一种聚多巴胺-聚吡咯纳米复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于生物医学材料技术领域，具体为具有多种诊疗功能的聚多巴胺‑聚吡咯纳米复合材料及其制备方法和应用。本发明专利技术使用简单一锅法，于水相体系中利用高分子分散剂在纳米模板剂表面合成聚多巴胺‑聚吡咯复合纳米材料。聚多巴胺材料与聚吡咯材料均为常用的光热治疗试剂和光声成像的造影剂。与单一聚多巴胺和聚吡咯相比，在纳米粒子表面包覆的聚多巴胺‑聚吡咯复合材料具有高拉曼和高光声成像两种检测信号以及高光热转换效率，无需通过进一步的化学修饰即可同时实现载药、多模式成像和治疗三种功能，成为了一种新型的诊疗一体化纳米粒子。

Polydopamine polypyrrole nanocomposite material and preparation method and application thereof

The invention belongs to the technical field of biomedical materials, in particular to a polydopamine polypyrrole nanocomposite material with multiple diagnostic and therapeutic functions, a preparation method and application thereof. The invention uses a simple one-pot method to synthesize a polydopamine_polypyrrole composite nanometer material on the surface of a nanometer template by using a polymer dispersant in an aqueous phase system. Dopamine materials and polypyrrole materials are commonly used photothermal therapy agents and photoacoustic imaging contrast agents. Compared with single polydopamine and polypyrrole, the polydopamine polypyrrole composite coated on the surface of nanoparticles has high Raman and high photoacoustic imaging detection signals and high photothermal conversion efficiency. A new integrated nanoparticle for diagnosis and treatment is presented.

【技术实现步骤摘要】
一种聚多巴胺-聚吡咯纳米复合材料及其制备方法和应用
本专利技术属于生物医学材料
，具体涉及一种纳米复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
世界卫生组织在2015年的癌症报告中指出，目前癌症已经成为全球发病和死亡的主要原因，肿瘤的早期发现有助于提高病人的生存率。肿瘤的早期发现离不开精确有效的成像，目前临床上以及一些新兴的成像手段，其在灵敏度、空间解析度、特异性以及穿透深度上都各自具有一定的局限性。因此，结合多种成像模式各自的优点，有利于获得全面的组织学信息，有效定位肿瘤，实现癌症的早期诊断。近年来，随着纳米技术的发展，人们逐渐将目光投向纳米材料在肿瘤诊疗上的应用，在成像角度上来说，在单一纳米粒子上利用纳米粒子自身的功能，或者是通过物理化学作用负载造影剂，能够在同一载体上实现多种成像功能，有利于定位肿瘤、监控疗效。然而目前的具有多种造影功能的纳米材料，通常是通过后续修饰的方法来进行造影功能的组合的，多步修饰会严重影响到纳米材料的分散性和药代动力学上的特性；此外，多步反应不可避免的会用到有毒试剂，也会对提高纳米粒子的潜在毒性，不利于其进一步的应用。这些问题的解决方案之一，便是开发新型自身具有多种成像功能的纳米材料，目前对这一方面的材料研究，主要还集中在无机材料当中，已经有一系列文献表面，在后续的代谢中，无机纳米会长期滞留在体内，并且会给其他器官带来毒性。因此，开发自身具有多种功能成像的聚合物材料是多模式成像材料未来的新方向。半导体聚合物是一种常用的导电材料，其经常被用于制备光电复合材料、场效应晶体管和生物传感器等。近年来，其优异的光热转换性能使其在开发新一代光声成像造影剂或光热治疗试剂的开发上受到广泛关注。并且由于其聚合物主链的共轭结构，使其具有较强的拉曼成像信号。其中光声成像是一种兼具光学成像的高选择性和超声成像的深穿透特性的优点的光学成像模式，可得到高分辨率和高对比度的组织图像，从原理上避开了光散射的影响，突破了高分辨率光学成像深度“软极限”。而拉曼成像作为纯光学成像手段，在能够实现荧光成像的高灵敏度、高分辨率的同时能够有效的规避荧光成像的漂白、背景噪音以及荧光探针与组织的作用所带来的问题。并且由于其快速成像、装置简易的特点，在手术中成像上具有良好的应用价值。然而拉曼成像的主要问题在于信号强度差，需要通过增强效应来提升信号强度。目前生物医药领域常用的拉曼增强手段主要分为两种，其一是利用贵金属纳米粒子的表面等离子体共振效应；其二是利用材料自身的光吸收能力与拉曼散射进行共振，以此实现拉曼信号的放大。前者引入了难降解的贵金属纳米粒子，使得纳米粒子在体内会具有长期毒性；后者主要存在的问题在于信号放大级数有限，难以实现体内应用。并且现有的理论表明，这两种成像模式的信号强度，都与体系中的自由电子运动有关。在这个体系当中，我们选用了一种常用的半导体聚合物--聚吡咯，将其与聚多巴胺形成复合材料，并且通过特定的方法加强自由电子在半导体聚合物中的运动能力，大幅提高的光热疗效、光声信号以及拉曼信号的同时，显著改善了聚吡咯难修饰的问题，不仅提高了其生物相容性，并且进一步的拓展了其在生物医药领域的应用。此外，与之前所制备得到的无定形或者是微米级别的胶囊相比，我们将这种材料集成在纳米尺度，使其作为癌症诊疗材料能够更好地在肿瘤部位富集和渗透。本专利技术中的多功能复合纳米材料，其制备过程中可以使用多种纳米模板剂、稳定剂，具有一定的普适性，因此在构建新一代诊疗一体化纳米平台有重要作用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有多种诊疗功能的聚多巴胺-聚吡咯纳米复合材料及其制备方法，并提供这种复合材料的应用。本专利技术提供的聚多巴胺-聚吡咯纳米复合材料的制备方法，具体步骤如下：（1）将纳米粒子分散在一定pH值的去离子水中；（2）加入分散剂，室温搅拌16-28小时；（3）将多巴胺盐酸盐和吡咯单体加入步骤（2）所得的溶液中，分散均匀；（4）将氧化剂溶解于去离子水中，且该去离子水的pH值与步骤（1）中的溶液pH值相同，向步骤（3）所得的溶液中逐滴加入所配置的氧化剂溶液；（5）保持低温反应过夜，离心，用水和乙醇洗涤数次，真空干燥，即得包覆了纳米粒子的聚多巴胺-聚吡咯（即核壳结构）纳米复合材料。本专利技术中，所述的纳米粒子可以是一系列常用的有机/无机纳米粒子，例如，二氧化硅、介孔二氧化硅、金纳米粒子、聚合物纳米粒子、石墨烯等。本专利技术中，所述的分散剂可以是天然多糖，例如透明质酸钠、硫酸软骨素等，也可以是合成高分子，例如聚乙烯吡咯烷酮等。本专利技术中，所述的氧化剂为过硫酸盐。本专利技术中，反应体系的pH值在1~8.5之间，优选pH为6~7.5。本专利技术中，吡咯与多巴胺的摩尔比在10:1~1:5之间。优选摩尔比为6:1~1:3。本专利技术中，溶液离心时，转速9000~11000r/min，时间20~30min。本专利技术制备的核壳结构的聚多巴胺-聚吡咯纳米复合材料，自身具有拉曼和光声两种成像的造影功能、光热治疗功能，并且这种复合材料相对于单一聚合物而言，治疗和成像的效果都有大幅提高。本专利技术的纳米种复合材料，原料易得，并且能够在水溶液体系中通过“一锅法”反应制得，相对于其他共轭聚合物的合成方法而言，有效的避免了使用到有机溶剂以及多步反应带来的生物分布和毒性的问题，具有良好的应用前景。本专利技术得到的复合材料，包覆在一系列纳米材料表面，具有良好的可修饰性能。能够用于负载化疗药物、靶向配体、Fe3+或者Gd3+等造影剂等等一系列功能分子；能够对其进行进一步的功能拓展，用于制备拉曼成像、光声成像、核磁共振成像和光热治疗用材料等，并且能够作为一个纳米平台，与其他功能化组份相结合，进一步的构建多功能纳米诊疗一体化系统。附图说明图1为实施例1所得的聚多巴胺-聚吡咯复合材料包覆在二氧化硅纳米粒子表面的透射电子显微镜照片。图2为实施例1所得的聚多巴胺-聚吡咯复合材料的紫外-可见-近红外吸收光谱图。图3为实施例1所得的聚多巴胺-聚吡咯复合材料的拉曼光谱图.图4为实施例1中细胞水平上的拉曼成像照片（下）。图5为实施例1所得的聚多巴胺-聚吡咯复合材料的光声信号光声图片。图6为实施例6所得的负载了三价铁离子的聚多巴胺聚吡咯复合材料体外1/纵向弛豫时间~浓度曲线图。图7为实施例5所得的聚多巴胺-聚吡咯复合材料收到近红外激光照射后的升温曲线图。图8为实施例3所得的聚多巴胺-聚吡咯复合材料包覆在氧化石墨烯表面的透射电子显微镜照片。具体实施方式以下结合具体实施例和附图对本专利技术进行进一步的详细描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围：实施例1：配制pH=1的质量浓度为0.2%二氧化硅纳米粒子溶液25mL，加入200mg的硫酸软骨素，室温下搅拌24小时；加入189mg多巴胺盐酸盐，70µL吡咯，搅拌直至溶解；0.456g过硫酸铵溶于5mL水中溶解后将混合液逐滴加入冰水浴中的二氧化硅纳米粒子溶液，保持低温，反应过夜。用水和乙醇洗涤数次，真空干燥，得到聚吡咯-聚多巴胺包覆的二氧化硅纳米粒子（见图1）。实施例2：配制pH=1的质量浓度为0.2%二氧化硅纳米粒子溶液25mL，加入200mg的透明质酸钠，室温下搅拌24小时；加入189mg多巴胺盐酸盐，70µL吡咯，搅拌直至溶解；0.456g过硫酸铵溶于5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚多巴胺‑聚吡咯纳米复合材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：（1）将纳米粒子分散在一定pH值的去离子水中；（2）加入分散剂，室温搅拌16‑28小时；（3）将多巴胺盐酸盐和吡咯单体加入步骤（2）所得的溶液中，分散均匀；（4）将氧化剂溶解于去离子水中，且该去离子水的pH值与步骤（1）中的溶液pH值相同，向步骤（3）所得的溶液中逐滴加入所配置的氧化剂溶液；（5）保持低温反应过夜，离心，用水和乙醇洗涤数次，真空干燥，即得包覆了纳米粒子的聚多巴胺‑聚吡咯纳米复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种聚多巴胺-聚吡咯纳米复合材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：（1）将纳米粒子分散在一定pH值的去离子水中；（2）加入分散剂，室温搅拌16-28小时；（3）将多巴胺盐酸盐和吡咯单体加入步骤（2）所得的溶液中，分散均匀；（4）将氧化剂溶解于去离子水中，且该去离子水的pH值与步骤（1）中的溶液pH值相同，向步骤（3）所得的溶液中逐滴加入所配置的氧化剂溶液；（5）保持低温反应过夜，离心，用水和乙醇洗涤数次，真空干燥，即得包覆了纳米粒子的聚多巴胺-聚吡咯纳米复合材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的纳米粒子为二氧化硅、介孔二氧化硅、金纳米粒子、聚合物纳米粒子或石墨烯。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的分散剂是天然多糖或合成高分...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨宇红，林沁睿，邵正中，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海,31