一种磁性/温度/pH三重响应性纳米水凝胶及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种磁性/温度/pH三重响应性，可以运载乳腺癌联合化疗药物紫杉醇的纳米水凝胶载药体系，并公开了制备方法：采用化学改性共沉淀法制备出Fe3O4纳米粒子，以聚丙烯酸(PAA)和N‑异丙基丙烯酰胺（NIPAM）为单体，二乙烯苯（DVB）为交联剂，Fe3O4为核体材料，采用细乳液共聚法制备磁性纳米水凝胶。本发明专利技术通过细乳液聚合法合成负载紫杉醇的磁性纳米水凝胶，制备方法操作简单，实验条件温和，合成的磁性纳米水凝胶形貌规则、分散均匀，具有良好的温度敏感性和pH敏感性。测试结果表明药物包封率高，缓释长达14天。

A magnetic/temperature/pH triple responsive nanohydrogel and its preparation method

The invention discloses a magnetic/temperature/pH triple responsiveness nano-hydrogel drug delivery system capable of carrying paclitaxel, a chemotherapeutic drug for breast cancer, and a preparation method: Fe3O4 nanoparticles are prepared by chemical modified coprecipitation method, using polyacrylic acid (PAA) and N isopropylacrylamide (NIPAM) as monomers, divinylbenzene (DVB) as crosslinking agent, and Fe3O4 as core material. Magnetic nanoparticle hydrogel was prepared by miniemulsion copolymerization. The magnetic nanoparticle hydrogel loaded with paclitaxel is synthesized by miniemulsion polymerization. The preparation method is simple in operation and mild in experimental conditions. The synthesized magnetic nano hydrogel has regular and dispersed morphology, and has good temperature sensitivity and pH sensitivity. The results showed that the drug encapsulation rate was high and the sustained release lasted for 14 days.

【技术实现步骤摘要】
一种磁性/温度/pH三重响应性纳米水凝胶及其制备方法
本专利技术涉及纳米材料应用研究，具体涉及一种负载紫杉醇的三重响应性纳米水凝胶及其制备方法。
技术介绍
随着恶性肿瘤及其他疑难疾病发病率的不断走高，再加之科技的发展，使得患者对健康和长寿有了更高的追求，也对医生在诊断和治疗上有了更多的技术要求。面对如此严峻的现实，癌症治疗急需尽快有所突破，这些都迫切要求科学家们寻找更高效率的治疗方案以提高患者的生存率。水凝胶载药体系能对外界的某种刺激信号(温度、酸碱度、离子强度，同时还包括光、磁场、特定的化学物质或生物物质等)的变化作出响应，根据刺激信号的性质、强弱调节药物的释放。水凝胶是一种高分子网络体系，具有网状交联结构，性质柔软，能保持一定的形状，吸收大量的水并且具有较强的保水能力，是目前研究较为广泛的药物载体材料。但是，传统水凝胶的不足之处在于机械性能差，对外界刺激的响应时间缓慢或延迟。而纳米水凝胶(Nanogel)是粒径通常在1～1000nm的水凝胶粒子，能稳定分散在水中形成胶体体系，既有尺寸小、比表面积大的特点，又有生物相容性好、可响应外界刺激发生体积和亲水－疏水性等物理化学性能变化的特性，还有响应速度快于传统智能水凝胶的优点，因此它在许多领域呈现出诱人的应用前景。此外，智能纳米水凝胶还有如下特点：(1)内部具有交联结构，稳定性比其它聚合物纳米粒子如聚合物胶束等要高；(2)含水量高，类似于生物组织，具有良好的生物相容性；(3)与其它纳米粒子一样，容易越过生物屏障。紫杉醇(paclitaxel，PTX)，是一种从短叶红豆杉树皮中分离得到的二萜类化合物，水溶性较差，属疏水性药物。它是一种新型的微管稳定剂，它通过诱导和促进微管蛋白聚合，稳定微管而阻止肿瘤细胞的繁殖，临床研究显示紫杉醇治疗乳腺癌具有较好的疗效。目前，有关磁性/pH/温度三重响应性纳米水凝胶的合成优化的研究或报道很少。本专利技术开发了一种负载紫杉醇的磁性/pH/温度三重响应性纳米水凝胶。
技术实现思路
本专利技术主要研究了多重响应性磁性纳米水凝胶的合成条件、温度敏感性、pH敏感性以及磁响应性等，并研究了磁性纳米水凝胶对紫杉醇的负载与缓释性能。为达到本专利技术的目的，本专利技术采用以下技术方案：一种磁性/温度/pH三重响应性纳米水凝胶的制备方法，包括以下步骤：①采用化学改性共沉淀法制备出Fe3O4纳米粒子，以Fe3O4为核体材料，聚丙烯酸(PAA)和N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)为pH响应和温度响应单体，二乙烯苯(DVB)为交联剂，采用细乳液共聚法制备磁性纳米水凝胶。②研究三重响应性纳米水凝胶药物载体对疏水性药物紫杉醇的负载，并绘制标准曲线，进行药物缓释研究。③通过傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、透射电镜(TEM)和纳米粒度仪(DLS)对合成的三重响应性纳米水凝胶的结构、形貌、粒径分布、温度敏感性、pH响应性进行测试，再采用振动样品磁强计(VSM)对其磁响应性进行测试。具体步骤为：步骤1：采用化学改性共沉淀法制备出Fe3O4纳米粒子，以Fe3O4为核体材料，聚丙烯酸(PAA)和N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)为单体，二乙烯苯(DVB)为交联剂，采用细乳液共聚法制备磁性纳米水凝胶。首先采用化学改性共沉淀法制备出Fe3O4纳米粒子，称取0.129gNIPAM、0.009～0.03gPAA以及0.004～0.045g十二烷基硫酸钠(SDS)溶于40～60ml蒸馏水中，记为水相1。称取0.008～0.0923gMAPEG以及0.0198～0.0456gDVB溶于3～7mlDMSO中，记为油相2(NIPAM、MAPEG、PAA和DVB的摩尔比为75:10:5:10、70:10:10:10、65:15:10:10、70:10:5:15、65:10:5:20其中SDS和KPS分别为单体摩尔数的9％和1.7％)。称取0.1～0.5gFe3O4溶于环己烷中(磁流体浓度为5～25％)，记为油相3。将油相2用蠕动泵逐滴滴加于水相1中(机械搅拌，800～1200rpm，2.5～4.5ml/h)，于普通超声1.5～3.5h。之后将油相3用蠕动泵逐滴滴加于水相1中(机械搅拌，800～1200rpm，2.5～4.5ml/h)，普通超声1.5～3.5h。再将2000mL大烧杯底部铺满生理冰块，上述乳液放入250mL小烧杯后置于大烧杯中，四周用软泡沫垫紧，预先用酒精将超声破碎机(200～400W)的探头清洗干净，然后超声细乳化5～15min，得到稳定的细乳液。接着将细乳液倒入三口瓶中，预通N2约20～40min，在机械搅拌下，温度升至60～80℃加入0.007g～0.008gKPS。最后反应过夜，得到产物采用M＝12000～16000的透析膜透析1～5天，记为磁性纳米水凝胶(magneticnanogel，MNL)。步骤2:研究多重响应性磁性纳米水凝胶药物载体对疏水性药物紫杉醇的负载，并绘制标准曲线，进行药物缓释研究。多重响应性磁性纳米水凝胶对紫杉醇的负载：分别称取0.129gNIPAM、0.009～0.03gPAA以及0.004～0.045gSDS溶于40～60ml蒸馏水中，记为水相4。称取0.008～0.0923gMAPEG、0.0198～0.0456gDVB以及0.008～0.012PTX溶于3～7mlDMSO中，记为油相5(NIPAM、MAPEG、PAA和DVB的摩尔比为75:10:5:10、70:10:10:10、65:15:10:10、70:10:5:15、65:10:5:20，SDS和KPS分别为单体摩尔数的9％和1.7％)。称取0.1～0.5gFe3O4溶于环己烷中(磁流体浓度为5～25％)，记为油相6。将油相5用蠕动泵逐滴滴加于水相4中(机械搅拌，800～1200rpm，2.5～4.5ml/h)，于普通超声1.5～3.5h。之后将油相6用蠕动泵逐滴滴加于水相4中(机械搅拌，800～1200rpm，2.5～4.5ml/h)，普通超声1.5～3.5h。然后将2000mL大烧杯底部铺满生理冰块，上述乳液放入250mL小烧杯后置于大烧杯中，四周用软泡沫垫紧，预先用酒精将超声破碎机(200～400W)的探头清洗干净，然后超声细乳化5～15min，得到稳定的细乳液。接着将细乳液倒入三口瓶中，预通N2约20～40min，在机械搅拌下，温度升至60～80℃加入0.007g～0.008gKPS。最后反应过夜，得到产物记为PTX@MNL。步骤3：对载药前后的磁性纳米水凝胶进行详细的性能测试并对其进行缓释实验。具体如下：(1)红外光谱分析用傅里叶红外光谱仪(FTIR，ThermoNICOLETiS10型)对所合成的磁性纳米水凝胶的功能基团进行表征。(2)粒径分析用动态光散射纳米粒度仪(DLS，ZetasizerNanoS90)对不同样品的粒径进行表征。(3)透射电镜分析采用透射电镜(TEM，Tecnai12型)观察所得磁性纳米水凝胶的微观形貌。(4)温度敏感性测试将1.5ml的磁性纳米水凝胶用超纯水稀释3-5倍，平行三个样品，超声分散10min。然后置于动态光散射纳米粒度仪(DLS，ZetasizerNanoS90)上测定流体动力学直径，不同温度点平衡时间为10min。(5)pH响应性测试将1m本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁性/温度/pH三重响应性纳米水凝胶的制备方法，其特征在于，采用化学改性共沉淀法制备出Fe3O4纳米粒子，以聚丙烯酸和N‑异丙基丙烯酰胺为单体，二乙烯苯为交联剂，Fe3O4为核体材料，采用细乳液共聚法制备磁性纳米水凝胶。

【技术特征摘要】
1.一种磁性/温度/pH三重响应性纳米水凝胶的制备方法，其特征在于，采用化学改性共沉淀法制备出Fe3O4纳米粒子，以聚丙烯酸和N-异丙基丙烯酰胺为单体，二乙烯苯为交联剂，Fe3O4为核体材料，采用细乳液共聚法制备磁性纳米水凝胶。2.根据权利要求1所述的磁性/温度/pH三重响应性纳米水凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下具体步骤：步骤(1)分别称取0.129gNIPAM、0.009～0.03gPAA以及0.04～0.045gSDS溶于40～60ml蒸馏水中，记为水相；步骤(2)称取0.08～0.0923gMAPEG、0.0198～0.0456gDVB以及0.008～0.014PTX溶于3～7mlDMSO中，记为油相1；步骤(3)称取0.1～0.5gFe3O4溶于环己烷中(磁流体浓度为5～25％)，记为油相2；步骤(4)将油相1用蠕动泵逐滴滴加于水相中，同时进行机械搅拌，800～1200rpm，2.5～4.5ml/h，于普通超声1.5～3.5h；步骤(5)将油相2用蠕动泵逐滴滴加于步骤(4)的溶液中，同时进行机械搅拌，800～1200rpm，2.5～4.5ml/h，普通超声1.5～3.5h；步骤(6)将大烧杯底部铺满生理冰块，将上述步骤(5)所得乳液放入小烧杯后置于大烧杯中，四周用软泡沫垫紧，然后超声细乳化5～20min，得到稳定的细乳液；步骤(7)将细乳液倒入三口瓶中，预通N220～40min，在机械搅拌下，温度升至60～80℃，加入0.007g～0.008gKPS，最后反应过夜，得到产物记为PTX@MNL。3.根据权利要求1所述的磁性/温度/pH三重响应性纳米水凝胶的制备方法，其特征在于，所述PAA质量为0.009g，SDS质量为0.04g，蒸馏水的质量为50ml，MAPEG质量为0.08g，DVB质量为0.0198g，PTX质量为0.08g，DMSO体积为5ml，Fe3O4质量为0.3g，KPS质量为0.007g，环己烷中磁流体浓度为15％。机械搅拌转速为1000rpm，蠕动泵为速度3.5ml/h，于普通超声时间为2.5h，超声破碎机功率为300W，超声细乳化时间为10分钟，通氮气时间为30分钟，温度为70℃。4.根据权利要求1所述的磁性/温度/pH三重响应性纳米水凝胶的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)、步骤(2)中，NIPAM、MAPEG、PAA和DVB的摩尔比为75:10:5:10、70:10:10:10、65:15:10:10、70:10:5:15、65:10:5:20；所述步骤(1)中的SDS为单体摩尔数的8％～10％；所述步骤(7)中的KPS为单体摩尔数的1％～2％...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小娟，郝凌云，乔梦娜，戴红艳，顾月皓，盛丹丹，刘姣，杨亚婷，余彤，孔景阳，
申请(专利权)人：金陵科技学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32