一种三重响应性的介孔硅包覆碳纳米管接枝嵌段共聚物复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种三重响应性的介孔硅包覆碳纳米管接枝嵌段共聚物复合材料及其制备方法和应用。本发明专利技术通过在介孔硅包覆碳纳米管表面引入巯基和二硫半胱胺基、Br基，然后通过原子转移自由基反应在其表面接枝聚氮异丙基丙烯酰胺和聚(2‑(4‑甲酰基苯甲酰氧基)乙基甲基丙烯酸酯，形成嵌段共聚物复合材料。本发明专利技术介孔硅纳米管接枝嵌段共聚物复合材料可以借助席夫碱结构实现药物的共价结合，并通过物理吸附进一步提高载药效率；并表现出独特的温敏性、pH响应性及谷胱甘肽还原响应性，能够根据生理环境变化有效而协同地调控药物释放，达到更好的靶向可控释放效果。

【技术实现步骤摘要】
一种三重响应性的介孔硅包覆碳纳米管接枝嵌段共聚物复合材料及其制备方法和应用
本专利技术属于生物医药
，具体涉及一种三重响应性的介孔硅包覆碳纳米管接枝嵌段共聚物复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
具有多重响应的纳米药物载体由于具有较高的载药量、较低的新陈代谢、减少细胞毒性和副作用的特性而受到广泛关注。其中，无机纳米颗粒能够更稳定地存在于人体中包括纳米管和介孔纳米粒子。其中，介孔硅纳米粒子具有优良的物理和化学特性，如具良好的化学稳定性、易修饰和良好的生物相容性，其较大的表面积和孔体积能够有效地提高药物的负载和运输。所以介孔硅纳米粒子在药物缓控释系统中受到越来越多的关注，具有广阔的应用前景。由于癌症细胞内的温度、pH和谷胱甘肽浓度与正常细胞内的生理环境有显著的区别，因此可以作为药物释放的响应信号。二硫键是一种常用的共价键，可以在体内血液循环的过程中稳定存在，但在一定浓度的还原型谷胱甘肽下二硫键会发生断裂；氮异丙基丙烯酰胺具有良好的温敏特性，有利于药物释放；席夫碱具有pH敏感的特性，其有利于通过共价键负载药物，从而有利于药物的稳定负载和控释。介孔硅包覆碳纳米管接枝氮异丙基丙烯酰胺-(2-(4-甲酰基苯甲酰氧基)乙基甲基丙烯酸酯)嵌段共聚物具有三重响应，能够在生理环境下稳定存在，并且能够对病灶细胞进行靶向释放。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有温敏性、pH响应性及谷胱甘肽还原响应性的介孔硅包覆碳纳米管接枝氮异丙基丙烯酰胺-(2-(4-甲酰基苯甲酰氧基)乙基甲基丙烯酸酯)嵌段共聚物复合材料，并为该材料提供一种制备方法和应用。针对上述目的，本专利技术所采用的复合材料是介孔硅包覆的碳纳米管表面接枝氮异丙基丙烯酰胺-(2-(4-甲酰基苯甲酰氧基)乙基甲基丙烯酸酯)嵌段共聚物，其结构如下所示：式中MWCNTs@MSN代表介孔硅包覆的碳纳米管，x为14～19的整数，y为3～8的整数。上述复合材料中，以复合材料的质量为100％计，该复合材料中氮异丙基丙烯酰胺-(2-(4-甲酰基苯甲酰氧基)乙基甲基丙烯酸酯)嵌段共聚物占20％～50％，介孔硅包覆的碳纳米管占50％～80％。本专利技术复合材料的制备方法由下述步组成骤：1、制备巯基介孔硅包覆碳纳米管将介孔硅包覆碳纳米管超声分散于甲苯中，然后加入(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷，在70～90℃下回流24～48h，离心分离、洗涤、干燥，得到巯基介孔硅包覆碳纳米管。2、制备氨基二硫介孔硅包覆碳纳米管将巯基介孔硅包覆碳纳米管超声分散于甲醇中，加入吡啶二硫半胱胺盐酸盐，在氮气环境下室温搅拌36～50h，离心分离、洗涤、干燥，得到氨基二硫介孔硅包覆碳纳米管。3、制备溴基二硫介孔硅包覆碳纳米管将氨基二硫介孔硅包覆碳纳米管超声分散于干燥的四氢呋喃中，加入三乙胺和2-溴异丁酰溴，在氮气保护下室温搅拌35～55h，离心分离、洗涤、干燥，得到溴基二硫介孔硅包覆碳纳米管。4、制备介孔硅包覆碳纳米管接枝聚氮异丙基丙烯酰胺将溴基二硫介孔硅包覆碳纳米管超声分散于N,N-二甲基甲酰胺和水的混合溶液中，加入氮异丙基丙烯酰胺、三(2-二甲氨基乙基)胺、溴化亚铜，在室温下进行原子转移自由基反应，得到介孔硅包覆碳纳米管接枝聚氮异丙基丙烯酰胺。5、制备介孔硅包覆碳纳米管接枝氮异丙基丙烯酰胺-(2-(4-甲酰基苯甲酰氧基)乙基甲基丙烯酸酯)嵌段共聚物复合材料将介孔硅包覆碳纳米管接枝聚氮异丙基丙烯酰胺超声分散于N,N-二甲基甲酰胺中，加入2-(4-甲酰基苯甲酰氧基)乙基甲基丙烯酸酯、五甲基二乙烯三胺、溴化亚铜，在75～95℃下进行原子转移自由基反应，得到介孔硅包覆碳纳米管接枝氮异丙基丙烯酰胺-(2-(4-甲酰基苯甲酰氧基)乙基甲基丙烯酸酯)嵌段共聚物复合材料。上述步骤1中，优选介孔硅包覆碳纳米管与(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷的质量体积比为1g:3～8mL。上述步骤2中，优选巯基介孔硅包覆碳纳米管中巯基摩尔量与吡啶二硫半胱胺盐酸盐的摩尔量之比为1:4～8。上述步骤3中，优选氨基二硫介孔硅包覆碳纳米管中氨基摩尔量与2-溴异丁酰溴和三乙胺的摩尔量之比为1:1～2:1～2。上述步骤4中，优选溴基二硫介孔硅包覆碳纳米管中溴基摩尔量与氮异丙基丙烯酰胺、三(2-二甲氨基乙基)胺、溴化亚铜的摩尔比为:1:50～300:0.8～1.5:0.8～1.5。上述步骤5中，优选介孔硅包覆碳纳米管接枝聚氮异丙基丙烯酰胺中溴基摩尔量与2-(4-甲酰基苯甲酰氧基)乙基甲基丙烯酸酯、五甲基二乙烯三胺、溴化亚铜的摩尔比为:1:20～120:2～6:1～5。本专利技术介孔硅包覆碳纳米管接枝氮异丙基丙烯酰胺-(2-(4-甲酰基苯甲酰氧基)乙基甲基丙烯酸酯)嵌段共聚物复合材料作为载体在制备抗癌药物中的应用，使用时先通过席夫碱共价结合的方式负载抗癌药物，然后在通过物理吸附作用二次包覆抗癌药物。本专利技术的有益效果如下：1、本专利技术采用的介孔硅包覆碳纳米管具有较高的表面积和孔体积，能够有效地增加载药量；通过二硫键接枝氮异丙基丙烯酰胺-(2-(4-甲酰基苯甲酰氧基)乙基甲基丙烯酸酯)嵌段共聚物后，不但能够利用聚合物中的醛基与药物分子阿霉素中的氨基形成pH敏感的席夫碱来提高载药量，而且聚合物层间能够负载部分药物。同时该嵌段共聚物具有温度敏感，且二硫键能够在谷胱甘肽下断裂，从而能够有效地控制药物释放。因此，该载药复合材料在正常细胞环境下(pH7.4，37℃)下发生较少的药物释放量，并且能够在癌细胞环境下(pH5.0，42℃，10mM)有效地提高药物释放量，防止了药物早泄露造成的毒副作用，并且能够达到靶向治疗的效果。2、本专利技术复合材料中的介孔硅包覆的碳纳米管表面接枝氮异丙基丙烯酰胺-(2-(4-甲酰基苯甲酰氧基)乙基甲基丙烯酸酯)嵌段共聚物除了可以与阿霉素共价结合形成席夫碱外，还可以与其他任何带有氨基的有机小分子药物形成席夫碱，介孔内可以包覆任何有机小分子药物。附图说明图1是本专利技术介孔硅包覆碳纳米管接枝氮异丙基丙烯酰胺-(2-(4-甲酰基苯甲酰氧基)乙基甲基丙烯酸酯)嵌段共聚物复合材料的合成及载药路线图。图2是实施例1中介孔硅包覆碳纳米管(a)、介孔硅包覆碳纳米管接枝聚氮异丙基丙烯酰胺(b)、介孔硅包覆碳纳米管接枝氮异丙基丙烯酰胺-(2-(4-甲酰基苯甲酰氧基)乙基甲基丙烯酸酯)嵌段共聚物复合材料(c)和实施例2中介孔硅包覆碳纳米管接枝氮异丙基丙烯酰胺-(2-(4-甲酰基苯甲酰氧基)乙基甲基丙烯酸酯)嵌段共聚物席夫碱载药复合材料(d)的红外图谱。图3是实施例1中介孔硅包覆碳纳米管(a)、介孔硅包覆碳纳米管接枝聚氮异丙基丙烯酰胺(b)及介孔硅包覆碳纳米管接枝氮异丙基丙烯酰胺-(2-(4-甲酰基苯甲酰氧基)乙基甲基丙烯酸酯)嵌段共聚物复合材料(c)的热失重图。图4是实施例1中介孔硅包覆碳纳米管接枝氮异丙基丙烯酰胺-(2-(4-甲酰基苯甲酰氧基)乙基甲基丙烯酸酯)嵌段共聚物复合材料的透射电镜图。图5是实施例2中介孔硅包覆碳纳米管接枝氮异丙基丙烯酰胺-(2-(4-甲酰基苯甲酰氧基)乙基甲基丙烯酸酯)嵌段共聚物载药复合材料的药物释放图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步说明，但本专利技术的保护范围不仅限于这些实施例。实施例1根据图1所示的合成路线制备嵌段共聚物载药复合材料，具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三重响应性的介孔硅包覆碳纳米管接枝嵌段共聚物复合材料，其特征在于：该复合材料是介孔硅包覆的碳纳米管表面接枝氮异丙基丙烯酰胺‑(2‑(4‑甲酰基苯甲酰氧基)乙基甲基丙烯酸酯)嵌段共聚物，其结构如下所示：

【技术特征摘要】
1.一种三重响应性的介孔硅包覆碳纳米管接枝嵌段共聚物复合材料，其特征在于：该复合材料是介孔硅包覆的碳纳米管表面接枝氮异丙基丙烯酰胺-(2-(4-甲酰基苯甲酰氧基)乙基甲基丙烯酸酯)嵌段共聚物，其结构如下所示：式中MWCNTs@MSN代表介孔硅包覆的碳纳米管，x为14～19的整数，y为3～8的整数。2.根据权利要求1所述的嵌段共聚物复合材料，其特征在于：以复合材料的质量为100％计，该复合材料中氮异丙基丙烯酰胺-(2-(4-甲酰基苯甲酰氧基)乙基甲基丙烯酸酯)嵌段共聚物占20％～50％，介孔硅包覆的碳纳米管占50％～80％。3.一种权利要求1所述的嵌段共聚物复合材料的制备方法，其特征该方法由下述步组成骤：(1)制备巯基介孔硅包覆碳纳米管将介孔硅包覆碳纳米管超声分散于甲苯中，然后加入(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷，在70～90℃下回流24～48h，离心分离、洗涤、干燥，得到巯基介孔硅包覆碳纳米管；(2)制备氨基二硫介孔硅包覆碳纳米管将巯基介孔硅包覆碳纳米管超声分散于甲醇中，加入吡啶二硫半胱胺盐酸盐，在氮气环境下室温搅拌36～50h，离心分离、洗涤、干燥，得到氨基二硫介孔硅包覆碳纳米管；(3)制备溴基二硫介孔硅包覆碳纳米管将氨基二硫介孔硅包覆碳纳米管超声分散于干燥的四氢呋喃中，加入三乙胺和2-溴异丁酰溴，在氮气保护下室温搅拌35～55h，离心分离、洗涤、干燥，得到溴基二硫介孔硅包覆碳纳米管；(4)制备介孔硅包覆碳纳米管接枝聚氮异丙基丙烯酰胺将溴基二硫介孔硅包覆碳纳米管超声分散于N,N-二甲基甲酰胺和水的混合溶液中，加入氮异丙基丙烯酰胺、三(2-二甲氨基乙基)胺、溴化亚铜，在室温下进行原子转移自由基反应，得到介孔硅包覆碳纳米管接枝聚氮异丙基丙烯酰胺；(5)制备介孔硅包覆碳纳米管接枝氮异丙基丙烯酰胺-(2-(4-甲酰基苯甲酰氧基)乙基甲基丙烯酸酯)嵌段共聚物复合材料将介孔硅包覆碳纳米管接枝聚氮异丙基丙烯酰胺超声分散于N,N-二甲基甲酰胺中，加入2-(4-甲酰基苯甲酰氧基)乙基甲基丙烯酸酯、五甲基二乙烯三胺、溴化亚铜，在75～9...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗延龄，张瑞乾，徐峰，陈亚芍，
申请(专利权)人：陕西师范大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61