一种光活性纳米复合物及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种光活性纳米复合物及其制备方法与应用，该纳米复合物包括核酸分子和阳离子聚合物，阳离子聚合物由正电性链段、亲水性链段和光敏性链段组成，光敏性链段为螺吡喃链段；制备方法是将阳离子聚合物溶液置于紫外光下照射，然后与核酸分子混合，静置即得。本发明专利技术的优点是通过阳离子聚合物与带负电的核酸分子的自发相互作用形成光活性纳米复合物，制备方法、过程简单，既可以作为光控开关又可以作为光敏剂，在指导疾病诊疗与光动力治疗领域有广泛前景。

Photoactive nano composite and preparation method and application thereof

The invention discloses a photoactive nanocomposite and its preparation method and application. The nanocomposite consists of nucleic acid molecules and cationic polymers. The cationic polymer consists of a positive chain segment, a hydrophilic segment and a photosensitive chain section. The photosensitive chain is a spiropran segment, and the preparation method is a cationic polymer solution. It was irradiated under ultraviolet light, then mixed with nucleic acid molecules and placed in a static state. The advantage of the invention is to form a light active nanocomposite by the spontaneous interaction of the cationic polymer and the negative electric nucleic acid molecule. The preparation method and process are simple. It can be used as light control switch and as photosensitizer. It has broad prospects in the field of guidance for diagnosis and treatment of disease and photodynamic therapy.

【技术实现步骤摘要】
一种光活性纳米复合物及其制备方法与应用
本专利技术属于高分子化学与生物医学工程领域，具体涉及一种光活性纳米复合物及其制备方法与应用。
技术介绍
光动力治疗是指在光敏剂与分子氧的参与下，由合适波长的光源辐照产生活性氧从而破坏病变组织达到治愈效果的微创疗法。活性氧类型主要有：超氧阴离子、羟基自由基、脂质过氧化自由基和单线态氧(1O2)。单线态氧(1O2)是分子氧的单重激发态，其可以通过光敏剂(PS)和三线态基态氧(3O2)之间的细胞代谢或光敏化在哺乳动物细胞的线粒体中产生。由于其氧化能力强，容易通过细胞膜扩散，因此在光动力治疗领域中，1O2已经受到越来越多的关注。然而，光动力治疗因为光敏剂的性质，如水溶性和生物相容性较差，易于漂白而不能有效指导诊疗，发展受到诸多阻碍。目前已经报道了许多用于克服光敏剂以上缺点提高疗效的方法，其中通过纳米手段构建1O2可控生成光敏剂系统受到越来越多的关注。但是，这些光敏剂系统进入体内之后通常导致机体化学环境的剧烈改变，从而导致严重的毒性；同时，这些光敏剂系统不能有效控制1O2的产生，这会带来额外的光化学毒性，即：患者治疗之后光敏剂不能及时排除体外或是及时关闭1O2产生状态，患者需要在黑暗状态下生活一段时间，给患者的生活带来严重不便。现阶段仅有极少文献报道关于运用二芳基乙烯作为光控开关分子、传统卟啉作为光敏剂来构建可控生成1O2的复合型光敏剂系统。但上述复合型光敏剂系统却存在制备复杂、水溶性差、生理环境下稳定性低等问题，从而限制了其在光动力治疗领域的进一步应用。由此可见，构建可控生成1O2的光敏系统仍然是目前面临的极大挑战。专利技术内容专利技术目的：本专利技术的第一目的是提供一种含有螺吡喃链段的具有光活性且能够控制1O2生成与否可逆循环的纳米复合物；本专利技术的第二目的是提供该复合物的制备方法；本专利技术的第三目的是提供该光活性纳米复合物在活性氧可逆调控方面的应用。技术方案：本专利技术所述的光活性纳米复合物，包括核酸分子和阳离子聚合物，所述阳离子聚合物由正电性链段、亲水性链段和光敏性链段组成；所述光敏性链段为螺吡喃链段。其中，所述阳离子聚合物与核酸分子的质量比为15～60:1；优选的，阳离子聚合物与核酸分子的质量比为20～40:1。所述阳离子聚合物由摩尔百分比均为5～50％的正电性链段、亲水性链段和光敏性链段组成，三者之和为100％。本专利技术采用的正电性链段包括烷基伯胺、烷基仲胺、烷基季铵盐或烷基咪唑，其中所述烷基为C1～C18链，含有0～6个杂原子，在细胞试验中优选烷基咪唑，因为它可以促进纳米粒子溶酶体逃逸；在试管试验中优先烷基胺，因为它压缩核酸分子的能力更好；本专利技术采用的亲水性链段包括聚乙二醇链段、乙烯吡咯烷酮、水溶性丙烯酰胺、乙烯醇、甜菜碱类、甲基丙烯酸羟丙酯或丙烯酸羟丙酯，优选采用聚乙二醇链段。聚乙二醇链段的封端为H或甲基，聚合度n为3～110，在细胞试验中聚乙二醇链段的作用有两个：第一在纳米颗粒的表面吸附水层，避免与蛋白的相互作用；第二它可以自由伸展，提供位阻，防止与蛋白相互作用。本专利技术制备光活性纳米复合物的方法包括以下步骤：将阳离子聚合物溶液置于紫外光下照射，然后与所述核酸分子混合，静置，得到光活性纳米复合物。其中，所述静置时间为15～120min，优选为20min。所述阳离子聚合物溶液的制备步骤为：(1)制备Boc基团保护的阳离子聚合物PBHPS，干燥得到固体；(2)将固体溶解、冷却，滴加三氟乙酸或盐酸与1，4-二氧六环的混合液或盐酸与四氢呋喃的混合液，反应后置于缓冲溶液中透析，得到脱除Boc-的阳离子聚合物。步骤(2)中，所述固体反应0.5～24h，所述缓冲溶液的pH为6.8～7.4。为了更快去除反应体系中的溶剂，步骤(2)中固体反应后在置于缓冲溶液前向溶液中通入惰性气体。由于咪唑的Boc保护基对于存在三氟乙酸的酸性环境极其敏感，因此，0.5h及以上的反应能确保脱保护反应完成，不需要反应24h以节约时间。其中，三氟乙酸反应较快，时间0.5h及以上；盐酸与1，4-二氧六环的混合液或盐酸与四氢呋喃的混合液反应时间需延长。优选的，步骤(2)中所述缓冲溶液为HEPES缓冲溶液、PBS缓冲溶液、Bis-Tris缓冲溶液、PIPES缓冲溶液或MOPS缓冲溶液。本专利技术所述光活性纳米复合物在活性氧可逆调控方面的应用。专利技术原理：利用阳离子聚合物与带负电的核酸分子通过正电性链段与带负电的核酸分子之间的静电相互作用、螺吡喃链段经紫外光照后产生MC分子的大平面共轭π-π相互作用及MC分子之间两性离子相互作用等形成光活性纳米复合物。其中，含有的光响应性螺吡喃链段在紫外光(λ1<420nm)照射下能够开环，可见光(λ2>450nm)或黑暗状态下能够闭环，在开环与闭环的切换过程中可以实现螺吡喃荧光与1O2产生的“开”或“关”，因此可以通过给予光活性纳米复合物不同波长光照，实现活性氧的可逆调控。有益效果：与现有技术相比，本专利技术的显著优点为：通过特定的阳离子聚合物与带负电的核酸分子的自发相互作用形成光活性纳米复合物，不仅制备方法、过程简单，更重要的是不需要额外引入光敏剂，其自身所含有的光活性物质既可以作为光控开关又可以作为光敏剂；同时，该纳米粒子生物相容性良好，具有较优异的抗疲劳性质与稳定性，在不同波长光照条件下可同时实现荧光成像与1O2生成的“开”或“关”的可逆调控，可有效降低光敏剂体系额外的光毒性，因此在指导疾病诊疗与光动力治疗领域具有广泛的应用前景。附图说明图1为阳离子聚合物的制备工艺流程图；图2为光活性纳米复合物的制备工艺流程图；图3为单体SPMA的制备工艺流程图；图4为1-(2-羟乙基)-2,3,3-三甲基-3H-吲哚鎓溴化物在CDCl3中的1HNMR图；图5为9,9,9a-三甲基-2,3,9,9a-四氢-恶唑[3,2-a]吲哚在CDCl3中的1HNMR图；图6为2-(3',3'-二甲基-6-硝基-3'H-螺-[苯并吡喃-2,2'-吲哚]基)乙醇在CDCl3中的1HNMR图；图7为1'-(2-甲基丙烯酰氧乙基)-3',3'-二甲基-6-硝基-螺(2H-1-苯并吡喃-2',2'-吲哚啉)在CDCl3中的1HNMR图；图8为单体Boc-HMA的制备工艺流程图；图9为甲基丙烯组胺酰胺在D2O中的1HNMR图；图10为甲基丙烯组胺酰胺在D2O中的13CNMR图；图11为Boc保护甲基丙烯组胺酰胺在CDCl3中的1HNMR图；图12为Boc保护甲基丙烯组胺酰胺在CDCl3中的13CNMR图；图13为Boc保护聚合物PBHPS在CDCl3中的1HNMR图；图14为阳离子聚合物PHPS在D2O中的1HNMR图图15为脂溶性聚合物PBHPS的GPC表征结果图；图16为光活性纳米复合物DLS粒径测试结果图；图17为光活性纳米复合物形貌表征AFM测试结果图；图18为光活性纳米复合物AFM表征粒径分布图；图19为阳离子聚合物和光活性复合物的荧光发射光谱图；图20为阳离子聚合物溶液在不同紫外光照射时间处理条件下的紫外吸收光谱图；图21为阳离子聚合物溶液在不同可见光照射时间处理条件下的紫外吸收光谱图；图22为阳离子聚合物溶液在黑暗状态处理条件下的紫外吸收光谱图；图23为光活性纳米复合物溶液在不同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光活性纳米复合物，其特征在于：包括核酸分子和阳离子聚合物，所述阳离子聚合物由正电性链段、亲水性链段和光敏性链段组成，所述光敏性链段为螺吡喃链段。

【技术特征摘要】
1.一种光活性纳米复合物，其特征在于：包括核酸分子和阳离子聚合物，所述阳离子聚合物由正电性链段、亲水性链段和光敏性链段组成，所述光敏性链段为螺吡喃链段。2.根据权利要求1所述的光活性纳米复合物，其特征在于：所述阳离子聚合物与核酸分子的质量比为15～60:1。3.根据权利要求1所述的光活性纳米复合物，其特征在于：所述正电性链段、亲水性链段和光敏性链段的摩尔百分比均为5～50％，三者之和为100％。4.根据权利要求1所述的光活性纳米复合物，其特征在于：所述正电性链段包括烷基伯胺、烷基仲胺、烷基季铵盐或烷基咪唑，其中所述烷基为C1～C18链，含有0～6个杂原子；所述亲水性链段包括聚乙二醇链段、乙烯吡咯烷酮、水溶性丙烯酰胺、乙烯醇、甜菜碱类、甲基丙烯酸羟丙酯或丙烯酸羟丙酯。5.一种制备权利要求1所述光活性纳米复合物的方法，其特征在于包括以下步骤：将所述阳离子聚合物溶液置于紫外光下照射，与核酸分子混合，静置，得到光活性纳米复合物。6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯福德，季进凯，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32