一种pH和光双响应靶向载药体系及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种pH和光双响应的靶向载药体系，载药体系中药物分子经吸附贮存在介孔二氧化硅微球内部，微球表面修饰有端基为醛基的硅烷偶联剂和肼基甲基偶氮苯，并用大环分子α‑环糊精将其封装。本发明专利技术通过合成含有醛基的硅烷偶联剂和肼基甲基偶氮苯并将其修饰在介孔二氧化硅微球表面，然后吸附药物分子，用环糊精将其封装制备靶向载药体系。与其他载药体系相比，该靶向载药体系具有释放量大，释放速度快，易调节，灵敏度高的优点，在pH和紫外光刺激下可协同控制释放，具有双响应释放性能，通过控制pH和紫外光条件，实现药物的可控释放和阶段性释放。经细胞实验验证，本发明专利技术的靶向载药体系在生物医药领域靶向载药方面具有很好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物化学领域，涉及一种pH和光双响应靶向载药体系及其制备方法。
技术介绍
介孔二氧化硅具有表面易修饰、介孔孔径大、粒径可控、稳定性好、生物相容性好、毒性低等优点，可经表面修饰制得智能纳米容器广泛应用于众多领域。在常见的外部环境刺激条件中，以pH作为外部刺激响应因子的研究最为广泛和成熟。人正常细胞组织的pH值约为7.4，但肿瘤细胞呈现弱酸性，尤其是晚期肿瘤细胞其pH值约为5左右。pH响应的智能纳米容器在中性条件下比较稳定，在呈酸性的肿瘤组织细胞处pH敏感键断裂，实现药物的靶向可控释放。目前报道的pH敏感化学键主要有腙键，缩醛，亚胺等。Aryal等人制备了顺铂衍生物聚合物，形成腙键制备出酸响应载药体系，该体系酸响应敏感度高，能够实现靶向载药(Aryal S，et al.Polymer-cisplatin conjugate nanoparticles for acid-responsive drug delivery.ACS Nano.2009，4，1)。除了利用肿瘤与正常组织细胞微环境的pH的不同设计智能纳米容器外，光刺激响应由于其远程刺激响应，高可控性和非外物可控性等优点也被应用于制备智能纳米容器。光刺激响应纳米阀门主要有偶氮苯衍生物，香豆素衍生物等。偶氮苯具有光致异构化性能，在可见光或者黑暗的条件下，偶氮苯以反式结构存在，在紫外光的照射下，偶氮苯由反式变为顺式结构。Zink等人首次报道了偶氮苯-环糊精光刺激响应型超分子开关功能化的智能纳米容器，其中芘-β-CD可与偶氮苯衍生物自组装，包结络合将荧光分子封装，芘分子可用于监测光控条件下纳米阀门的状况，通过紫外吸收光谱检验该光响应智能纳米材料的药物释放情况，但是药物的释放量和释放速度不大(Ferris，D.P.，et al.J Am Chem Soc.2009，131，1686.)。目前，纳米阀门容器主要对单一条件刺激如pH、酶、光、氧化还原、磁场和温度等具有响应。由于人体复杂的内环境，发展多刺激响应纳米阀门容器，适应临床应用具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种pH和光双响应靶向载药体系及其制备方法，本专利技术通过对介孔二氧化硅微球进行表面修饰，使其具有pH和光双响应性能，双响应靶向载药体系可在癌细胞附近释放药物，实现药物的靶向运输，并利用光控响应性能辅助药物载体的释放。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种pH和光双响应靶向载药体系，其分子结构如下：其中药物分子经吸附贮存在介孔二氧化硅微球内部，介孔二氧化硅微球表面修饰有端基为醛基的硅烷偶联剂和肼基甲基偶氮苯，并用大环分子α-环糊精将其封装。一种pH和光双响应靶向载药体系的制备方法，具体步骤如下：步骤1，将端基为乙烯基的硅烷偶联剂溶于二氯甲烷中，在-90～-70℃下通入臭氧至反应完全，除去臭氧，干燥，旋蒸即得到端基为醛基的硅烷偶联剂；步骤2，将水合肼溶于三氯甲烷中，冰浴条件下滴入二碳酸二叔丁酯(Diboc)的三氯甲烷溶液至反应完全，旋蒸浓缩，萃取，旋蒸干燥得到BOC保护的水合肼，将得到的BOC保护的水合肼、溴甲基偶氮苯和K2CO3在乙腈中进行回流反应，反应结束后过滤旋蒸，柱层析纯化得到BOC保护的肼基甲基偶氮苯，将BOC保护的肼基甲基偶氮苯溶于乙酸乙酯中，加入稀盐酸，搅拌反应，反应结束后离心萃取，旋蒸得到肼基甲基偶氮苯；步骤3，将介孔二氧化硅微球分散于无水甲苯中，氮气保护下加热回流，加入端基为醛基的硅烷偶联剂，反应过夜，离心，清洗，干燥得到表面修饰有醛基的硅烷偶联剂的介孔二氧化硅微球MSNs-1；步骤4，将步骤3得到的MSNs-1分散于乙醇中，加入肼基甲基偶氮苯，回流反应，反应结束后离心，清洗，干燥得到表面修饰有肼基甲基偶氮苯的介孔二氧化硅微球MSNs-2；步骤5，将步骤4得到的MSNs-2分散于丙酮中，加入药物分子，搅拌吸附，离心，将离心得到的固体分散在NaH2PO4/Na2HPO4缓冲溶液中，加入药物分子和大环分子α-环糊精，搅拌反应，反应结束后离心得到pH和光双响应靶向载药体系。步骤1中，所述的臭氧的通入时间为2～4h，所述的端基为乙烯基的硅烷偶联剂选自乙烯基三乙氧基硅烷或乙烯基甲氧基硅烷，所述的端基为醛基的硅烷偶联剂为醛基三乙氧基硅烷或醛基甲氧基硅烷。步骤2中，所述的水合肼与二碳酸二叔丁酯的摩尔比为5～10:1，BOC保护的水合肼与溴甲基偶氮苯的摩尔比为5～10:1，柱层析纯化中的洗脱剂为V(石油醚):V(乙酸乙酯)＝2～3:1，回流反应时间为2～3天。步骤5中，所述的药物分子为苯并三氮唑(BTA)或罗丹明B，药物分子在丙酮中的浓度为40～80mg/mL，搅拌吸附时间为24h以上。步骤5中，所述的药物分子在缓冲溶液中的浓度为10～20mg/mL，大环分子α-环糊精在缓冲溶液中的浓度为10～20mg/mL，搅拌反应时间为2天以上，缓冲溶液的浓度为0.02mol/L。与现有技术相比，本专利技术制备的pH和光双响应的靶向载药体系能够在pH和紫外光下协同控制药物释放，具有双响应释放性能，药物释放量超过80％，释放速度快，易调节，灵敏度高，且修饰在纳米材料上的肼基甲基偶氮苯能溶于水，利于反应，在生物医药领域靶向载药方面具有很好的应用前景。附图说明图1为pH和光双响应靶向载药体系的制备流程示意图。图2为pH和光双响应靶向载药体系在不同pH条件下的BTA释放曲线。图3为pH和光双响应靶向载药体系在紫外光照下的BTA释放曲线。图4为pH和光双响应靶向载药体系在pH和紫外光照共同作用下的BTA释放曲线。图5为pH和光双响应靶向载药体系在MCF-7细胞中的BTA释放结果图。具体实施方式本专利技术的pH和光双响应靶向载药体系，其组装过程如图1所示，首先将端基为乙烯基的硅烷偶联剂经过臭氧氧化得到端基为醛基的硅烷偶联剂，将叔丁氧羰基保护的水合肼与溴甲基偶氮苯回流反应得到BOC保护的肼基甲基偶氮苯，加入稀盐酸得到肼基甲基偶氮苯，然后将介孔二氧化硅微球先后与端基为醛基的硅烷偶联剂和肼基甲基偶氮苯进行回流反应，得到表面修饰有醛基三乙氧基硅烷和肼基甲基偶氮苯的介孔二氧化硅微球，最后将经修饰的介孔二氧化硅微球分散在含有药物分子和大环分子α-环糊精的溶液中，搅拌反应最终得到pH和光双响应的靶向载药体系。当pH＝7时，大环分子α-环糊精与支链上的偶氮苯自组装包结，此时大环分子α-环糊精堵住介孔微球的孔道，吸附其中的药物分子无法从孔道口释放出来。当pH减小，溶液变成酸性时，支链上的腙键结构断裂，大环分子α-环糊精脱离介孔微球，此时孔道被打开，吸附其中的药物分子缓慢释放出来，如图1(e)所示。当紫外照射时，大环分子α-环糊精与支链上的偶氮苯分开，此时孔道被打开，吸附其中的药物分子缓慢释放出来，如图1(f)所示。本专利技术所述的介孔二氧化硅微球按现有方法制备，实施例中参考文献【Chen，C.，et al.Angew.Chem.Int.Ed.2010，49，4.】制备得到，具体步骤如下：将0.5g十六烷基三甲基溴化铵分散于240mL去离子水中，加1.75mL 2mol/L氢氧化钠溶液加热至80℃，剧烈搅拌反应活化30分钟。滴加2.5mL正硅酸乙酯反应2h，趁热过滤，充分水洗，干燥，分散于100m本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种pH和光双响应靶向载药体系，其特征在于，其分子结构如下：其中，药物分子经吸附贮存在介孔二氧化硅微球内部，介孔二氧化硅微球表面修饰有端基为醛基的硅烷偶联剂和肼基甲基偶氮苯，并用大环分子α‑环糊精将其封装。

【技术特征摘要】
1.一种pH和光双响应靶向载药体系，其特征在于，其分子结构如下：其中，药物分子经吸附贮存在介孔二氧化硅微球内部，介孔二氧化硅微球表面修饰有端基为醛基的硅烷偶联剂和肼基甲基偶氮苯，并用大环分子α-环糊精将其封装。2.根据权利要求1所述的pH和光双响应靶向载药体系的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1，将端基为乙烯基的硅烷偶联剂溶于二氯甲烷中，在-90～-70℃下通入臭氧至反应完全，除去臭氧，干燥，旋蒸即得到端基为醛基的硅烷偶联剂；步骤2，将水合肼溶于三氯甲烷中，冰浴条件下滴入二碳酸二叔丁酯的三氯甲烷溶液至反应完全，旋蒸浓缩，萃取，旋蒸干燥得到叔丁氧羰基保护的水合肼，将得到的叔丁氧羰基保护的水合肼、溴甲基偶氮苯和K2CO3在乙腈中进行回流反应，反应结束后过滤旋蒸，柱层析纯化得到叔丁氧羰基保护的肼基甲基偶氮苯，将叔丁氧羰基保护的肼基甲基偶氮苯溶于乙酸乙酯中，加入稀盐酸，搅拌反应，反应结束后离心萃取，旋蒸得到肼基甲基偶氮苯；步骤3，将介孔二氧化硅微球分散于无水甲苯中，氮气保护下加热回流，加入端基为醛基的硅烷偶联剂，反应过夜，离心，清洗，干燥得到表面修饰有醛基的硅烷偶联剂的介孔二氧化硅微球MSNs-1；步骤4，将步骤3得到的MSNs-1分散于乙醇中，加入肼基甲基偶氮苯，回流反应，反应结束后离心，清洗，干燥得到表面修饰有肼基甲基偶氮苯的介孔二氧化硅微球MSNs-2；步骤5，将步骤4得到的M...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅佳骏，冯晶，宫光彩，王明东，丁晨迪，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32