pH/锌离子及氧化还原‑四重刺激响应型纳米容器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种pH/锌离子及氧化还原‑四重刺激响应型纳米容器及其制备方法。所述的纳米容器以二氧化硅纳米颗粒为骨架，基于主体分子柱[5]芳烃与客体分子链2‑[(2‑氨基乙基)二硫代]‑N‑苯氧丁烷基‑乙胺形成主客体复合物，在微球表面修饰超分子阀门，微球内部负载罗丹明B。pH/Zn

PH/ zinc ion and redox four stimulus responsive nano container and its preparing method

The invention discloses a pH/ zinc ion and redox four stimulus responsive nano container and its preparing method. The container with nano silica nanoparticles as framework, based on the main molecular pillar [5] arene and object molecular chain 2 [(2 aminoethyl) thio] two N phenoxy butyl ethylamine formation of host guest complexes in surface modification of microspheres microspheres supramolecular valve, internal load Luo Danming B. PH/Zn

【技术实现步骤摘要】
pH/锌离子及氧化还原-四重刺激响应型纳米容器及其制备方法
本专利技术涉及一种pH/Zn2+及氧化还原-四重刺激响应型纳米容器及其制备方法，属于纳米材料

技术介绍
刺激响应纳米容器的精确设计发展迅速，但对于适应复杂的环境来说仍然是一个挑战。基于他们的设计概念，先进的刺激响应纳米容器结合了“纳米阀”和“存储池”。一旦纳米阀门捕获刺激信号，他们迅速打开存储池的门释放夹带的货物，从而完成预定的任务，因此，货物必须完全密封以避免不必要的泄漏。迄今为止，如pH、酶、氧化还原和光照等刺激因素已经引入到刺激响应纳米容器中和所得的控释系统已经设计并运行。然而随着应用领域的不断扩大，传统的单刺激反应纳米容器已经不符合复杂的要求。研究趋势专注于设计多刺激响应纳米容器，这可以使其在多种刺激相应下精准的释放货物。MCM-41型介孔二氧化硅纳米粒子，被认为是理想的存储池，因为它们生物相容性，高负载效率和易于修饰。此外，表面功能化的多样性使介孔二氧化硅纳米粒子能够实现连接不同种类的纳米阀。其中，随着主体-客体超分子化学的蓬勃发展，双重或三重刺激可以通过精美的分子轻松地并入到一个设计系统。Stoddart和Zink提出了糖/pH双重刺激响应释放系统，此系统基于在介孔二氧化硅纳米粒子表面通过硼酸酯键的设计来连接上含邻苯二酚的b-环糊精【M.D.Yilmaz,etal.,Nanoscale,2015,7,1067–1072.】。杨阳报道了pH/酶/竞争性结合和加热激活的机械化介孔二氧化硅纳米粒子，通过刺激安装在介孔二氧化硅纳米粒子表面功能化的茎上环绕磺化焦糖[4]芳烃大环，pH/酶/与其竞争性结合和加热能够激活机械化介孔二氧化硅纳米粒子【Y.L.Sun,etal.,Chem.Commun.,2013,49,9033–9035】。锌离子是人体中第二最丰富的微量元素。大脑中的锌含量最高。在脑细胞外液中，游离锌约为500×10-9mol/L浓度；然而，在称为“含锌”神经元的突触小泡中，可能超过1×10-3mol/L的浓度，而且与任何内源配体仅具有弱配位。锌影响中枢神经系统影响，如影响氧化应激、凋亡、免疫防御、运动协调、记忆和突触可塑性等过程。锌稳态失衡常引发疾病，如抑郁症、帕金森病、阿尔茨海默病、自闭症谱系障碍、癫痫、肌萎缩性侧索硬化和精神分裂症。这为靶向药物递送提供了新的视角，减轻传统治疗中枢神经系统疾病的限制【Li-LiTan,etal.Small.2015,11,3807–3813】。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种pH/Zn2+及氧化还原-四重刺激响应型纳米容器及其制备方法，该纳米容器能对酸、碱、Zn2+及氧化还原-四重刺激进行快速响应并对吸附分子进行可控释放。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种pH/Zn2+及氧化还原-四重刺激响应型纳米容器，其分子结构如下：其中，介孔二氧化硅微球表面修饰有客体分子链2-[(2-氨基乙基)二硫代]-N-苯氧丁烷基-乙胺，罗丹明B(RhB)经吸附贮存在介孔二氧化硅微球内部，柱[5]芳烃(WP5)与客体分子链2-[(2-氨基乙基)二硫代]-N-苯氧丁烷基-乙胺结合形成主客体复合物将RhB封装。一种pH/Zn2+及氧化还原-四重刺激响应型纳米容器的制备方法，包括以下步骤：步骤1，将介孔纳米二氧化硅微球与硅烷偶联剂氯甲基三乙氧基硅烷(CMTES)在无水甲苯中回流，氮气保护下进行脱醇反应，得到表面氯修饰的介孔纳米二氧化硅；步骤2，将苯酚、1,4-二溴丁烷和K2CO3在无水乙腈中混合，在N2气氛下回流12～24h，反应生成(4-溴丁氧基)苯，将二碳酸二叔丁酯和三乙胺的甲醇溶液滴加到胱胺二盐酸盐的甲醇溶液中，加毕，将反应混合物搅拌30～90min，然后旋转蒸发除去溶剂，加入NaH2PO4溶液，水溶液用乙醚清洗，水溶液再用NaOH碱化至pH值为9～9.5并用乙酸乙酯萃取，合并的有机相旋转蒸发，得到(2–((2-氨基乙基)二硫烷基)乙基)氨基甲酸叔丁酯，然后将(4-溴丁氧基)苯与(2–((2-氨基乙基)二硫烷基)乙基)氨基甲酸叔丁酯在45℃～55℃下反应10h～12h，冰浴下脱去叔丁氧羰基保护基团后生成2-[(2-氨基乙基)二硫代]-N-苯氧丁烷基-乙胺；步骤3，将表面氯修饰的介孔纳米二氧化硅清洗、研磨、干燥后，氮气保护下，与2-[(2-氨基乙基)二硫代]-N-苯氧丁烷基-乙胺在无水N,N-二甲基甲酰胺中45-50℃反应；步骤4，将步骤3得到的产物离心清洗后超声分散在RhB的丙酮溶液中，搅拌吸附；步骤5，将步骤4得到的产物分散在含有RhB和大环分子水溶性柱[5]芳烃的缓冲溶液中，搅拌反应，离心，清洗，干燥后得到pH/Zn2+及氧化还原-四重刺激响应型纳米容器。步骤1中，所述的回流反应时间为12～24h，所述的硅烷偶联剂的用量为每毫克介孔MSNPs中加入0.5～2.5μL硅烷偶联剂。步骤2中，苯酚、1,4-二溴丁烷和K2CO3的摩尔比为1:1:2，二碳酸二叔丁酯、三乙胺和胱胺二盐酸盐摩尔比为1:3:1。步骤3中，所述的吸附时间为12～24h。步骤4中，所述的RhB的丙酮溶液中，RhB的浓度为30～100mg/mL。步骤5中，所述的含有RhB和大环分子水溶性柱[5]芳烃的缓冲溶液中，RhB的浓度为5～20mg/mL，大环分子水溶性柱[5]芳烃的浓度为5～20mg/mL，缓冲溶液为pH值为6.5～7.0的磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲溶液体系。本专利技术的pH/Zn2+及氧化还原-四重刺激响应型纳米容器为介孔二氧化硅纳米颗粒和超分子阀门构筑的功能性二氧化硅纳米颗粒(MSNPs)。基于主客体复合物形成超分子纳米阀门，安装在介孔孔道口，实现对封装在介孔二氧化硅孔道中的RhB的可控释放。中性条件下，以羧酸盐形式存在的柱[5]芳烃(WP5)作为主体大环分子环绕在客体的胱胺识别位点，大环分子WP5与带正电的氨基结合，对缓蚀剂进行封装，此时孔道口被“封住”。当环境pH升高时，大环分子往准烷链上段移动；当环境pH降低和有Zn2+等阳离子存在时，大环分子失效，盖子打开；当有还原性物质存在时，如金属被腐蚀时电离出的电子等，二硫键被切断，大环分子与客体分子之间的结合失效，盖子打开，这些情况下，实现RhB的释放。与现有技术相比，本专利技术的优点是：本专利技术的纳米容器能够实现四重刺激响应，相比于二重或三重刺激响应系统，更能适应复杂的环境，在多种刺激相应下精准的释放负载物。同时，本专利技术设计的准轮烷结构简单，制备方便，体积小，方便大环分子柱[5]芳烃在准轮烷上移动，灵敏地实现RhB等大尺寸的吸附分子的可控释放。本专利技术设计的超分子纳米阀门能够应用在水溶液中，毒性小。将pH/Zn2+及氧化还原-四重刺激响可控释放的智能纳米容器均一分散于防腐涂层中，当侵入性物种侵蚀金属表面，金属表面将开始腐蚀，此时分散在涂层中的智能纳米容器感知腐蚀微区的pH、阳离子以及电子等环境变化，释放容器内吸附的缓蚀剂分子，该分子可在赤裸的金属表面形成分子膜，阻碍金属的腐蚀速率，从延长金属的使用寿命。另外，Zn2+刺激响可控释放为阿尔茨海默病、帕金森病、癫痫、糖尿病和癌症等疾病的靶向药物递送提供了可能。附图说明图1为pH/Zn2+及氧化还原-四重刺激响应型纳米容器本文档来自技高网...

【技术保护点】
pH/锌离子及氧化还原‑四重刺激响应型纳米容器，其分子结构如下：

【技术特征摘要】
1.pH/锌离子及氧化还原-四重刺激响应型纳米容器，其分子结构如下：其中，介孔二氧化硅微球表面修饰有客体分子链2-[(2-氨基乙基)二硫代]-N-苯氧丁烷基-乙胺，RhB经吸附贮存在介孔二氧化硅微球内部，柱[5]芳烃(WP5)与客体分子链2-[(2-氨基乙基)二硫代]-N-苯氧丁烷基-乙胺结合形成主客体复合物将RhB封装。2.根据权利要求1所述的pH/锌离子及氧化还原-四重刺激响应型纳米容器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将介孔纳米二氧化硅微球与硅烷偶联剂氯甲基三乙氧基硅烷在无水甲苯中回流，氮气保护下进行脱醇反应，得到表面氯修饰的介孔纳米二氧化硅；步骤2，将苯酚、1,4-二溴丁烷和K2CO3在无水乙腈中混合，在N2气氛下回流12～24h，反应生成(4-溴丁氧基)苯，将二碳酸二叔丁酯和三乙胺的甲醇溶液滴加到胱胺二盐酸盐的甲醇溶液中，加毕，将反应混合物搅拌30～90min，然后旋转蒸发除去溶剂，加入NaH2PO4溶液，水溶液用乙醚清洗，水溶液再用NaOH碱化至pH值为9～9.5并用乙酸乙酯萃取，合并的有机相旋转蒸发，得到(2–((2-氨基乙基)二硫烷基)乙基)氨基甲酸叔丁酯，然后将(4-溴丁氧基)苯与(2–((2-氨基乙基)二硫烷基)乙基)氨基甲酸叔丁酯在45℃～55℃下反应10h～12h，冰浴下脱去叔丁氧羰基保护基团后生成2-[(2-氨基乙基)二硫代]-N-苯氧丁烷基-乙胺；步骤3，将...

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