一种近红外光热响应的功能化氧化石墨烯/透明质酸复合水凝胶的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种近红外光热响应的功能化氧化石墨烯/透明质酸复合水凝胶的制备方法，以酪胺封端的温敏性Pluronic三嵌段共聚物(Plu‑Tyr)功能化氧化石墨烯(GO)，获得可在生理条件下稳定分散的Plu‑Tyr/GO胶体粒子，以此为交联剂和光热元件分散于接枝酪胺基团的透明质酸(HA‑Tyr)溶液中，在辣根过氧化酶(HRP)催化下制备出交联速度和交联结构可控的光热响应的功能化氧化石墨烯/透明质酸复合水凝胶；制得的功能化氧化石墨烯/透明质酸复合水凝胶可以利用其中含有的GO装载抗癌药物，结合GO的近红外光热效应和Pluronic的温度响应性实现复合水凝胶对装载的药物分子光热响应性控制释放。

【技术实现步骤摘要】
一种近红外光热响应的功能化氧化石墨烯/透明质酸复合水凝胶的制备方法
本专利技术属于智能纳米复合水凝胶制备领域，特别涉及一种近红外光热响应的功能化氧化石墨烯/透明质酸复合水凝胶的制备方法。
技术介绍
智能型水凝胶是一类能够对外界刺激(温度、pH值、盐浓度、溶剂、化学物质、光、电场等)产生一系列敏感响应的水凝胶材料。由于光的强度和波长很容易控制，特别是波长在800nm左右的近红外光能很好的穿透人体生物组织且对人体无害。将具有近红外光热效应的纳米材料与温度敏感的水凝胶复合而制备的光热响应的复合水凝胶，经近红外光辐照后水凝胶中的光热纳米材料将吸收的近红外光能转化为热，导致温敏水凝胶基体发生温敏相变，从而产生体积和亲疏水性变化。因此，近红外光热响应的复合水凝胶在生物医药领域极具应用前景。石墨烯及其衍生物氧化石墨烯(GO)具有大的比表面积和平面结构，能够通过非共价键作用键合药物分子，提高药物的载药量，对一些芳香类的小分子药物具有超强的吸附能力，非常适合作为药物输运的载体。而石墨烯类纳米材料具有优异的光热性质，尤其对近红外光具有很强的吸收能力，与同样具有光热性质的金纳米棒和碳纳米管比较，石墨烯含量丰富，价格低廉，在未来大规模应用中更具优势。透明质酸是葡萄糖醛酸和N-乙酰氨基葡萄糖两种结构单元交替连接而成的一种直链线型阴离子粘多糖，具有良好的生物降解性、生物相容性、非毒性和非抗原性，广泛应用于生物医用领域。近年来氧化石墨烯/透明质酸复合材料引起了人们极大的研究兴趣。如利用PEI(专利技术专利CN104248764A)、亚烷基二胺(CN201210561306.5)、己二酸酰肼(CN102727901A)、壳聚糖(CN106236712A和CN104922675A)和多臂PEG(CN107625964A)等作为连接臂，通过化学键偶联的方法可将透明质酸接枝至氧化石墨烯表面形成氧化石墨烯/透明质酸纳米复合物，利用透明质酸优异的生物相容性和CD44靶向性可有效地降低氧化石墨烯的细胞毒性，用作纳米靶向药物控释载体。但这些工作仅限于对氧化石墨烯的功能化改性，并未涉及氧化石墨烯/透明质酸复合水凝胶的研究。如CN103980505A公开了透明质酸/氧化石墨烯纳米复合水凝胶的制备方法，将接枝酪胺的透明质酸直接溶解于氧化石墨烯PBS溶液中，通过辣根过氧化物酶和过氧化氢酶促交联制备复合水凝胶。该复合水凝胶表现出单一的pH响应性，可应用于罗丹明B的控制释放。虽然氧化石墨烯/透明质酸复合水凝胶已有相关研究报道，但其中仍有诸如下述问题在内的问题急需解决：(1)要制备结构和性能可控的氧化石墨烯/透明质酸复合水凝胶，首先要解决氧化石墨烯在水凝胶基体中均匀分散的问题。透明质酸是一种水溶性的阴离子多糖，氧化石墨烯在pH4～11范围内表面带负电荷，表现出较强的疏水性。直接将未功能化的氧化石墨烯分散于透明质酸溶液中，氧化石墨烯和透明质酸间由于静电排斥无法有效地形成相互作用，氧化石墨烯不可避免地在透明质酸溶液中发生疏水聚集，无法实现对凝胶结构和性能的控制，从而导致材料性能的可重复性差；(2)透明质酸本身无温度响应性，复合水凝胶不能有效地对氧化石墨烯的光热效应表现出敏感的响应性；(3)复合水凝胶在透明质酸降解后，水凝胶中残存的未功能化的氧化石墨烯将直接暴露于生理条件下发生聚集，存在致癌和致畸变的潜在危害，作为药物输送载体存在明显的弱点。因此，有必要引入一种温度响应的聚合物，有效地功能化氧化石墨烯，在保证氧化石墨烯生理条件下稳定分散的同时，赋予复合水凝胶敏感的温度和近红外光热响应性。
技术实现思路
针对现有的氧化石墨烯/透明质酸复合水凝胶药物控释载体制备中存在的技术问题，本专利技术提出一种近红外光热响应的功能化氧化石墨烯/透明质酸复合水凝胶，使得GO在复合水凝胶中分散稳定的同时，能够快速简便地凝胶，并具有良好的生物相容性和光热响应性，适合作为抗癌药物控释载体。本专利技术以酪胺封端的温敏性Pluronic三嵌段共聚物(Plu-Tyr)功能化氧化石墨烯(GO)，获得可在生理条件下稳定分散的Plu-Tyr/GO胶体粒子，以此为交联剂和光热元件分散于酪胺接枝的透明质酸(HA-Tyr)溶液中，在辣根过氧化酶(HRP)催化下制备出交联速度和交联结构可控的光热响应的功能化氧化石墨烯/透明质酸复合水凝胶；制得的功能化氧化石墨烯/透明质酸复合水凝胶可以利用其中含有的GO装载抗癌药物，结合GO的近红外光热效应和Pluronic的温度响应性实现复合水凝胶对装载的药物分子光热响应性控制释放。本专利技术所提供的技术方案如下：一种近红外光热响应的功能化氧化石墨烯/透明质酸复合水凝胶的制备方法，包括以下步骤：(1)酪胺封端的Pluronic的制备：将对硝基苯基氯甲酸酯(NPC)溶于10％～20％(w/v)的Pluronic的二氯甲烷溶液中，冰浴条件下搅拌反应24h，反应液用正己烷沉淀，过滤，沉淀物真空干燥得到产物Plu-NPC，将Plu-NPC溶于二甲基甲酰胺中，浓度为10％～20％(w/v)，之后加入酪胺盐酸盐(Tyr)，室温下搅拌反应24h，得到的透明反应液先用氯化钠溶液透析3天后，再用蒸馏水透析2天，透析液冷冻干燥，得到浅黄绿色的酪胺封端的Pluronic(Plu-Tyr)；(2)Plu-Tyr功能化的氧化石墨烯胶粒的制备：用Hummers法制备得到氧化石墨烯，将不同质量的氧化石墨烯分散于步骤(1)中得到的Plu-Tyr溶液中超声分散2h，制得不同质量浓度的Plu-Tyr的功能化的氧化石墨烯胶粒(Plu-Tyr/GO)分散液。(3)功能化氧化石墨烯/透明质酸复合水凝胶的制备：将接枝酪胺基团的透明质酸(HA-Tyr)溶于步骤(2)制备的Plu-Tyr/GO胶粒分散液中，依次加入辣根过氧化物酶(HRP酶)和过氧化氢溶液，迅速混合均匀，酶催化交联生成无色透明水凝胶，即制备得到功能化氧化石墨烯/透明质酸复合水凝胶。进一步的，所述复合水凝胶的制备方法中，步骤(1)中所述的Pluronic聚合物选自PluronicF68或PluronicF127中的一种，市售可得。进一步的，所述复合水凝胶的制备方法中，步骤(2)中所述的Plu-Tyr/GO胶粒分散液中Plu-Tyr的质量浓度为0.01～6.0wt％，氧化石墨烯的质量浓度为0.01～1.0wt％。进一步的，所述复合水凝胶的制备方法中，步骤(3)中所述的接枝酪胺基团的透明质酸的分子量为36KDa～100KDa，酪胺基团取代度为5～14。进一步的，所述复合水凝胶的制备方法中，步骤(3)中所述的接枝酪胺基团的透明质酸的浓度为1.0～4.0wt％，辣根过氧化物酶的浓度为0.01～20units/mL，过氧化氢的浓度为1～2.5mM，且水凝胶酶催化交联为HA-Tyr大分子链与Plu-Tyr/GO胶粒中酪胺基团在辣根过氧化酶和过氧化氢的催化作用下，形成交联网络结构。本专利技术还提供了制备得到的功能化氧化石墨烯/透明质酸复合水凝胶的近红外光热响应的方法，包括如下步骤：将制得的功能化氧化石墨烯/透明质酸复合水凝胶在波长808nm的近红外光照射下，功能化氧化石墨烯吸收近红外光将光能转化为热能，且水凝胶在波长808nm的近红外光照射1～30min，复合水凝胶温度升高1～20℃。本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种近红外光热响应的功能化氧化石墨烯/透明质酸复合水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将对硝基苯基氯甲酸酯溶于10％～20％(w/v)的Pluronic的二氯甲烷溶液中，冰浴条件下搅拌反应24h，反应液用正己烷沉淀，过滤，沉淀物真空干燥得到产物Plu‑NPC，将Plu‑NPC溶于二甲基甲酰胺中，浓度为10％～20％(w/v)，之后加入酪胺盐酸盐，室温下搅拌反应24h，得到的透明反应液经透析后冷冻干燥，得到浅黄绿色的酪胺封端的Pluronic(Plu‑Tyr)；(2)用Hummers法制备得到氧化石墨烯，将不同质量的氧化石墨烯分散于步骤(1)中得到的Plu‑Tyr溶液中超声分散2h，制得不同质量浓度的Plu‑Tyr的功能化氧化石墨烯胶粒(Plu‑Tyr/GO)分散液。(3)将接枝酪胺基团的透明质酸(HA‑Tyr)溶于步骤(2)制备的Plu‑Tyr/GO胶粒分散液中，依次加入辣根过氧化物酶和过氧化氢溶液，迅速混合均匀，酶催化交联生成无色透明水凝胶，即制备得到功能化氧化石墨烯/透明质酸复合水凝胶。

【技术特征摘要】
1.一种近红外光热响应的功能化氧化石墨烯/透明质酸复合水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将对硝基苯基氯甲酸酯溶于10％～20％(w/v)的Pluronic的二氯甲烷溶液中，冰浴条件下搅拌反应24h，反应液用正己烷沉淀，过滤，沉淀物真空干燥得到产物Plu-NPC，将Plu-NPC溶于二甲基甲酰胺中，浓度为10％～20％(w/v)，之后加入酪胺盐酸盐，室温下搅拌反应24h，得到的透明反应液经透析后冷冻干燥，得到浅黄绿色的酪胺封端的Pluronic(Plu-Tyr)；(2)用Hummers法制备得到氧化石墨烯，将不同质量的氧化石墨烯分散于步骤(1)中得到的Plu-Tyr溶液中超声分散2h，制得不同质量浓度的Plu-Tyr的功能化氧化石墨烯胶粒(Plu-Tyr/GO)分散液。(3)将接枝酪胺基团的透明质酸(HA-Tyr)溶于步骤(2)制备的Plu-Tyr/GO胶粒分散液中，依次加入辣根过氧化物酶和过氧化氢溶液，迅速混合均匀，酶催化交联生成无色透明水凝胶，即制备得到功能化氧化石墨烯/透明质酸复合水凝胶。2.如权利要求1所述的一种近红外光热响应的功能化氧化石墨烯/透明质酸复合水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的Pluronic聚合物选自PluronicF68或PluronicF127中的一种，所述透明反应液的透析为先用氯化钠溶液透析3天后再用蒸馏水透析2天。3.如权利要求1所述的一种近红外光热响应的功能化氧化石墨烯/透明质酸复合水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的Plu-Tyr/GO胶粒分散液中Plu-Tyr的质量浓度为0.01～6.0wt％，氧化石墨烯的质量浓度为0.01～1.0wt％。4.如权利要求1所述的一种近红外光热响应...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭志平，方倩，杨越，朱和康，王吉，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：江西,36