一种多功能共轭高聚物凝胶基复合材料的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种多功能共轭高聚物凝胶基复合材料的制备方法，将海藻酸钠溶于溶剂中，搅拌使之完全溶解，溶解后的海藻酸钠质量百分比浓度为0.5%‑3%，然后放置于冰水浴中冷却；将共轭聚合物单体分散于海藻酸钠溶液中得混合溶液，所述的共轭聚合物单体为吡咯、噻吩、苯胺、多巴胺中的任意一种；再于上述混合溶液中加入金属阳离子化合物，所述的金属阳离子化合物为六水合氯化铁、氯化铝中的任意一种，反应完全后即可得到多功能共轭高聚物凝胶基复合材料。在海藻酸钠溶液中加入抗癌药物即得到负载有药物的共轭聚合物凝胶。本发明专利技术制备的共轭高聚物凝胶基复合材料具有优越的光热转化性能，良好的生物相容性，可应用于安全高效的肿瘤光热治疗。

A preparation method of multifunctional conjugate polymer gel based composite material

The invention provides a preparation method of a multifunctional conjugated polymer gel based composite material, which dissolves sodium alginate in the solvent and stirs it completely to dissolve. The mass percentage of sodium alginate dissolved after being dissolved is 0.5% to 3%, then placed in ice water bath to cool, and the monomer of the conjugated polymer is dispersed in sodium alginate solution. A mixed solution is obtained, and the conjugated polymer monomer is any of pyrrole, thiophene, aniline and dopamine; then a metal cationic compound is added to the above mixed solution, and the metal cationic compound is any of ferric chloride hexahydrate and aluminium chloride, and the multi-functional conjugation can be obtained after the reaction is complete. Polymer gel based composites. A conjugated polymer gel loaded with drugs was obtained by adding anticancer drugs into alginate solution. The conjugate polymer gel based composite material has excellent photothermal conversion property, good biocompatibility, and can be applied to safe and efficient tumor photothermal therapy.

【技术实现步骤摘要】
一种多功能共轭高聚物凝胶基复合材料的制备方法
本专利技术属于生物纳米材料领域，涉及一种凝胶复合物，具体来说是一种多功能共轭高聚物与海藻酸钠凝胶复合物的制备及其应用。
技术介绍
光热疗法是一种新型的肿瘤治疗方法，其原理是利用近红外激光照射富集在肿瘤部位的光热材料，利用材料的光热转化能力产生的高热量来杀死肿瘤细胞。近红外激光具有强的生物组织穿透能力，且光衰减小等特点，成为了光热治疗研究中的重要光源。聚吡咯(PPy)含有共轭结构，是一种典型的有机导电聚合物。光热治疗中，光热材料的光热转化效率是治疗的关键因素之一，有研究表明除具有优异导电性，聚吡咯还具有较强的近红外光吸收能力和光热转化能力，同时具有良好的生物相容性及稳定性。聚吡咯的制备方法包括电化学聚合和化学聚合。其中，化学聚合可通过氧化剂(如三价铁离子)或者金属有机物的偶联制备。水凝胶是一种具有三维结构的高分子聚合物，能在水中溶胀并保持大量水分而不溶解，且具有良好的生物相容性。海藻酸钠为一种天然多糖，其分子结构中含有大量的羧基。在阳离子存在下，海藻酸钠G单元上的钠离子与阳离子发生交换反应，形成交联网络结构，进而形成凝胶。我们前期研究表明(DOI:10.1021/acsami.7b17608)，海藻酸钠凝胶可用于负载光热材料和化疗药物。但这种水凝胶是通过钙离子和钠离子的交换成胶，当注射至病灶部位时，钙离子的迁徙可能会导致血管硬化等结果。因此，开发其他交联剂(离子)，制备安全性更高的海藻酸钠水凝胶具有重要的研究价值和临床转化前景。我们通过实验发现，铁离子也能与海藻酸钠的离子交换成胶；而且，铁离子经氧化成的亚铁离子可改善血红蛋白、肌红蛋白的机能，增强机体免疫力等。动物水平的肿瘤光热治疗主要是通过尾静脉或瘤内将材料输送至小鼠体内。大部分尾静脉注射的材料会被肝、脾等网状器官捕捉，导致富集在肿瘤部位的材料很少，疗效不好。而瘤内注射虽可使材料较多地集中于肿瘤部位，但由于肿瘤部位的血管通透性增加，部分材料会渗透进入血液循环而对机体造成潜在的影响。为了弥补上述不足，我们设法将光热材料和化疗药物通过凝胶系统稳固地束缚在肿瘤部位，以提高材料利用率，降低对组织和器官的损伤。我们发现，铁离子既能氧化吡咯生成聚吡咯，又能与海藻酸钠进行离子交换形成水凝胶载体。因此，可在铁离子的桥接作用下，得到聚吡咯和海藻酸钠水凝胶的复合光热材料。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种多功能共轭高聚物凝胶基复合材料的制备及其应用，所述的这种多功能海藻酸钠水凝胶旨在解决现有技术中光热材料在肿瘤内部分布不均，毒性强且利用效率低的问题。本专利技术提供了一种多功能共轭高聚物凝胶基复合材料的制备方法，将海藻酸钠溶于溶剂中，搅拌使之完全溶解，溶解后的海藻酸钠质量百分比浓度为0.5％-3％，然后放置于冰水浴中冷却；将共轭聚合物单体分散于上述海藻酸钠溶液中得混合溶液，所述的共轭聚合物单体为吡咯、噻吩、苯胺、多巴胺中的任意一种；再于上述混合溶液中加入金属阳离子化合物，所述的金属阳离子化合物为六水合氯化铁、氯化铝中的任意一种，反应完全后即可得到多功能共轭高聚物凝胶基复合材料。进一步的，当海藻酸钠溶液体积为1mL时，所添加的共轭聚合物单体体积为8-32μL，所添加的金属阳离子与共轭聚合物单体的摩尔比为4:1。进一步的，所述的溶剂为蒸馏水、磷酸盐缓冲溶液(pH＝7.4)、生理盐水(w/v＝0.9％)中的任意一种。进一步的，所述的反应温度为0-10℃。本专利技术还提供了一种负载有药物的复合共轭聚合物凝胶的制备方法，将海藻酸钠溶于溶剂中，搅拌使之完全溶解，溶解后的海藻酸钠质量百分比浓度为0.5％-3％，然后加入水溶性的抗癌药物，分散后的水溶性的抗癌药物的浓度为0.1-1mg/mL，然后放置于冰水浴中冷却；将共轭聚合物单体分散于上述海藻酸钠溶液中得混合溶液，所述的共轭聚合物单体为吡咯、噻吩、苯胺、多巴胺中的任意一种；再于上述混合溶液中加入金属阳离子化合物，反应完全后，即可得到多功能共轭高聚物凝胶基复合材料。进一步的，所述的水溶性的抗癌药物为多柔比星或羧基喜树碱中的任意一种。本专利技术还提供了一种多功能共轭高聚物凝胶基复合材料的制备方法，将海藻酸钠溶于溶剂中，搅拌使之完全溶解，溶解后的海藻酸钠质量百分比浓度为0.5％-3％，然后放置于冰水浴中冷却；将金属阳离子化合物加入至上述溶液中，反应成凝胶，所述的金属阳离子化合物为六水合氯化铁、氯化铝中的任意一种；再于将共轭聚合物单体分散于上述海藻酸钠溶液中得混合溶液，所述的共轭聚合物单体为吡咯、噻吩、苯胺、多巴胺中的任意一种；反应完全后即可得到多功能共轭高聚物凝胶基复合材料。进一步的，当海藻酸钠溶液体积为1mL时，所添加的共轭聚合物单体体积为8-32μL，所添加的金属阳离子与共轭聚合物单体的摩尔比为4:1。进一步的，所述的溶剂为蒸馏水、磷酸盐缓冲溶液(pH＝7.4)、生理盐水(w/v＝0.9％)中的任意一种。进一步的，所述的反应温度为0-10℃。本专利技术还提供了一种负载有药物的复合共轭聚合物凝胶的制备方法，将海藻酸钠溶于溶剂中，搅拌使之完全溶解，溶解后的海藻酸钠质量百分比浓度为0.5％-3％，然后加入水溶性的抗癌药物，分散后的水溶性的抗癌药物的浓度为0.1-1mg/mL，放置于冰水浴中冷却；将金属阳离子化合物加入至上述溶液中，反应成凝胶，所述的金属阳离子化合物为六水合氯化铁、氯化铝中的任意一种；再将共轭聚合物单体分散于上述海藻酸钠溶液中得混合溶液，所述的共轭聚合物单体为吡咯、噻吩、苯胺、多巴胺中的任意一种；反应完全后即可得到多功能共轭高聚物凝胶基复合材料。进一步的，所述的水溶性的抗癌药物为多柔比星或羧基喜树碱中的任意一种。本专利技术还提供了采用上述的方法制备的多功能共轭高聚物凝胶基复合材料作为光热转化材料的用途。本专利技术在海藻酸钠溶液中加入将能进行阳离子聚合的共轭聚合物单体和大于二价的阳离子引发剂。以吡咯为共轭聚合单体，六水合氯化铁为阳离子引发剂为例，提供了两种凝胶制备方法：①将海藻酸钠溶于溶剂中，加入吡咯搅拌均匀，再加入六水合氯化铁使海藻酸钠成胶和吡咯聚合同时进行；②将海藻酸钠溶于溶剂中，加入六水合氯化铁形成水凝胶，然后加入吡咯进行阳离子聚合。这两种方法皆可获得具有一定网络结构的黑色复合水凝胶。本专利技术利用铁离子能与吡咯聚合及海藻酸钠发生交联反应的性质，提供了一种在铁离子的桥联作用下实现聚吡咯和海藻酸钠复合凝胶的同步制备方法。本专利技术工艺简单，产品制备时间短，所得产物在体内外模拟实验中都体现了良好的生物相容性。与以往将光热材料直接分散于水凝胶中制备复合凝胶不同，本专利技术选择海藻酸钠作为基质，吡咯作为单体，利用铁离子既能使吡咯聚合，又能与海藻酸钠发生离子交换的双重特性制备复合凝胶。值得一提的是，本专利技术中海藻酸钠凝胶和吡咯聚合同步进行，且该凝胶制备过程中不需要其他有机溶剂的参与，体现了绿色化学“无溶剂”的理念。实验表明，本专利技术制备的凝胶具有良好的光热转化能力。原位植入后，聚吡咯被海藻酸钠凝胶束缚于肿瘤内，不至于大量地进入血液循环，提高了材料利用效率，且减小了对正常组织和器官的损伤影响。本专利技术和已有技术相比，其技术进步是显著的。本专利技术制备的凝胶工艺简单，产品易得，具有优异的光热转化能力，能弥补尾静脉和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多功能共轭高聚物凝胶基复合材料的制备方法，其特征在于：将海藻酸钠溶于溶剂中，搅拌使之完全溶解，溶解后的海藻酸钠的质量百分比浓度为0.5％‑3％，然后放置于冰水浴中冷却；将共轭聚合物单体分散于上述海藻酸钠溶液中得混合溶液，所述的共轭聚合物单体为吡咯、噻吩、苯胺、多巴胺中的任意一种；再于上述混合溶液中加入金属阳离子化合物，所述的金属阳离子化合物为六水合氯化铁、氯化铝中的任意一种，反应完全后即可得到多功能共轭高聚物凝胶基复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种多功能共轭高聚物凝胶基复合材料的制备方法，其特征在于：将海藻酸钠溶于溶剂中，搅拌使之完全溶解，溶解后的海藻酸钠的质量百分比浓度为0.5％-3％，然后放置于冰水浴中冷却；将共轭聚合物单体分散于上述海藻酸钠溶液中得混合溶液，所述的共轭聚合物单体为吡咯、噻吩、苯胺、多巴胺中的任意一种；再于上述混合溶液中加入金属阳离子化合物，所述的金属阳离子化合物为六水合氯化铁、氯化铝中的任意一种，反应完全后即可得到多功能共轭高聚物凝胶基复合材料。2.根据权利要求1所述的一种多功能共轭高聚物凝胶基复合材料的制备及其应用，其特征在于：当海藻酸钠溶液体积为1mL时，所添加的共轭聚合物单体的体积为8-32μL，所添加的金属阳离子与共轭聚合物单体的摩尔比为4:1。3.根据权利要求1所述的一种多功能共轭高聚物凝胶基复合材料的制备及其应用，其特征在于：所述的溶剂为蒸馏水、磷酸盐缓冲溶液(pH＝7.4)、生理盐水(w/v＝0.9％)中的任意一种。4.根据权利要求1所述的一种多功能共轭高聚物凝胶基复合材料的制备方法，其特征在于：所述的反应温度为0-10℃。5.一种负载有药物的复合共轭聚合物凝胶的制备方法，其特征在于：将海藻酸钠溶于溶剂中，搅拌使之完全溶解，溶解后的海藻酸钠质量百分比浓度为0.5％-3％，然后加入水溶性的抗癌药物，分散后的水溶性的抗癌药物的浓度为0.1-1mg/mL，然后放置于冰水浴中冷却；将共轭聚合物单体分散于上述海藻酸钠溶液中得混合溶液，所述的共轭聚合物单体为吡咯、噻吩、苯胺、多巴胺中的任意一种；再于上述混合溶液中加入金属阳离子化合物，反应完全后，即可得到负载有药物的共轭聚合物凝胶。6.根据权利要求5所述的一种负载有药物的复合共轭聚合物凝胶的制备方法，其特征在于：当海藻酸钠溶液体积为1mL时，所添加的共轭聚合物单体的体积为8-32μL，所添加的金属阳离子与共轭聚合物单体的摩尔比为4:1。7.根据权利要求5所述的一种负载有药物的复合共轭聚合物凝胶的制备方法，其特征在于：所述的水溶性的抗癌药物为多柔比星或羧基喜树碱中的任意一种。8.一种多功能共轭高聚物凝胶基复合材料的制备方法，其特征在于：将海藻酸钠溶于溶剂中，搅拌使之完...

【专利技术属性】
技术研发人员：王世革，吴陈瑶，赵九龙，周春华，邹多武，吴环，黄明贤，
申请(专利权)人：上海理工大学，中国人民解放军第二军医大学，
类型：发明
国别省市：上海,31