一种粒径可调的介孔金属有机骨架纳米材料的制备方法以及由此得到的纳米材料技术

本发明专利技术涉及粒径可调的介孔金属有机骨架纳米材料的制备方法，包括将四氯化锆和一元酸溶解于溶剂中，将二羧酸配体加入；将有机碱加入，反应后得到介孔金属有机骨架前驱体，四氯化锆提供锆氧团簇作为节点，一元酸与二羧酸配体与四氯化锆竞争配位形成锆氧团簇，二羧酸配体与四氯化锆配位后作为金属有机骨架的联接体，一元酸通过配位键插在金属有机骨架的孔道内；将介孔金属有机骨架前驱体分散于所述溶剂和无机酸的混合溶液中去除一元酸，得到粒径可调的介孔金属有机骨架纳米材料，无机酸将一元酸与四氯化锆之间的配位键破坏。根据本发明专利技术的制备方法，工艺简单，重复性好，得到的介孔金属有机骨架纳米材料，粒径可调，具有均一的尺寸和良好的分散性。

【技术实现步骤摘要】
一种粒径可调的介孔金属有机骨架纳米材料的制备方法以及由此得到的纳米材料
本专利技术涉及纳米与生物材料领域，具体涉及一种粒径可调的介孔金属有机骨架纳米材料的制备方法以及由此得到的纳米材料。
技术介绍
过去几十年，纳米技术在生物和生物医学应用取得了快速发展(Angew.Chem.Int.Ed.2014,53,12320-12364；ACSNano2012,6,1251-1259)。金属-有机骨架由有机配体和金属离子通过配位键连接而成，成为一种发展迅速和新兴的多孔纳米材料(J.Am.Chem.Soc.2016,138,962-968；Adv.Funct.Mater.2016,26,3244-3249)。与传统的纳米材料相比，由于其可以同时展现出亲水性和疏水性性质，并具有可调的孔径和连通性，因此可适用于不同物理化学性质的药物装载及其医疗应用。此外，由于某些金属-有机骨架柔韧性的结构使得其孔隙能适应不同形状的宿主分子。这些优秀的特性使得它们在药物缓/控释、药物靶向传输与治疗、基因传输与治疗等方面展现出巨大的应用前景。此外来自法国巴黎第十一大学的RuxandraGref等人(Nat.Mater.2010,9,172-178)，北京大学的王恩波教授(Adv.Mater.2011,23,5629-5632)，美国劳伦斯伯克利国家实验室的JeffreyR.Long教授(J.Am.Chem.Soc.2016,138,10143-10150)以及南京师范大学的兰雅倩教授在金属-有机骨架纳米材料的可控合成、成像和药物输运以及生物安全性方面开展了一系列卓越的研究工作(Chem.Commun.2017,53,7804-7807)，进一步表明金属-有机骨架纳米材料在生物医学中的具有广泛的应用。如前所述，金属-有机骨架纳米材料作为药物载体的一个主要优势是具有结构的多样性和可调的孔结构。到目前为止，大多数研究工作都集中于一些小分子抗癌药如busulfan，cisplatin和alendronate等的担载与输运。RuxandraGref等人将busulfan负载的金属-有机骨架纳米粒子用于多种细胞群，发现其与未固定的药物具有同等的抗癌效果(Nat.Mater.2010,9,172-178)。Lin等人在HT-29型人类结肠癌细胞中也证实了金属-有机骨架材料负载的cisplatin可提高抗癌疗效(J.Am.Chem.Soc.,2009,131,14261-14263)。此外，Zhu等人用锆基UiO-66MOFs用于alendronate的负载表现出较高的吸附量(1.06gg-1)，并且能够长时间有效的释放，并将其用于HeLa细胞，展现出较高的治疗效果(Chem.Commun.2014,50,8779-8782)。值得提出的是与游离药物相比，纳米材料装载的方法可达到更快的肿瘤消退效果，更为重要的是，纳米颗粒装载的药物被证实可以减小全身、肝脏和肾脏的毒性。从以上国内、外的研究现状可以看出，尽管研究者们在纳米金属有机骨架材料作为药物载体方面开展了一系列的工作并取得较大的进展。但是，对于大分子药物输运的纳米金属有机骨架载体材料的报道还较少，最近有人报道将大尺寸的生物分子直接涂覆在金属-有机骨架表面，而并不是将其吸附到孔道内。然而，低吸附量和酶易失活性也限制了它们在生物分子运输领域的应用。这是因为，现有的金属有机骨架药物载体材料往往只拥有微孔的孔道结构，而这种微孔尺寸的孔道结构通常只能负载小分子药物，无法实现对蛋白分子高效装载。同时纳米材料的大小和形貌对生物系统内细胞的摄取和胞内运输有很大的影响。合适的粒径可以有助于突破生物屏障，穿过细胞膜在特定的位点聚集。因此，开发具有介孔结构和尺寸形貌可调的纳米颗粒或功能的药物载体实现对某些生物大分子的输运以提高对癌细胞的协同毒性效应，将对癌症治疗效果的提高和毒副作用的减少有着积极的作用。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种粒径可调的介孔金属有机骨架纳米材料的制备方法以及由此得到的纳米材料，从而利用该纳米材料的介孔孔道担载生物蛋白，例如细胞色素C。本专利技术提供一种粒径可调的介孔金属有机骨架纳米材料的制备方法，包括如下步骤：S1，将四氯化锆和一元酸溶解于溶剂中得到第一溶液，将二羧酸配体加入该第一溶液中，超声溶解得到第二溶液；将有机碱加入第二溶液中，超声混合得到第三溶液，反应后得到介孔金属有机骨架前驱体，其中，四氯化锆提供锆氧团簇作为节点，一元酸与二羧酸配体与四氯化锆竞争配位形成锆氧团簇，二羧酸配体与四氯化锆配位后作为金属有机骨架的联接体，一元酸通过配位键插在金属有机骨架的孔道内；S2，将介孔金属有机骨架前驱体分散于所述溶剂和无机酸的混合溶液中去除一元酸，得到粒径可调的介孔金属有机骨架纳米材料，其中，无机酸将一元酸与四氯化锆之间的配位键破坏以去除一元酸。根据本专利技术的制备方法，以一元酸和有机碱作为联合调节剂，同时对介孔金属有机骨架的成核和晶化过程进行调控，同时在溶剂和无机酸中去除骨架中的月桂酸进而产生较大空隙，成功制备出粒径可调的介孔金属有机骨架纳米材料。其中，二羧酸配体与锆氧团簇有很强的配位作用，而一元酸仅通过弱的配位键插在金属有机骨架的孔道内，因此，无机酸仅仅是把一元酸去除，并不会去除二羧酸配体。该一元酸为月桂酸。该溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。该二羧酸配体为对苯二甲酸。该有机碱为三乙胺。该无机酸为盐酸、硝酸、或硫酸。所述步骤S1具体为：将摩尔量为3.43×10-4的四氯化锆和摩尔量为0～1.2×10-2的一元酸溶解于20mL的溶剂中得到第一溶液，将摩尔量为1.72×10-4的二羧酸配体加入该第一溶液中，超声溶解得到第二溶液；将摩尔量为0～6.88×10-4的有机碱加入第二溶液中，超声混合得到第三溶液，置于120℃烘箱中反应，离心分离并洗涤干燥后得到介孔金属有机骨架前驱体。所述步骤S2具体为：将介孔金属有机骨架前驱体分散于N,N-二甲基甲酰胺和浓盐酸的混合溶液中重复该操作数次以去除月桂酸，利用丙酮将金属有机骨架的孔道中的N,N-二甲基甲酰胺萃取出来得到粒径可调的介孔金属有机骨架纳米材料。本专利技术还提供一种根据上述的制备方法得到的粒径可调的介孔金属有机骨架纳米材料，其中，该介孔金属有机骨架纳米材料的粒径在40～270nm范围内。即通过改变有机碱，例如三乙胺的用量可调节介孔金属有机骨架纳米材料的粒径大小(40～270nm)。该介孔金属有机骨架纳米材料的粒径的介孔孔径在1.2～3.4nm范围内。即通过将一元酸，例如月桂酸引入到反应体系可调节介孔金属有机骨架纳米材料的介孔孔径(1.2～3.4nm)。根据本专利技术的纳米材料，能够对一些大的生物分子进行装载。通过对细胞色素C的装载实验表明，本专利技术的纳米材料对氧化还原血红蛋白的装载量分别达到252、260和271mgg-1，表现出优秀的装载性能。根据本专利技术的纳米材料，展现出较高细胞吞噬效率。细胞实验表明，本专利技术的不同粒径的介孔金属有机骨架纳米材料具有良好的生物相容性，在负载蛋白后，纳米颗粒能够穿过小鼠乳腺癌4T1细胞的细胞膜进入溶酶体，继而内从含体逃离到细胞质，并在细胞质中将药物释放出，从而达到治疗目的。因而，该金属有机骨架纳米材料在生物大分子药物的装载、运输和释放表现出巨大的潜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粒径可调的介孔金属有机骨架纳米材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，将四氯化锆和一元酸溶解于溶剂中得到第一溶液，将二羧酸配体加入该第一溶液中，超声溶解得到第二溶液；将有机碱加入第二溶液中，超声混合得到第三溶液，反应后得到介孔金属有机骨架前驱体，其中，四氯化锆提供锆氧团簇作为节点，一元酸与二羧酸配体与四氯化锆竞争配位形成锆氧团簇，二羧酸配体与四氯化锆配位后作为金属有机骨架的联接体，一元酸通过配位键插在金属有机骨架的孔道内；S2，将介孔金属有机骨架前驱体分散于所述溶剂和无机酸的混合溶液中去除一元酸，得到粒径可调的介孔金属有机骨架纳米材料，其中，无机酸将一元酸与四氯化锆之间的配位键破坏以去除一元酸。

【技术特征摘要】
1.一种粒径可调的介孔金属有机骨架纳米材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，将四氯化锆和一元酸溶解于溶剂中得到第一溶液，将二羧酸配体加入该第一溶液中，超声溶解得到第二溶液；将有机碱加入第二溶液中，超声混合得到第三溶液，反应后得到介孔金属有机骨架前驱体，其中，四氯化锆提供锆氧团簇作为节点，一元酸与二羧酸配体与四氯化锆竞争配位形成锆氧团簇，二羧酸配体与四氯化锆配位后作为金属有机骨架的联接体，一元酸通过配位键插在金属有机骨架的孔道内；S2，将介孔金属有机骨架前驱体分散于所述溶剂和无机酸的混合溶液中去除一元酸，得到粒径可调的介孔金属有机骨架纳米材料，其中，无机酸将一元酸与四氯化锆之间的配位键破坏以去除一元酸。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，该一元酸为月桂酸。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，该溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，该二羧酸配体为对苯二甲酸。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，该有机碱为三乙胺。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，该无机酸为盐酸、硝酸、或硫酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：王喆，江邦和，季华，顾金楼，
申请(专利权)人：华东理工大学，上海华震科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31