苯硼酸修饰的介孔二氧化硅/胰岛素纳米粒的制备及应用制造技术

本发明专利技术涉及苯硼酸修饰的介孔二氧化硅/胰岛素纳米粒的制备及应用，可有效解决传统药物载体单向释放药物的问题，技术方案是，首先合成介孔二氧化硅纳米粒，在其表面修饰氨基，然后通过物理吸附，在介孔结构内部负载药物胰岛素，再进一步修饰苯硼酸及多糖，得苯硼酸修饰的介孔二氧化硅/胰岛素纳米粒；本发明专利技术合成工艺简单，制备的纳米粒具有良好的生物相容性，能够反复开关药物的释放阀门，对于药物的释放具有缓控释作用，在体内能够长循环，减少给药次数，是糖尿病治疗药物上的创新。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及医药，特别是苯硼酸修饰的介孔二氧化硅/胰岛素纳米粒的制备及应用。
技术介绍
糖尿病（Diabetes Mellitus，DM）是目前病因和发病机理尚未完全认识的常见的内分泌代谢疾病。由于胰岛素分泌不足或作用缺陷所引起的以慢性高血糖为主,合并脂肪和蛋白质代谢紊乱为特征的综合征。胰岛素治疗糖尿病始于1922年，至今仍为治疗1型糖尿病的首选药物具有不可替代的作用。胰岛素的给药途径为皮下注射，每天注射胰岛素维持血糖水平，这在一定程度上反映糖尿病的控制情况，但这和正常生理条件下胰腺对血糖水平的调节和维持还相差很远，有可能会导致心血管疾病，肾病，白内障等。虽然近年来开发和研制了多种胰岛素的给药途径，但还不能根本克服血糖波动对患者的身体危害。因此专利技术一种“自调节”“可控式”“开-关”的根据体内葡萄糖浓度的变化释放胰岛素系统迫在眉睫。介孔二氧化硅纳米粒子(mesoporous silica nanoparticles，MSN)具有在2～50nm 范围内可连续调节的均一介孔孔径、规则的孔道、稳定的骨架结构、易于修饰的内外表面和无生理毒性等特点，非常适合用作药物分子的载体。同时，MSN具有巨大的比表面积（＞900m2/g）和比孔容（＞0.9cm3/g），可以在孔道内负载各种药物，并可对药物起到缓释作用，提高药效的持久性。因此，近年来MSN在可控药物传输系统方面的应用日益得到重视，Chiyoung Park 等利用3- 氨基丙基三乙氧基硅烷先对介孔二氧化硅纳米粒子进行表面改性，使其表面带有氨基，进而再利用含端羧基的聚合物与氨基修饰介孔二氧化硅反应，在介孔二氧化硅表面修饰一层pH响应性聚合物，可控释放介孔二氧化硅孔道内的药物分子。虽然介孔二氧化硅作为药物载体已有很多研究，但做为可逆的“开-关”式药物载体系统却鲜见报道。苯硼酸基团（phenylboronic acid, PBA）可以与含有邻二醇的化合物（如葡萄糖、聚乙烯醇）可逆结合五元或六元环可逆酯成为近年来的研究热点，因此，Kitano等将PBA引入聚（N-乙烯基-2-吡咯烷酮）中作为葡萄糖敏感分子形成聚（NVP-co-PBA）。PVA由于含有二羟基而与聚（NVP- co- PBA）形成复合物，将胰岛素加入该体系中，复合物的形成和解离可以引起黏度的变化，复合物形成时为凝胶状态，加入葡萄糖后与PVA竞争硼酸基团，随着葡萄糖浓度的增加，凝胶交联密度降低，变为溶胶态，胰岛素的释放增加，从而可得到响应于葡萄糖浓度变化的释放。但该类载体系统只能对药物进行一次装载和释放，不能循环进行，因此本专利技术致力于开发一种可逆的负载胰岛素系统。
技术实现思路
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本专利技术之目的就是提供苯硼酸修饰的介孔二氧化硅/胰岛素纳米粒的制备及应用，可有效解决传统药物载体单向释放药物的问题。本专利技术解决的技术方案是，首先合成介孔二氧化硅纳米粒，在其表面修饰氨基，然后通过物理吸附，在介孔结构内部负载药物胰岛素，再进一步修饰苯硼酸及多糖，得基于苯硼酸修饰的介孔二氧化硅/胰岛素纳米粒；包括以下步骤：（1）制备介孔二氧化硅纳米粒：将摩尔浓度为2mol/L的氢氧化钠溶液3.0-4.0mL 与400-500mL 蒸馏水混合，在75-85℃条件下搅拌加入1.0-1.2g 十六烷基三甲基溴化铵，再滴加5.0-5.8mL正硅酸四乙酯，搅拌1.5-2.5h，过滤，真空干燥，500-600℃煅烧3.5-4.5h ，得介孔二氧化硅纳米粒；（2）介孔二氧化硅纳米粒的氨化：将400-600mg 介孔二氧化硅纳米粒分散于40-60mL 无水甲苯中，室温下搅拌，滴加1.0-2.0mL 3-氨丙基三甲氨基硅烷，搅拌25-35min ，加热升温至100-120℃，回流24h，抽滤，得到氨基化介孔二氧化硅纳米粒；（3）将40-60mg 氨基化介孔二氧化硅纳米粒和20-30mg 胰岛素溶解于40-60mL 盐酸溶液中，8-12℃ 避光搅拌24h，得到介孔二氧化硅/胰岛素纳米粒；（4）将步骤（3）所得的介孔二氧化硅/胰岛素纳米粒20-40mg 溶解到20-40mL 有机溶剂中得溶液A，将6.0-8.0mg 苯硼酸与10-14mg 1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺盐酸盐溶解到5-10mL 有机溶剂中，搅拌30min得溶液B，将溶液B加入到溶液A中，室温搅拌24h，得基于苯硼酸修饰的介孔二氧化硅/胰岛素纳米粒；所述的有机溶剂为乙醇，二甲基亚砜，二甲基甲酰胺或二氯甲烷中的一种。所制备的苯硼酸修饰的介孔二氧化硅/胰岛素纳米粒的粒径为150-170nm。所述的苯硼酸具有葡萄糖响应性，多糖具有邻二醇结构，生物相容性好。所述的胰岛素的载药量为23%-27%。苯硼酸与二氧化硅的质量比为1:3-5。所制备的苯硼酸修饰的介孔二氧化硅/胰岛素纳米粒在制备糖尿病治疗药物中的应用。本专利技术方法制备的苯硼酸修饰的介孔二氧化硅/胰岛素纳米粒可用于糖尿病药物的制备，能够自动感知患者体内的葡萄糖浓度变化，能够可逆的开放与关闭胰岛素的释放阀门，调控药物的释放与否，维持患者平稳的血糖水平，避免血糖波动诱发并发症。本专利技术合成工艺简单，制备的纳米粒具有良好的生物相容性，能够反复开关药物的释放阀门，对于药物的释放具有缓控释作用，在体内能够长循环，减少给药次数，是糖尿病治疗药物上的创新。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术的具体实施方式作进一步详细说明。实施例1本专利技术在具体实施中，可由以下步骤实现：（1）制备介孔二氧化硅纳米粒：将摩尔浓度为2mol/L的氢氧化钠溶液3.0mL 与400mL 蒸馏水混合，在75℃条件下搅拌加入1.0g 十六烷基三甲基溴化铵，再滴加5.0mL正硅酸四乙酯，搅拌1.5h，过滤，真空干燥，500℃煅烧3.5h ，得介孔二氧化硅纳米粒；（2）介孔二氧化硅纳米粒的氨化：将400mg 介孔二氧化硅纳米粒分散于40mL 无水甲苯中，室温下搅拌，滴加1.0mL 3-氨丙基三甲氨基硅烷，搅拌25min ，加热升温至100℃，回流24h，抽滤，得到氨基化介孔二氧化硅纳米粒；（3）将40mg 氨基化介孔二氧化硅纳米粒和20mg 胰岛素溶解于40mL 盐酸溶液中，8℃ 避光搅拌24h，得到介孔二氧化硅/胰岛素纳米粒；（4）将步骤（3）所得的介孔二氧化硅/胰岛素纳米粒20mg 溶解到20mL 乙醇中得溶液A，将6.0mg 苯硼酸与10mg 1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺盐酸盐溶解到5mL乙醇中，搅拌30min得溶液B，将溶液B加入到溶液A中，室温搅拌24h，得基于苯硼酸修饰的介孔二氧化硅/胰岛素纳米粒。实施例2本专利技术在具体实施中，可由以下步骤实现：（1）制备介孔二氧化硅纳米粒：将摩尔浓度为2mol/L的氢氧化钠溶液4.0mL 与500mL 蒸馏水混合，在85℃条件下搅拌加入1.2g 十六烷基三甲基溴化铵，再滴加5.8mL正硅酸四乙酯，搅拌2.5h，过滤，真空干燥，600℃煅烧4.5h ，得介孔二氧化硅纳米粒；（2）介孔二氧化硅纳米粒的氨化：将600mg 介孔二氧化硅纳米粒分散于60mL 无水甲苯中，室温下搅拌，滴加2.0mL 3-氨丙基三甲氨基硅烷，搅拌35min ，加热升温至120℃，回流24h本文档来自技高网...

【技术保护点】
苯硼酸修饰的介孔二氧化硅/胰岛素纳米粒的制备方法，其特征在于，首先合成介孔二氧化硅纳米粒，在其表面修饰氨基，然后通过物理吸附，在介孔结构内部负载药物胰岛素，再进一步修饰苯硼酸及多糖，得苯硼酸修饰的介孔二氧化硅/胰岛素纳米粒；具体包括以下步骤：（1）制备介孔二氧化硅纳米粒：将摩尔浓度为2mol/L的氢氧化钠溶液3.0‑4.0mL 与400‑500mL 蒸馏水混合，在75‑85℃条件下搅拌加入1.0‑1.2g 十六烷基三甲基溴化铵，再滴加5.0‑5.8mL正硅酸四乙酯，搅拌1.5‑2.5h，过滤，真空干燥，500‑600℃煅烧3.5‑4.5h ，得介孔二氧化硅纳米粒；（2）介孔二氧化硅纳米粒的氨化：将400‑600mg 介孔二氧化硅纳米粒分散于40‑60mL 无水甲苯中，室温下搅拌，滴加1.0‑2.0mL 3‑氨丙基三甲氨基硅烷，搅拌25‑35min ，加热升温至100‑120℃，回流24h，抽滤，得到氨基化介孔二氧化硅纳米粒；（3）将40‑60mg 氨基化介孔二氧化硅纳米粒和20‑30mg 胰岛素溶解于40‑60mL 盐酸溶液中，8‑12℃ 避光搅拌24h，得到介孔二氧化硅/胰岛素纳米粒；（4）将步骤（3）所得的介孔二氧化硅/胰岛素纳米粒20‑40mg 溶解到20‑40mL 有机溶剂中得溶液A，将6.0‑8.0mg 苯硼酸与10‑14mg 1‑乙基‑（3‑二甲基氨基丙基）碳二亚胺盐酸盐溶解到5‑10mL 有机溶剂中，搅拌30min得溶液B，将溶液B加入到溶液A中，室温搅拌24h，得基于苯硼酸修饰的介孔二氧化硅/胰岛素纳米粒；所述的有机溶剂为乙醇，二甲基亚砜，二甲基甲酰胺或二氯甲烷中的一种。...

【技术特征摘要】
1.苯硼酸修饰的介孔二氧化硅/胰岛素纳米粒的制备方法，其特征在于，首先合成介孔二氧化硅纳米粒，在其表面修饰氨基，然后通过物理吸附，在介孔结构内部负载药物胰岛素，再进一步修饰苯硼酸及多糖，得苯硼酸修饰的介孔二氧化硅/胰岛素纳米粒；具体包括以下步骤：（1）制备介孔二氧化硅纳米粒：将摩尔浓度为2mol/L的氢氧化钠溶液3.0-4.0mL 与400-500mL 蒸馏水混合，在75-85℃条件下搅拌加入1.0-1.2g 十六烷基三甲基溴化铵，再滴加5.0-5.8mL正硅酸四乙酯，搅拌1.5-2.5h，过滤，真空干燥，500-600℃煅烧3.5-4.5h ，得介孔二氧化硅纳米粒；（2）介孔二氧化硅纳米粒的氨化：将400-600mg 介孔二氧化硅纳米粒分散于40-60mL 无水甲苯中，室温下搅拌，滴加1.0-2.0mL 3-氨丙基三甲氨基硅烷，搅拌25-35min ，加热升温至100-120℃，回流24h，抽滤，得到氨基化介孔二氧化硅纳米粒；（3）将40-60mg 氨基化介孔二氧化硅纳米粒和20-30mg 胰岛素溶解于40-60mL 盐酸溶液中，8-12℃ 避光搅拌24h，得到介孔二氧化硅/胰岛素纳米粒；（4）将步骤（3）所得的介孔二氧化硅/胰岛素纳米粒20-40mg 溶解到20-40mL 有机溶剂中得溶液A，将6.0-8.0mg 苯硼酸与10-14mg 1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺盐酸盐溶解到5-10mL 有机溶剂中，搅拌30min得溶液B，将溶液B加入到溶液A中，室温搅拌24h，得基于苯硼酸修饰的介孔二氧化硅/胰岛素纳米粒；所述的有机溶剂为乙醇，二甲基亚砜，二甲基甲酰胺或二氯甲烷中的一种。2.根据权利要求1所述的苯硼酸修饰的介孔二氧化硅/胰岛素纳米粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）制备介孔二氧化硅纳米粒：将摩尔浓度为2mol/L的氢氧化钠溶液3.0mL 与400mL 蒸馏水混合，在75℃条件下搅拌加入1.0g 十六烷基三甲基溴化铵，再滴加5.0mL正硅酸四乙酯，搅拌1.5h，过滤，真空干燥，500℃煅烧3.5h ，得介孔二氧化硅纳米粒；（2）介孔二氧化硅纳米粒的氨化：将400mg 介孔二氧化硅纳米粒分散于40mL 无水甲苯中，室温下搅拌，滴加1.0mL 3-氨丙基三甲氨基硅烷，搅拌25min ，加热升温至100℃，回流24h，抽滤，得到氨基化介孔二氧化硅纳米粒；（3）将40mg 氨基化介孔二氧化硅纳米粒和20mg 胰岛素溶解于40mL 盐酸溶液中，8℃ 避光搅拌24h，得到介孔二氧化硅/胰岛素纳米粒；（4）将步骤（3）所得的介孔二氧化硅/胰岛素纳米粒20mg 溶解到20mL 乙醇中得溶液A，将6.0mg 苯硼酸与10mg 1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺盐酸盐溶解到5mL乙醇中，搅拌30min得溶液B，将溶液B加入到溶液A中，室温搅拌24h，得基于苯硼酸修饰的介孔二氧化硅/胰岛素纳米粒。3.根据权利要求1所述的苯硼酸修饰的介孔二氧化硅/胰岛素纳米粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）制备介孔二氧化硅纳米粒：将摩尔浓度为2mol/L的氢氧化钠溶液4.0mL 与500mL 蒸馏水混合，在85℃条件下搅拌加入1.2g 十六烷基三甲基溴化铵，再滴加5.8mL正硅酸四乙酯，搅拌2.5h，过滤，真空干燥，600℃煅烧4.5h ，得介孔二氧化硅纳米粒；（2）介孔二氧化硅纳米粒的氨化：将600mg 介孔二氧化硅纳米粒分散于60mL 无水甲苯中，室温下搅拌，滴加2.0mL 3-氨...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯琳，张振中，郑亚珍，单晓宁，郝丽莎，张银玲，冯倩华，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：河南;41