CN115260508B - 一种zif-8以及谷胱甘肽响应型空心微球的制备方法 - Google Patents
一种zif-8以及谷胱甘肽响应型空心微球的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种ZIF‑8以及谷胱甘肽响应型空心微球的制备方法，该空心微球首先利用2‑甲基咪唑与六水合硝酸锌的配位作用，以及独创的加入配比和方式，合成了形貌均匀且大小可调控的ZIF‑8纳米颗粒。然后，利用磷酸基团与金属离子的强力配位作用在ZIF‑8表面形成一层配位膜，并且磷酸基团电离出的氢离子能够刻蚀原本实心的ZIF‑8纳米颗粒制备出空心微球。利用谷胱甘肽与金属离子之间更强的配位作用，使该空心微球分解，证明该空心微球能够响应谷胱甘肽。本发明完全利用小分子制备了空心微球，避免了高聚物囊泡制备过程中繁琐的操作，制备过程简便易于操作，并且该空心微球能够在生物体中快速降解并代谢出体外。
Description
技术领域
本发明属于生物材料技术领域，涉及一种ZIF-8以及谷胱甘肽响应型空心微球的制备方法。
背景技术
癌症仍是困扰当代医学的一大难题，在治疗中通常通过外科手术切除实体瘤并伴随着化学疗法及放射线治疗共同治疗的。化学疗法和放射线治疗通常在杀死癌细胞的同时也存在着损伤正常的细胞的问题。而靶向治疗所对应的纳米药物可以通过EPR效应聚集在肿瘤细胞当中，但是目前能够输送药物分子的空心囊泡结构的研究集中在高分子聚合物领域，高分子囊泡在细胞中具有难降解的问题，从而导致药物输送效率低。
肿瘤细胞内部呈现出酸性(pH＝4.5-6.5)，并且具有高浓度的谷胱甘肽表达。通过配位键结合在一起的小分子配合物容易被谷胱甘肽所分解，因此构建易分解的由小分子组成的空心囊泡是提高药物输送效率的方法之一。在这里，以ZIF-8为模板制备的空心微球，可以相应谷胱甘肽，更容易在肿瘤细胞中分解，以提高纳米药物的疗效。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种ZIF-8以及谷胱甘肽响应型空心微球的制备方法，详细记载了一种均匀的大小可控的ZIF-8(2-甲基咪唑锌盐MOF材料)合成方案及以ZIF-8为模板的空心微球的制备方法。
技术方案
一种ZIF-8的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将2-甲基咪唑和六水合硝酸锌分别溶解在甲醇中，得到配置好的2-甲基咪唑甲醇溶液和六水合硝酸锌甲醇溶液；
2)将配置好的六水合硝酸锌甲醇溶液分次加入到二甲基咪唑甲醇溶液中，静置1.5-5小时，得到ZIF-8粗产物；
3)将得到的ZIF-8粗产物，使用离心机离心弃去上清液，将所得固体使用超声分散在甲醇中，并重复上述操作多次，得到ZIF-8；
其中ZIF-8的平均粒径通过步骤2)中六水合硝酸锌甲醇溶液的加入次数以及每次加入之间的时间间隔进行控制，控制策略如下：
加入次数越多平均粒径越小，作为优选，加入次数为2次；每次加入之间的时间间隔越长平均粒径越小，时间间隔为10秒。
所述步骤1)中，二甲基咪唑甲醇溶液的摩尔浓度为0.1-0.3mol/L，作为优选，其摩尔浓度为0.2mol/L，六水合硝酸锌甲醇溶液的摩尔浓度为0.1-0.3mol/L，作为优选，其摩尔浓度为0.1mol/L。
所述步骤2)中，六水合硝酸锌甲醇溶液与2-甲基咪唑甲醇溶液的总体积比可以为1:1到1:2，作为优选，其体积比为1.5∶2。
所述步骤1中，六水合硝酸锌甲醇溶液使用注射器分次注入二甲基咪唑甲醇溶液中。
一种利用ZIF-8制备谷胱甘肽响应型空心微球的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.制备ZIF-8甲醇分散液：将ZIF-8分散在甲醇中，每2mg的ZIF-8纳米颗粒分散在2mL甲醇中，得到ZIF-8甲醇分散液；
S2.制备以ZIF-8为模板的空心微球：将ZIF-8甲醇分散液稀释在水中，随后加入含有多个磷酸基团的分子，在室温下搅拌反应0.5-2小时，得到反应产物；每2mL的ZIF-8甲醇分散液中加8mL去离子水；每2mL ZIF-8分散液加入10-40mg含有磷酸基团的分子；
将反应产物，使用离心机离心，弃去上清液，将所得固体使用超声分散在甲醇中，并重复上述操作2次，获得空心微球甲醇分散液；每2mg固体分散在2mL甲醇中；
S3.谷胱甘肽响应型的空心微球：配置5mg/mL的谷胱甘肽水溶液，将2mL空心微球甲醇分散液离心得到固体，并将其分散在1mL谷胱甘肽水溶液中，静置反应1小时；使用离心机离心5分钟，转速为6000r/min，制得谷胱甘肽响应型空心微球。
有益效果
本发明提出的一种ZIF-8以及谷胱甘肽响应型空心微球的制备方法，利用所合成的形貌均匀的ZIF-8模板以及含有多个磷酸根的分子制备了空心微球。该空心微球首先利用2-甲基咪唑与六水合硝酸锌的配位作用，以及独创的加入配比和方式，合成了形貌均匀且大小可调控的ZIF-8纳米颗粒。然后，利用磷酸基团与金属离子的强力配位作用在ZIF-8表面形成一层配位膜，并且磷酸基团电离出的氢离子能够刻蚀原本实心的ZIF-8纳米颗粒制备出空心微球。最后，利用谷胱甘肽与金属离子之间更强的配位作用，使该空心微球分解，证明该空心微球能够响应谷胱甘肽。
本发明的优点是：
1.本发明完全利用小分子制备了空心微球，避免了高聚物囊泡制备过程中繁琐的操作，制备过程简便易于操作，并且该空心微球能够在生物体中快速降解并代谢出体外。
2.本发明避免了直接使用含有致癌物二甲基咪唑的ZIF-8载药，作为纳米药物本身的安全性更高。
3.本发明利用谷胱甘肽与金属离子之间强力的配位作用，使空心微球分解，为空心微球载药治疗癌症提供了新的方法。
附图说明
图1为不同二甲基咪唑和六水合硝酸锌反应比例得到的ZIF-8纳米颗粒。
图2Zn(NO3)2甲醇溶液加入次数与ZIF-8纳米颗粒粒径之间的关系。
图3Zn(NO3)2甲醇溶液两次加入之间时间间隔与ZIF-8纳米颗粒粒径之间的关系。
图4为本发明实施例1所制备的ZIF-8的扫描电子显微镜以及所制备的植酸空心微球的扫描电子显微镜和透射电子显微镜图。
图5为本发明实施例2所制备的ZIF-8的扫描电子显微镜以及所制备的二乙烯三胺五甲叉膦酸空心微球的扫描电子显微镜和透射电子显微镜图。
图6为本发明实施例3所制备的ZIF-8的扫描电子显微镜以及所制备的己二胺四甲叉膦酸空心微球的扫描电子显微镜和透射电子显微镜图。
图7为本发明实施例4所制备的ZIF-8的扫描电子显微镜以及所制备的乙二胺四甲叉膦酸空心微球的扫描电子显微镜和透射电子显微镜图。
图8为本发明实施例5所制备的ZIF-8的扫描电子显微镜以及所制备的1,3,5-三(磷酸甲基)苯空心微球的扫描电子显微镜和透射电子显微镜图。
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
以下结合附图和具体实施例对本发明的内容作进一步的详细描述，下面将结合具体实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
一种谷胱甘肽响应型空心微球的制备方法如下：
步骤一：将0.82g二甲基咪唑和1.49g六水合硝酸锌分别溶解在50mL甲醇中，得到两种甲醇溶液；
步骤二：将配置好的六水合硝酸锌甲醇溶液1.5mL分两次(一次0.75mL)加入到二甲基咪唑甲醇溶液2mL中，并静置2小时，得到ZIF-8粗产物；
步骤三：将步骤二所得的ZIF-8粗产物，使用离心机离心5分钟，转速为6000r/min，弃去上清液，将所得固体使用超声分散在2mL甲醇中，并重复上述操作2次，最终将产物ZIF-8分散在2mL甲醇中；
步骤四：取步骤三所得的ZIF8甲醇分散液2mL，用去离子水稀释到10mL，加入10mg植酸(含有6个磷酸基团)，在室温下反应搅拌1小时；
步骤五：将步骤四所得的反应产物，使用离心机离心5分钟，转速为6000r/min，弃去上清液，将所得固体使用超声分散在2mL甲醇中，并重复上述操作2次，得到均匀的空心微球。
为了进一步验证该空心微球对谷胱甘肽的响应性，进行了如下实验，在上述得到的空心微球甲醇分散液离心得到固体，将其分散在1mL谷胱甘肽水溶液(浓度为5mg/mL)，静置反应1小时，即可见该分散液变为澄清，离心无固体，空心微球完全分解。
因此可以利用谷胱甘肽使得该空心微球解体，释放治疗药物。
实施例2
一种谷胱甘肽响应型空心微球的制备方法如下：
步骤一：将0.82g二甲基咪唑和1.49g六水合硝酸锌分别溶解在50mL甲醇中，得到两种甲醇溶液；
步骤二：将配置好的六水合硝酸锌甲醇溶液1.5mL分两次(一次0.75ml)加入到二甲基咪唑甲醇溶液2mL中，并静置2小时，得到ZIF-8粗产物；
步骤三：将步骤二所得的ZIF-8粗产物，使用离心机离心5分钟，转速为6000r/min，弃去上清液，将所得固体使用超声分散在2mL甲醇中，并重复上述操作2次，最终将产物ZIF-8分散在2mL甲醇中；
步骤四：取步骤三所得的ZIF8甲醇分散液2mL，用去离子水稀释到10mL加入25mg二乙烯三胺五甲叉膦酸(含有5个磷酸基团)，在室温下反应搅拌1小时；
步骤五：将步骤四所得的反应产物，使用离心机离心5分钟，转速为6000r/min，弃去上清液，将所得固体使用超声分散在2mL甲醇中，并重复上述操作2次，得到均匀的空心微球。
为了进一步验证该空心微球对谷胱甘肽的响应性，进行了如下实验，在上述得到的空心微球甲醇分散液离心得到固体，将其分散在1mL谷胱甘肽水溶液(浓度为5mg/mL)，静置反应1小时，即可见该分散液变为澄清，离心无固体，空心微球完全分解。
因此可以利用谷胱甘肽使得该空心微球解体，释放治疗药物。
实施例3
一种谷胱甘肽响应型空心微球的制备方法如下：
步骤一：将0.82g二甲基咪唑和1.49g六水合硝酸锌分别溶解在50mL甲醇中，得到两种甲醇溶液；
步骤二：将配置好的六水合硝酸锌甲醇溶液1.5mL分两次(一次0.75ml)加入到二甲基咪唑甲醇溶液2mL中，并静置2小时，得到ZIF-8粗产物；
步骤三：将步骤二所得的ZIF-8粗产物，使用离心机离心5分钟，转速为6000r/min，弃去上清液，将所得固体使用超声分散在2mL甲醇中，并重复上述操作2次，最终将产物ZIF-8分散在2mL甲醇中；
步骤四：取步骤三所得的ZIF8甲醇分散液2mL，用去离子水稀释到10mL加入30mg己二胺四甲叉膦酸(含有4个磷酸基团)，在室温下反应搅拌1小时；
步骤五：将步骤四所得的反应产物，使用离心机离心5分钟，转速为6000r/min，弃去上清液，将所得固体使用超声分散在2mL甲醇中，并重复上述操作2次，得到均匀的空心微球。
为了进一步验证该空心微球对谷胱甘肽的响应性，进行了如下实验，在上述得到的空心微球甲醇分散液离心得到固体，将其分散在1mL谷胱甘肽水溶液(浓度为5mg/mL)，静置反应1小时，即可见该分散液变为澄清，离心无固体，空心微球完全分解。
因此可以利用谷胱甘肽使得该空心微球解体，释放治疗药物。
实施例4
一种谷胱甘肽响应型空心微球的制备方法如下：
步骤一：将0.82g二甲基咪唑和1.49g六水合硝酸锌分别溶解在50mL甲醇中，得到两种甲醇溶液；
步骤二：将配置好的六水合硝酸锌甲醇溶液1.5mL分两次(一次0.75ml)加入到二甲基咪唑甲醇溶液2mL中，并静置2小时，得到ZIF-8粗产物；
步骤三：将步骤二所得的ZIF-8粗产物，使用离心机离心5分钟，转速为6000r/min，弃去上清液，将所得固体使用超声分散在2mL甲醇中，并重复上述操作2次，最终将产物ZIF-8分散在2mL甲醇中；
步骤四：取步骤三所得的ZIF8甲醇分散液2mL，用去离子水稀释到10mL加入40mg乙二胺四甲叉膦酸(含有4个磷酸基团)，在室温下反应搅拌1小时；
步骤五：将步骤四所得的反应产物，使用离心机离心5分钟，转速为6000r/min，弃去上清液，将所得固体使用超声分散在2mL甲醇中，并重复上述操作2次，得到均匀的空心微球。
为了进一步验证该空心微球对谷胱甘肽的响应性，进行了如下实验，在上述得到的空心微球甲醇分散液离心得到固体，将其分散在1mL谷胱甘肽水溶液(浓度为5mg/mL)，静置反应1小时，即可见该分散液变为澄清，离心无固体，空心微球完全分解。
因此可以利用谷胱甘肽使得该空心微球解体，释放治疗药物。
实施例5
一种谷胱甘肽响应型空心微球的制备方法如下：
步骤一：将0.82g二甲基咪唑和1.49g六水合硝酸锌分别溶解在50mL甲醇中，得到两种甲醇溶液；
步骤二：将配置好的六水合硝酸锌甲醇溶液1.5mL分两次(一次0.75ml)加入到二甲基咪唑甲醇溶液2mL中，并静置2小时，得到ZIF-8粗产物；
步骤三：将步骤二所得的ZIF-8粗产物，使用离心机离心5分钟，转速为6000r/min，弃去上清液，将所得固体使用超声分散在2mL甲醇中，并重复上述操作2次，最终将产物ZIF-8分散在2mL甲醇中；
步骤四：取步骤三所得的ZIF8甲醇分散液2mL，用去离子水稀释到10mL加入20mg1,3,5-三(磷酸甲基)苯(含有3个磷酸基团)，在室温下反应搅拌1小时；
步骤五：将步骤四所得的反应产物，使用离心机离心5分钟，转速为6000r/min，弃去上清液，将所得固体使用超声分散在2mL甲醇中，并重复上述操作2次，得到均匀的空心微球。
为了进一步验证该空心微球对谷胱甘肽的响应性，进行了如下实验，在上述得到的空心微球甲醇分散液离心得到固体，将其分散在1mL谷胱甘肽水溶液(浓度为5mg/mL)，静置反应1小时，即可见该分散液变为澄清，离心无固体，空心微球完全分解。
因此可以利用谷胱甘肽使得该空心微球解体，释放治疗药物。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种利用ZIF-8制备谷胱甘肽响应型空心微球的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.制备ZIF-8甲醇分散液：将ZIF-8分散在甲醇中，每2mg的ZIF-8纳米颗粒分散在2mL甲醇中，得到ZIF-8甲醇分散液；
S2.制备以ZIF-8为模板的空心微球：将ZIF-8甲醇分散液稀释在水中，随后加入含有多个磷酸基团的分子，在室温下搅拌反应0.5-2小时，得到反应产物；每2mL的ZIF-8甲醇分散液中加8mL去离子水；每2mL ZIF-8分散液加入10-40mg含有磷酸基团的分子；
将反应产物，使用离心机离心，弃去上清液，将所得固体使用超声分散在甲醇中，并重复上述操作2次，获得空心微球甲醇分散液；每2mg固体分散在2mL甲醇中；制得谷胱甘肽响应型空心微球；
所述ZIF-8的制备方法是按照以下步骤制得：
1)将2-甲基咪唑和六水合硝酸锌分别溶解在甲醇中，得到配置好的2-甲基咪唑甲醇溶液和六水合硝酸锌甲醇溶液；
2)将配置好的六水合硝酸锌甲醇溶液分次加入到二甲基咪唑甲醇溶液中，静置1.5-5小时，得到ZIF-8粗产物；
3)将得到的ZIF-8粗产物，使用离心机离心弃去上清液，将所得固体使用超声分散在甲醇中，并重复上述操作多次，得到ZIF-8；
其中ZIF-8的平均粒径通过步骤2)中六水合硝酸锌甲醇溶液的加入次数以及每次加入之间的时间间隔进行控制，控制策略如下：
加入次数越多平均粒径越小，加入次数为2次；每次加入之间的时间间隔越长平均粒径越小，时间间隔为10秒。
2.根据权利要求1所述利用ZIF-8制备谷胱甘肽响应型空心微球的方法，其特征在于：所述步骤1)中，二甲基咪唑甲醇溶液的摩尔浓度为0.1-0.3mol/L；六水合硝酸锌甲醇溶液的摩尔浓度为0.1-0.3mol/L。
3.根据权利要求2所述利用ZIF-8制备谷胱甘肽响应型空心微球的方法，其特征在于：所述步骤2)中，六水合硝酸锌甲醇溶液与2-甲基咪唑甲醇溶液的总体积比为1:1到1:2。
4.根据权利要求1所述利用ZIF-8制备谷胱甘肽响应型空心微球的方法，其特征在于：所述步骤1)中，六水合硝酸锌甲醇溶液使用注射器分次注入二甲基咪唑甲醇溶液中。
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| GR01 | Patent grant | ||
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