一种四重响应性纳米复合物的制备及其应用制造技术

本发明专利技术涉及一种四重响应性纳米复合物，所述纳米复合物是以还原断裂的二硫键作为连接点，通过原子转移自由基聚合反应在还原氧化石墨烯‑介孔二氧化硅复合物表面聚合甲基丙烯酸二甲氨基乙酯。本发明专利技术的纳米复合物不仅具有温度、pH和还原响应性，还具有近红外光响应，可以在控制释放领域有着广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种四重响应性纳米复合物的制备及其应用
本专利技术属于高分子材料
，涉及了一种对近红外光、温度、pH和还原四重响应性纳米复合物的制备及其应用。
技术介绍
近年来，各种各样的纳米载体用于控制释放取得了长足的发展，尤其是介孔二氧化硅。以介孔二氧化硅为载体用于客体分子的释放具有生物相容性好、表面易于修饰、装载量大等优点，但是单纯的介孔二氧化硅材料无法满足客体分子释放的可控性要求，以及存在装载客体分子提前泄露的问题。另外，目前用于控制释放的纳米载体大多数都是单响应的，如对pH，温度，光，还原剂等敏感，而面对复杂多变的环境，单一刺激响应的纳米载体，已经无法满足现实需要，限制了其应用，而多重刺激响应的纳米载体能够更好、更多的发挥控制释放的作用。刺激响应性的纳米复合物在药物的控制释放领域中有很好的应用。由于生物体内复杂的环境，pH刺激响应的纳米载体已经得到了广泛地研究。二硫键是一个维持蛋白质三维网格结构重要的共价键，当还原剂(谷胱甘肽或者二硫苏糖醇)存在时能发生降解，一般情况下癌细胞呈现出还原性，所以用二硫键作为连结剂得到大量研究。相对来说，近红外光响应的纳米载体报道的比较少，因其很好的时空性，生物相容性从而可以更精确的实现药物控制释放。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种具有近红外光、温度、pH和还原响应的四重响应性的纳米复合物的制备方法及应用。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：一种四重响应性纳米复合物，所述纳米复合物是以还原断裂的二硫键作为连接点，通过原子转移自由基聚合反应在还原氧化石墨烯-介孔二氧化硅复合物表面聚合甲基丙烯酸二甲氨基乙酯。四重响应性纳米复合物的优选技术方案为，所述纳米复合物是以还原氧化石墨烯镶嵌进介孔二氧化硅中形成具有三明治结构的纳米载体rGO@mSiO2，以还原断裂的双二硫醚作为rGO@mSiO2和温度、pH敏感的聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(PDMAEMA)之间的连结剂，得到具有四重响应的聚合物包裹rGO@mSiO2的纳米复合物。四重响应性纳米复合物的优选技术方案为，所述四重响应的聚合物包裹rGO@mSiO2的纳米复合物具有如下结构式：四重响应性纳米复合物的优选技术方案为，所述还原氧化石墨烯-介孔二氧化硅复合物是将氧化石墨烯在碱水中还原，以十六烷基三甲基溴化铵为模板，通过正硅酸乙酯的水解形成化石墨烯-介孔二氧化硅复合物。本专利技术还涉及此四重响应性纳米复合物的制备方法，具体步骤如下：1)制备还原氧化石墨烯-介孔二氧化硅复合物：将40～60毫克氧化石墨烯在500～700W功率的超声机中超声2～3h进行打碎；破碎的氧化石墨烯分散在pH＝11～12的碱水中，75～85℃油浴搅拌12h进行还原，然后加入1.5～2.0克的十六烷基三甲基溴化铵并调节pH＝11.8～12搅拌30分钟，最后加入850～900微升正硅酸乙酯在75～85℃油浴继续搅拌24h，离心后即得到还原氧化石墨烯-介孔二氧化硅复合物；2)复合物的表面功能化：将步骤1)得到的230～270毫克复合物分散到甲苯中，在75～85℃油浴下搅拌30分钟，然后滴加2～3毫升异氰酸丙基三乙氧基硅烷回流24小时，离心、清洗、真空干燥；将得到的产物分散到25～30毫升N,N-二甲基甲酰胺中，然后滴加双(2-羟基乙基)二硫醚，在75～85℃下油浴搅拌24～36小时，离心、清洗、真空干燥；将上述产物重新分散到20毫升无水四氢呋喃中，冰浴，待温度冷却到0℃时，加入0.8～0.9毫升的三乙胺和2-溴-2-甲基丙酰溴，0℃反应2～3小时后，再转移到室温下反应24～36小时，其中异氰酸丙基三乙氧基硅烷、双(2-羟基乙基)二硫醚和2-溴-2-甲基丙酰溴的摩尔比为1:1:1～2；3)去除模板：将步骤2得到的产物重新分散到0.6wt％硝酸铵的乙醇溶液中，70～80℃回流2～3小时，重复此步骤3次后离心、清洗、真空干燥后备用；4)将步骤3)得到的表面功能化的230～270毫克还原氧化石墨烯-介孔二氧化硅复合物、6～6.8毫升甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和25～28毫克溴化亚铜，分散到干燥的12毫升N,N-二甲基甲酰胺中，置于舒伦克烧瓶中，用注射器将52～57微升三(2-二甲氨基乙基)胺注射到舒伦克烧瓶中，“冷冻-抽气-解冻”五至八次循环后在温度为75～85℃油浴中反应48～60小时，然后离心、清洗、真空干燥后，得到三重响应性纳米复合物，其中溴化亚铜、三(2-二甲氨基乙基)胺和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的摩尔比为1:1:175～200。所述纳米复合物制备方法的优选技术方案为，所述步骤1)中，氧化石墨烯的制备方法为改进的Hummer’s法：1克的天然石墨片与60克的氯化钠混合在研体中磨碎，再与1～2升水混合待氯化钠溶解后抽滤，将得到的石墨在80～90℃真空干燥过夜；干燥的石墨片与23毫升的98％的H2SO2混合室温下搅拌8～12小时，在冰浴条件下缓慢加入3克的高锰酸钾，再在38～42℃油浴中搅拌30分钟，加热到70～80℃保温45分钟，然后加入3毫升的去离子水，再加热到100～105℃保温5分钟后加入3毫升去离子水，保温5分钟后加入40毫升的去离子水，维持温度在100～105℃，15分钟后加入140毫升去离子水和10毫升30％的H2O2终止反应。离心后得到氧化石墨烯。本专利技术还涉及此四重响应性纳米复合物的应用，将纳米复合物分散在去离子水中，浓度为3～6mg/ml，同时加入50毫克水溶性的客体分子，用磁力搅拌器搅拌24小时，待装载过程结束后，用截留分子量3500的透析袋进行透析48～60小时去除大部分未装载进去的客体分子，然后多次离心直到离心出来的上清液没有荧光为止，冷冻干燥，得到装载客体分子的纳米复合物。所述四重响应性纳米复合物应用的优选技术方案为，所述客体分子为罗丹明B。所述四重响应性纳米复合物应用的优选技术方案为，所述客体分子对近红外光、温度、pH和还原四重响应释放可控。所述四重响应性纳米复合物应用的优选技术方案为，所述药物释放可控的客体分子中加入还原剂二硫苏糖醇，使装载的小分子从纳米复合物中释放出来。所述四重响应性纳米复合物应用的优选技术方案为，药物释放可控的客体分子在近红外光照射下，还原的氧化石墨烯产生的热能使温度响应的聚合物收缩打开孔道，客体分子释放。上述四重响应的纳米复合物的制备方法，其具体制备路线如下所示：1)rGO@mSiO2的纳米载体的制备2)聚合物rGO@mSiO2表面功能化及聚合物的接枝本专利技术将具有近红外光热效应的还原氧化石墨烯“镶嵌”进介孔二氧化硅中形成具有三明治结构的纳米载体(rGO@mSiO2)，再以还原断裂的双(2-羟基乙基)二硫醚作为rGO@mSiO2和具有温度、pH响应的聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(PDMAEMA)之间的连结剂，得到具有四重响应的聚合物包裹rGO@mSiO2的纳米复合物，这种纳米复合物装载客体分子后可以用于控制释放。本专利技术的有益之处在于：本专利技术制备出来的纳米复合物具有近红外光、温度、pH和还原四重刺激响应。在近红外光照射下，还原的氧化石墨烯产生的热能使温度响应的聚合物收缩打开孔道，同时热加快分子扩散速度促进装载的客体分子释放。通过外部加热同样可以使温度响应的聚合物收缩打开孔道，同时热加快分子扩散速度促进装载的客体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种四重响应性纳米复合物，其特征在于，所述纳米复合物是以还原断裂的二硫键作为连接点，通过原子转移自由基聚合反应在还原氧化石墨烯‑介孔二氧化硅复合物表面聚合甲基丙烯酸二甲氨基乙酯。

【技术特征摘要】
1.一种四重响应性纳米复合物，其特征在于，所述纳米复合物是以还原断裂的二硫键作为连接点，通过原子转移自由基聚合反应在还原氧化石墨烯-介孔二氧化硅复合物表面聚合甲基丙烯酸二甲氨基乙酯。2.根据权利要求1所述一种四重响应性纳米复合物，其特征在于，所述纳米复合物是以还原氧化石墨烯镶嵌进介孔二氧化硅中形成具有三明治结构的纳米载体rGO@mSiO2，以还原断裂的双二硫醚作为rGO@mSiO2和聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯PDMAEMA之间的连结剂，得到具有四重响应的聚合物包裹rGO@mSiO2的纳米复合物。3.根据权利要求1所述一种四重响应性纳米复合物，其特征在于，所述四重响应的聚合物包裹rGO@mSiO2的纳米复合物具有如下结构式：4.根据权利要求1所述一种四重响应性纳米复合物，其特征在于，所述还原氧化石墨烯-介孔二氧化硅复合物是将氧化石墨烯在碱水中还原，以十六烷基三甲基溴化铵为模板，通过正硅酸乙酯的水解形成还原氧化石墨烯-介孔二氧化硅复合物。5.如权利要求1所述四重响应性纳米复合物的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：1)制备还原氧化石墨烯-介孔二氧化硅复合物：将40～60毫克氧化石墨烯在500～700W功率的超声机中超声2～3h进行打碎；破碎的氧化石墨烯分散在pH＝11～12的碱水中，75～85℃油浴搅拌12h进行还原，然后加入1.5～2.0克的十六烷基三甲基溴化铵并调节pH＝11.8～12搅拌30分钟，最后加入850～900微升正硅酸乙酯在75～85℃油浴继续搅拌24h，离心后即得到还原氧化石墨烯-介孔二氧化硅复合物；2)复合物的表面功能化：将步骤1)得到的230～270毫克复合物分散到甲苯中，在75～85℃油浴下搅拌30分钟，然后滴加2～3毫升异氰酸丙基三乙氧基硅烷回流24小时，离心、清洗、真空干燥；将得到的产物分散到25～30毫升N,N-二甲基甲酰胺中，然后滴加双(2-羟基乙基)二硫醚，在75～85℃下油浴搅拌24～36小时，离心、清洗、真空干燥；将上述产物重新分散到20毫升无水四氢呋喃中，冰浴，待温度冷却到0℃时，加入0.8～0.9毫升的三乙胺和2-溴-2-甲基丙酰溴，0℃反应2～3小时后，再转移到室温下反应24～36小时，其中异氰酸丙基三乙氧基硅烷、双(2-羟基乙基)二硫醚和2-溴-2-甲基丙酰溴的摩尔比为1:1:1～2；3)去除模板：将步骤2得到的产物重新分散到0...

【专利技术属性】
技术研发人员：王国杰，王潘俊，陈硕，曹自权，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11