一种卡拉胶接枝苯硼酸疏水性纳米颗粒的制备方法技术

本发明专利技术属于生物功能材料领域，公开了一种卡拉胶接枝苯硼酸疏水性纳米颗粒的制备方法。该方法通过卡拉胶上的羟基与苯硼酸上的羧基结合形成酯基，将疏水性化合物接枝到卡拉胶多糖上来进行。亲水性的卡拉胶接上疏水性的苯硼酸，形成亲疏水性聚合物，然后利用超声波将其亲水的长碳骨架打断，在水溶液中，疏水端会排斥水分子而相互聚集，亲水端便包裹在疏水端外围，与水接触，从而形成内核是疏水性的苯硼酸外核是亲水性的卡拉胶的纳米粒子。该纳米粒子的粒径为60～100nm，粒子稳定、均匀，具有强疏水性，在水溶液中，不超声，静置，可以保持颗粒状态三个月以上。

Preparation method of carrageenan grafted benzene boric acid hydrophobic nanoparticles

The invention belongs to the field of biological functional materials, and discloses a preparation method of carrageenan grafted phenylboronic acid hydrophobic nanoparticles. The method combines hydroxyl groups on carrageenan with carboxyl groups on phenylboronic acid to form ester groups, and grafts hydrophobic compounds onto carrageenan polysaccharides. The hydrophilic carrageenan is bonded with hydrophobic phenylboric acid to form hydrophobic polymer. Then the hydrophilic long carbon skeleton is broken by ultrasonic wave. In aqueous solution, the hydrophobic end repels water molecules and aggregates with each other. The hydrophilic end is wrapped around the hydrophobic end and contacts with water, thus forming a hydrophobic phenylboronic acid whose core is hydrophobic. The outer core is a hydrophilic carrageenan nanoparticle. The particle size of the nanoparticles is 60-100 nm. The particles are stable, uniform and hydrophobic. In aqueous solution, the nanoparticles can remain in the state of particles for more than three months without ultrasound.

【技术实现步骤摘要】
一种卡拉胶接枝苯硼酸疏水性纳米颗粒的制备方法
本专利技术属于生物功能材料领域，特别涉及一种卡拉胶接枝苯硼酸疏水性纳米颗粒的制备方法。
技术介绍
纳米粒子是优良的药物和基因载体。当粒子直径在50-200nm范围内并且表面带有特异性基团时，能避免肝、肾或脾的分解和清理，在体内长时间循环；同时也能躲过免疫系统的识别，不会引发免疫反应。然而，很多单分散的纳米体系制备条件苛刻，制备方法也比较复杂，有时还会添加具有化学和生物毒性的化合物或活性物质来维持纳米粒子的稳定性和活性(Biodegradablenanoparticlesareexcellentvehicleforsitedirectedin-vivodeliveryofdrugsandvaccines,MahapartoA.,SinghK.,JournalofNanobiotechnology)。天然高分子如蛋白质和多糖通常在一级结构中具有特异性基团，并可以通过改变三级和四级结构调整材料表面的特异性基团分布同时它们还具有优良的生物相容性和生物可降解性，因此能够更好地作为生物材料进行使用。将天然高分子通过接枝疏水性化合物，使亲水性分子转变为两亲性，可形成纳米粒子，同时还可以使它们具有一定靶向性。这类纳米粒子作为药物和基因载体时，将它们输送到细胞和组织中，能够在靶向部位停留、聚集，将药物释放在靶向部位或促进免疫系统对靶向部位的病灶进行修复(AvneshKumari,SudeshKumarYadav,SubhashC.Yadav,Biodegradablepolymericnanoparticlesbaseddrugdeliverysystems,ColloidsandSurfacesB:Biointerfaces,75(2010):1-18)。因此，制备蛋白质和多糖纳米粒子是药物载体研究具有潜力的一个方向。卡拉胶是一类具有线性、带硫酸基团的阴离子亲水性多糖，从角叉菜(Chondrus)、麒麟菜(Eucheuma)、杉藻(Gigartina)及沙菜(Hypena)等多种红藻中提取而来。其来源丰富、可再生且无污染。卡拉胶的单元结构是由1,3-β-D-吡喃半乳糖和1,4-α-D-吡喃半乳糖通过α-1,3-糖苷键和β-1,4-糖苷键交替构成。常见的商业化卡拉胶主要是κ-、ι-和λ-卡拉胶。它们的不同点是结构单元中带有的硫酸基团个数和位置具有差异。卡拉胶在水溶液中具有形成凝胶的性质，多作为粘稠剂、悬浮剂、凝胶剂、乳化剂和稳定剂，用于食品行业如果冻、果汁饮料、牛奶布丁、婴儿奶制品、面包、人造蛋白质和保健食品等领域；同时，卡拉胶还应用于化工行业，如牙膏、润肤制品、洗涤剂、空气清新剂、水彩颜料、陶瓷制品等领域，以及医药行业如缓释胶囊/片剂、微生物培养基、固定化酶等方面(TetsuyaTosa,TadashiSato,TakaoMori,KozoYamamoto,IsaoTakata,YutakaNishidaandIchiroChibata,Immobilizationofenzymesandmicrobialcellsusingcarrageenanasmatrix,BiotechnologyandBioengineering,21(1979):1697-1709)。有研究发现卡拉胶具有特殊的医疗效果,它对许多病毒病原，如疱疹病毒、HIV、粘液病毒、棒状病毒、乳头瘤病毒等具有广谱抑制作用(ChristopherB.Buck,CynthiaD.Thompson,JeffreyN.Roberts,MartinMuller,DouglasR.Lowy,JohnT.Schiller,CarrageenanIsaPotentInhibitorofPapillomavirusInfection,PLoSPathogens,2.7(2006):671-680)；同时它对免疫系统有刺激作用，能促进、加速免疫细胞分泌特定因子，加速病症的修复、推进治疗过程。此外，卡拉胶也具有抗胃蛋白酶活性、抗凝血性和抗血栓活性等。卡拉胶在生物材料领域的应用，多以致炎剂的形式用于建立炎症模型，在药物递送方面，可制成片剂或纳米/微米级凝胶剂，对药物实现控释作用(LiangLi,RuiNi,YangShao,ShiruiMao,Carrageenananditsapplicationsindrugdelivery,CarbohydratePolymers,103(2014):1-11)。其在生物医用材料方面的应用潜力仍有待开发。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点与不足，根据以上关于卡拉胶的亲水性质和应用特点，本专利技术的首要目的在于提供一种卡拉胶接枝苯硼酸疏水性纳米颗粒的制备方法。该方法通过卡拉胶上的羟基与苯硼酸上的羧基结合形成酯基，将疏水性化合物接枝到卡拉胶多糖上来进行。反应简单，操作便捷。得到的纳米粒粒径60-100nm，粒子稳定、均匀。本专利技术另一目的在于提供上述方法制备的卡拉胶接枝苯硼酸疏水性纳米颗粒。本专利技术另一目的在于提供上述卡拉胶接枝苯硼酸疏水性纳米颗粒在生物医学材料中的应用，包括生物材料、组织工程、康复工程等领域。本专利技术的目的通过下述方案实现：一种卡拉胶接枝苯硼酸疏水性纳米颗粒的制备方法，其主要包括以下步骤：(1)将卡拉胶溶于溶剂M中得到溶液A；将4-羧基-3-氟苯硼酸(FPBA)和4-二甲氨基吡啶(DMAP)溶于溶剂N中形成溶液B；将N,N'-二环己基碳二亚胺(DCC)溶于溶剂P中形成溶液C；(2)将步骤(1)中的溶液B加入到溶液A中形成混合溶液，然后再向混合溶液中加入溶液C进行反应，反应结束后将所得反应液用醇沉淀，然后将所得沉淀用水洗，重复醇沉水洗3～5次后，向所得固体中加水透析，然后超声处理再冷冻干燥即得卡拉胶接枝苯硼酸疏水性纳米颗粒。步骤(1)中所述的卡拉胶优选为κ-卡拉胶、ι-卡拉胶和λ-卡拉胶；步骤(1)中所述的溶剂M、N和P分别独立地为无水甲酰胺(FA)、无水二甲基亚砜(DMSO)、无水二氯甲烷中的一种；步骤(1)中所述的溶液A中卡拉胶的浓度为1～100g/L，优选为3～5g/L；步骤(1)中所述的溶液B中4-羧基-3-氟苯硼酸(FPBA)和4-二甲氨基吡啶(DMAP)的质量比为10～50：1～10；步骤(1)中所述的溶液B中4-羧基-3-氟苯硼酸(FPBA)的浓度为2.5～12.5g/L；优选为7.35g/L步骤(1)中所述的溶液C中N,N'-二环己基碳二亚胺(DCC)的浓度为10～200g/L；优选为41.2g/L；步骤(2)中所述的溶液A、溶液B和溶液C的用量满足溶液A、溶液B和溶液C的体积比为10～100：40：10；步骤(2)中所述的反应是指在10～500r/min的搅拌速度下，在0～25℃反应1～48h；优选在100r/min、15℃反应18h；反应式如下所示：步骤(2)中所述的醇沉是指向反应液中加入无水乙醇进行沉淀；步骤(2)中所述的加水透析是指每1g的固体对应加入1～10L的水，所述的透析是指用10kDa纤维素透析袋透析，每8h换次水，透析3天；步骤(2)中所述的超声是指在200～500W的功率下超声处理10～40min，优选在300W功率下超声处理30min；一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种卡拉胶接枝苯硼酸疏水性纳米颗粒的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)将卡拉胶溶于溶剂M中得到溶液A；将4‑羧基‑3‑氟苯硼酸和4‑二甲氨基吡啶溶于溶剂N中形成溶液B；将N,N'‑二环己基碳二亚胺溶于溶剂P中形成溶液C；(2)将步骤(1)中的溶液B加入到溶液A中形成混合溶液，然后再向混合溶液中加入溶液C进行反应，反应结束后将所得反应液用醇沉淀，然后将所得沉淀用水洗，重复醇沉水洗3～5次后，向所得固体中加水透析，然后超声处理再冷冻干燥即得卡拉胶接枝苯硼酸疏水性纳米颗粒。

【技术特征摘要】
1.一种卡拉胶接枝苯硼酸疏水性纳米颗粒的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)将卡拉胶溶于溶剂M中得到溶液A；将4-羧基-3-氟苯硼酸和4-二甲氨基吡啶溶于溶剂N中形成溶液B；将N,N'-二环己基碳二亚胺溶于溶剂P中形成溶液C；(2)将步骤(1)中的溶液B加入到溶液A中形成混合溶液，然后再向混合溶液中加入溶液C进行反应，反应结束后将所得反应液用醇沉淀，然后将所得沉淀用水洗，重复醇沉水洗3～5次后，向所得固体中加水透析，然后超声处理再冷冻干燥即得卡拉胶接枝苯硼酸疏水性纳米颗粒。2.根据权利要求1所述的卡拉胶接枝苯硼酸疏水性纳米颗粒的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的卡拉胶为κ-卡拉胶、ι-卡拉胶和λ-卡拉胶；步骤(1)中所述的溶剂M、N和P分别独立地为无水甲酰胺、无水二甲基亚砜、无水二氯甲烷中的一种。3.根据权利要求1所述的卡拉胶接枝苯硼酸疏水性纳米颗粒的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的溶液A中卡拉胶的浓度为1～100g/L；步骤(1)中所述的溶液B中4-羧基-3-氟苯硼酸和4-二甲氨基吡啶的质量比为10～50：1～10；步骤(1)中所述的溶液B中4-羧基-3-氟苯硼酸的浓度为2.5～...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛萱，罗磊，汤顺清，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：广东,44