯酚的反应，研究温敏树枝化明胶荧光微球催化性能。图9为温敏树枝化明胶荧光微球催化性能的最大吸光度随时间变化曲线图。由图9可知，在4-硝基苯酚(0.1mmol/L)和NaBH4(40mmol/L)的混合液体系未加入荧光微球，反应60min后，UV/vis光谱在400nm处最大吸光度基本没有明显变化，表明NaBH4未将4-硝基苯酚还原。混合液中加入GelG1MA1:1/Au荧光微球，反应几分钟后，吸收光谱的最大吸光度逐渐减小，说明荧光微球中AuNPs在反应中起催化作用，已将4-硝基苯酚中的硝基还原为氨基。随着体系中荧光微球浓度增加，NaBH4将4-硝基苯酚还原速率加快，随后还原速率增加有所减慢。为了考察烷氧醚树形基元对催化性能的影响，以不含树形基元的明胶微球GMA/Au作对照。将明胶微球GMA/Au加入到混合溶液中，20min后，波长为400nm处最大吸光度强度的变化很小，说明明胶微球GMA/Au的催化效率远低于树枝化明胶微球GelG1MA1:1/Au。
综合以上实施例可知，上述实施例温敏树枝化明胶荧光微球的制备方法，将烷氧醚树枝化温敏基元与天然生物大分子明胶结合，制备一种新型温度响应性树枝化明胶。采用微流控技术，无需外加任何还原剂，通过“一步法”制备一种具有良好温度响应性、荧光特性和生物相容性树枝化明胶荧光微球。该微球尺寸可控，粒径均匀，单分散性好，呈多孔结构。本方法简单快捷、绿色环保，聚合速率快，还原能力强，且对金纳米粒子有较好稳定作用。在盐溶液中，微球的体积相转变温度接近人体生理温度，通过调节盐溶液的浓度可以实现对微球温敏性能的灵活调控。微球稳定的荧光特性可提供高对比度的成像效果，其良好的催化性能也可作为催化反应的微反应器，在癌症治疗的药物、药物控释、生物催化、细胞培养和生物传感等领域应用广泛。
上面对本发明实施例结合附图进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，树枝化明胶中树形基元末端可以是OMe或者OEt封端，m＝1～3，树形基元中烷氧链可以是二臂、三臂、四臂或六臂。凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明温敏树枝化明胶荧光微球的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种温敏树枝化明胶荧光微球，其特征在于：以天然生物大分子明胶为原料，烷氧醚树形基元通过酰胺化反应对其改性，制备温敏特性的树枝化改性明胶GelG1MA，结构式如下：
2.根据权利要求1所述温敏树枝化明胶荧光微球，其特征在于：以树枝化明胶和氯金酸(HAuCl4)的混合液为前驱液，无需外加任何还原剂，采用微流控方法，通过“一步法”制备温敏生物大分子荧光微球；该方法采用改性明胶通过紫外光交联聚合反应，形成微凝胶网络，同时又作为还原剂和稳定剂原位制备稳定的金纳米粒子。
3.根据权利要求1所述温敏树枝化明胶荧光微球，其特征在于：通过调节分散相和连续相流速，控制微球的尺寸和粒径分布。
4.根据权利要求1所述温敏树枝化明胶荧光微球，其特征在于：将温敏树枝化明胶荧光微球分散于溶剂氟油或水中，氟油中的明胶荧光微球平均粒径为102.85±1.94μm，水相中的明胶荧光微球平均粒径约为164.5±0.73μm；树枝化明胶微球呈多孔结构，明胶荧光微球原位包封的金纳米平均粒径为3.5±1.2nm。
5.根据权利要求1所述温敏树枝化明胶荧光微球，其特征在于：通过调节盐溶液的浓度，实现对微球温敏性能的调控。
6.一种权利要求1所述温敏树枝化明胶荧光微球的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)改性树枝化明胶的合成：
采用原料树枝化明胶作为初始原料，其结构式如下：
(2)反应物混合溶液制备：
将在所述步骤(1)中制备的改性树枝化明胶在不低于40℃恒温水浴中溶解，得到树枝化明胶水溶液；将树枝化明胶水溶液、光交联引发剂2959溶液和氯金酸(HAuCl4·4H2O)溶液混合，搅拌均匀，得到反应物混合溶液，备用；在所制备的反应物混合溶液中，改性树枝化明胶的质量百分比浓度为5-20wt％，氯金酸的质量摩尔浓度为1-10mM，光交联引发剂2959的质量百分比浓度为0.05-3.00wt％；
(3)交联聚合反应制备树枝化明胶荧光微球：
选择聚二甲基硅氧烷(PDMS)为芯片的流动聚焦型微流控装置，以在所述步骤(2)中得到的反应物混合溶液作为分散相，将含表面活性剂的质量百分为0.1～2wt％的表面活性剂和氟油7500混合液作为连续相，按照微流控芯片的使用要求，设置分散相和连续相流速，使液体的产生处于能产生均匀液滴的流体条件范围；使分散相和连续相两相相遇后，分散相被连续相剪切成均匀液滴；然后经紫外光辐照，使液滴发生原位光交联聚合反应，形成微凝胶网络，固定了液滴的球形形貌；同时树枝化明胶将氯金酸原位还原为金纳米粒子，从而通过“一步法”制备金纳米簇树枝化明胶微球，得到固化好的树枝化明胶微球；
(4)后处理：
将在所述步骤(3)中固化好的树枝化明胶微球收集，依次用超纯水、无水乙醇反复清洗干净，去除树枝化明胶微球表面多余的连续相溶液，将微球分散于超纯水中保存，或将微球冷冻干燥后保存。
7.根据权利要求6所述温敏树枝化明胶荧光微球的制备方法，其特征在于：在所述步骤(1)中，原料树枝化明胶溶解完全，制备原料树枝化明胶质量百分比浓度为5-10wt％的树枝化明胶混合溶液；
或者，在所述步骤(1)中，按照树枝化明胶氨基与甲基丙烯酸酐的摩尔比为1:20-1:25的比例进行投料。
8.根据权利要求6所述温敏树枝化明胶荧光微球的制备方法，其特征在于：在所述步骤(2)中，在所制备的反应物混合溶液中，改性树枝化明胶的质量百分比浓度为5-20wt％，氯金酸的质量摩尔浓度为1-10mM，光交联引发剂2959的质量百分比浓度为0.1-3wt％。
9.根据权利要求6所述温敏树枝化明胶荧光微球的制备方法，其特征在于：在所述步骤(3)中，将含表面活性剂的质量百分为1～2wt％的表面活性剂和氟油7500混合液作为连续相；
或者，在所述步骤(3)中，设置连续相流速为200～400μL/h，分散相流速为30～40μL/h。
10.一种权利要求1所述温敏树枝化明胶荧光微球的应用，其特征在于：应用于癌症治疗的药物、生物催化工艺、药物控释过程、细胞培养材料和生物传感材料。
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Citations (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4232117A (en) * | 1977-02-14 | 1980-11-04 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Photographic light-sensitive materials having improved film physical properties |
| CN1295267A (zh) * | 1999-11-08 | 2001-05-16 | 柯尼卡株式会社 | 卤化银乳液和卤化银彩色照相材料 |
| EP1107058A2 (en) * | 1999-11-30 | 2001-06-13 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Method of reading an image, method of forming a color image, device for forming a color image, silver halide color photosensitive material, and a device for processing a photosensitive material |
| US20040077859A1 (en) * | 1998-12-28 | 2004-04-22 | Albert Waer Mark Jozef | Immunosuppressive effects of pteridine derivatives |
| JP2004310011A (ja) * | 2003-03-11 | 2004-11-04 | Fuji Photo Film Co Ltd | ハロゲン化銀乳剤及びその製造方法 |
| JP2005099768A (ja) * | 2003-08-27 | 2005-04-14 | Fuji Photo Film Co Ltd | 熱現像感光材料および画像形成方法 |
| JP2005157301A (ja) * | 2003-10-31 | 2005-06-16 | Fuji Photo Film Co Ltd | 熱現像感光材料を用いた画像形成方法 |
| JP2006091180A (ja) * | 2004-09-21 | 2006-04-06 | Fuji Photo Film Co Ltd | 熱現像感光材料 |
| CN103451313A (zh) * | 2013-09-27 | 2013-12-18 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种基因芯片的金沉积检测方法 |
| CN103756228A (zh) * | 2013-12-17 | 2014-04-30 | 华中科技大学 | 自驱动调光装置及其制备方法 |
| CN104829851A (zh) * | 2015-04-24 | 2015-08-12 | 山东省科学院能源研究所 | 一种精确控制粒径的单分散明胶栓塞微球的制备方法 |
| CN105651774A (zh) * | 2016-02-26 | 2016-06-08 | 湖北大学 | 一种荧光纳米金簇凝胶及其制备方法 |
| CN106620826A (zh) * | 2016-11-04 | 2017-05-10 | 华中科技大学 | 一种可长期自显影的温敏血管栓塞材料及其制备方法 |
| WO2017143024A2 (en) * | 2016-02-16 | 2017-08-24 | President And Fellows Of Harvard College | Pathogen vaccines and methods of producing and using the same |
| CN110003408A (zh) * | 2019-03-13 | 2019-07-12 | 上海大学 | 生物相容性多孔冷冻凝胶微球及其制备方法 |
| CN110078947A (zh) * | 2019-04-25 | 2019-08-02 | 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 | 一种复合凝胶微球的制备方法、复合凝胶微球及其应用 |
| CN110183595A (zh) * | 2019-03-13 | 2019-08-30 | 上海大学 | 烷氧醚树形聚合物/明胶复合冷冻凝胶、其制备方法及应用 |
| CN111793238A (zh) * | 2020-06-01 | 2020-10-20 | 上海大学 | 胶原蛋白/树枝化聚合物复合凝胶、其制备方法和应用 |
-
2022
- 2022-05-16 CN CN202210526781.2A patent/CN115232477B/zh active Active
Patent Citations (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4232117A (en) * | 1977-02-14 | 1980-11-04 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Photographic light-sensitive materials having improved film physical properties |
| US20040077859A1 (en) * | 1998-12-28 | 2004-04-22 | Albert Waer Mark Jozef | Immunosuppressive effects of pteridine derivatives |
| CN1295267A (zh) * | 1999-11-08 | 2001-05-16 | 柯尼卡株式会社 | 卤化银乳液和卤化银彩色照相材料 |
| EP1107058A2 (en) * | 1999-11-30 | 2001-06-13 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Method of reading an image, method of forming a color image, device for forming a color image, silver halide color photosensitive material, and a device for processing a photosensitive material |
| JP2004310011A (ja) * | 2003-03-11 | 2004-11-04 | Fuji Photo Film Co Ltd | ハロゲン化銀乳剤及びその製造方法 |
| US20050032007A1 (en) * | 2003-03-11 | 2005-02-10 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Silver halide emulsion and method of preparing the same |
| JP2005099768A (ja) * | 2003-08-27 | 2005-04-14 | Fuji Photo Film Co Ltd | 熱現像感光材料および画像形成方法 |
| JP2005157301A (ja) * | 2003-10-31 | 2005-06-16 | Fuji Photo Film Co Ltd | 熱現像感光材料を用いた画像形成方法 |
| JP2006091180A (ja) * | 2004-09-21 | 2006-04-06 | Fuji Photo Film Co Ltd | 熱現像感光材料 |
| CN103451313A (zh) * | 2013-09-27 | 2013-12-18 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种基因芯片的金沉积检测方法 |
| CN103756228A (zh) * | 2013-12-17 | 2014-04-30 | 华中科技大学 | 自驱动调光装置及其制备方法 |
| CN104829851A (zh) * | 2015-04-24 | 2015-08-12 | 山东省科学院能源研究所 | 一种精确控制粒径的单分散明胶栓塞微球的制备方法 |
| WO2017143024A2 (en) * | 2016-02-16 | 2017-08-24 | President And Fellows Of Harvard College | Pathogen vaccines and methods of producing and using the same |
| CN105651774A (zh) * | 2016-02-26 | 2016-06-08 | 湖北大学 | 一种荧光纳米金簇凝胶及其制备方法 |
| CN106620826A (zh) * | 2016-11-04 | 2017-05-10 | 华中科技大学 | 一种可长期自显影的温敏血管栓塞材料及其制备方法 |
| CN110003408A (zh) * | 2019-03-13 | 2019-07-12 | 上海大学 | 生物相容性多孔冷冻凝胶微球及其制备方法 |
| CN110183595A (zh) * | 2019-03-13 | 2019-08-30 | 上海大学 | 烷氧醚树形聚合物/明胶复合冷冻凝胶、其制备方法及应用 |
| CN110078947A (zh) * | 2019-04-25 | 2019-08-02 | 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 | 一种复合凝胶微球的制备方法、复合凝胶微球及其应用 |
| CN111793238A (zh) * | 2020-06-01 | 2020-10-20 | 上海大学 | 胶原蛋白/树枝化聚合物复合凝胶、其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| DZIMITROWICZ, A 等: "The influence of stabilizers on the production of gold nanoparticles by direct current atmospheric pressure glow microdischarge generated in contact with liquid flowing cathode", 《JOURNAL OF NANOPARTICLE RESEARCH》 * |
| 任英 等: "聚乙二醇/碳纳米管复合多孔凝胶的合成与表征", 《高校化学工程学报》 * |
| 边杰: "多功能复合水凝胶的制备、表征及应用", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库（电子期刊） 工程科技I辑》 * |
| 陈艳琼: "温敏树枝化聚合物/天然高分子复合水凝胶", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库（电子期刊） 工程科技I辑》 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115232477B (zh) | 2023-05-16 |
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