一种能够可视化监控的控释微球载体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种能够可视化监控的控释微球载体及其制备方法和应用，该控释微球载体主要由高折射率且亲水性单体、温敏性单体、交联剂、引发剂加入氧化石墨烯水溶液中形成预凝胶溶液，将预处理后的光子晶体浸泡到预凝胶溶液中，经过紫外固化、化学刻蚀后得到的反蛋白石结构的微球载体。本发明专利技术所得微球载体载药时，能够通过近红外光的照射释放药物，通过调控近红外光的功率，实现控制药物的释放速度，并且本发明专利技术提供的微载体以其鲜亮的颜色作为信号做到实时监控药物释放量。此外，本发明专利技术微球载体制备和应用方法操作简单，成本低，节省了药物释放量的检测时间，简化了药物控释检测的繁琐过程，该方法制备的微载体无毒且生物相容性好。

A Controlled Release Microsphere Carrier for Visual Monitoring and Its Preparation and Application

The invention discloses a controlled release microsphere carrier capable of visual monitoring and its preparation method and application. The controlled release microsphere carrier mainly comprises a high refractive index and hydrophilic monomer, a thermosensitive monomer, a crosslinking agent and an initiator, and adds a graphene oxide aqueous solution into a water solution to form a pre gel solution. The microsphere carrier with inverse opal structure was obtained. When the microsphere carrier is loaded with medicine, the drug can be released by near infrared light irradiation, and the drug release rate can be controlled by controlling the power of near infrared light. The microsphere carrier provided by the invention can monitor the drug release in real time with its bright color as a signal. In addition, the preparation and application method of the microsphere carrier of the invention is simple in operation, low in cost, saves the detection time of drug release amount, simplifies the tedious process of drug controlled release detection, and the microsphere carrier prepared by the method is non-toxic and has good biocompatibility.

【技术实现步骤摘要】
一种能够可视化监控的控释微球载体及其制备方法和应用
本专利技术公开了一种能够可视化监控的控释微球载体及其制备方法和应用，属于控释微球载体
背景内容随着药剂学的不断发展，各类新型药物剂型正在朝着稳定储藏、纳米微粒、控释缓释方向发展，以便更好地控制药量、提高利用率和降低毒副作用。基于微载体的传送系统通常由生物相容性高、可生物降解的聚合物质通过物理化学方法装载治疗性的生物分子，但通常需要通过特征反射峰或者对药物进行标记实现对多种药物的编码注射，并不能实时进行药物释放量的监控，在药物监测过程中就会由于释放量的变化导致错过最佳释放量。
技术实现思路
专利技术目的：为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种能够可视化监控的控释微球载体及其制备方法和应用，使得药物控释过程可视化，节省药物释放量的检测时间。技术方案：为达到上述专利技术目的，本专利技术技术方案如下：一种能够可视化监控的控释微球载体，其主要由高折射率且亲水性单体、温敏性单体、交联剂、引发剂加入氧化石墨烯水溶液中形成预凝胶溶液，将预处理后的光子晶体浸泡到预凝胶溶液中，经过紫外固化、化学刻蚀后得到的反蛋白石结构的微球载体。作为优选：所述高折射率且亲水性单体选自乙二醇二丙烯酸酯(EGDA)、2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸(AMPS)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)，或者上述单体与N,N-二乙基丙烯酞胺、N-正丙基丙烯酞胺、丙烯酸酯、丙烯酸中的一种或多种的组合。所述温敏性单体选自N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)、N,N-二乙基丙烯酰胺(NDEA)、乙烯吡咯烷酮(VP)、乙烯基异丁酰胺(NVIBA)。所述交联剂选自N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)、亚甲基双丙烯酰胺(MBA)二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)。所述引发剂为光引发剂2959、2-羟基-2-甲基苯丙酮、光引发剂819中的一种。所述预凝胶溶液含有高折射率且亲水性单体5～10wt％、温敏性单体6～10wt％、交联剂和引发剂的用量均占单体的1～3wt％。所述能够可视化监控的控释微球载体的制备方法，包括以下步骤：将高折射率且亲水性单体、温敏性单体、交联剂、引发剂加入氧化石墨烯水溶液中形成预凝胶溶液，将预处理后的光子晶体浸泡到预凝胶溶液中，经过紫外固化、化学刻蚀后得到反蛋白石结构的微球载体，即为所述能够可视化监控的控释微球载体。作为优选，所述光子晶体浸泡到预凝胶溶液中的时间为1-3h，所述化学刻蚀是采用氢氟酸溶液浸泡。所述的控释微球载体在制备可视化监控的控释药物中的应用。应用时，经近红外光照射使所述微球载体收缩释放药物，调控近红外光的功率控制药物释放速率，以微球载体颜色的改变为信号实现对药物控释过程的可视化监控。本专利技术中采用的光子晶体是一种纯天然的三维光子晶体材料，具备选择性布拉格衍射特征，因此在各个方向上会产生不同的结构色。与传统的蛋白石光子晶体相比，反蛋白石晶体具有更大的优势，如制备材料的多样性、材料折射率易调节、三维互连的孔隙系统、较低的弯曲度、较大的表面积以及能够实现光子禁带的多重调制，因此在生物传感、组织工程、再生医学以及可调制光子晶体等领域得到了广泛的应用。本专利技术中采用的氧化石墨烯是一种单原子层厚度的二维纳米材料，其表面因氧化作用引入了大量的含氧官能团，如羟基、羰基、羧基等，这些基团的存在不仅使氧化石墨烯具有很强的亲水性，而且很容易与其它物质作用制备纳米复合材料和水凝胶。氧化石墨烯由于其强烈的近红外(NIR)吸收而产生光热加热效应，并且由于亲水状态和疏水状态之间的关系，温敏型水凝胶表现出温度响应性膨胀和消溶行为，其在各个方向上会发生结构色的改变。结合这三个特征微载体具有可视化自编码的功能。针对药物释放量实时监控的问题，为了节省检测时间，制备药物释放量可视化控释的微载体是十分必要的。本专利技术利用氧化石墨烯近红外加热响应，产生的热量高于水凝胶的临界溶解温度使水凝胶收缩。微载体内部三维有序排列的孔洞结构赋予其光子禁带的属性，使微载体显示出鲜亮的颜色，在水凝胶微载体中加入适量的高折射率且亲水性单体如乙二醇二丙烯酸酯(EGDA)，增加水凝胶的折射率，使得微载体的颜色更加鲜亮，可以直接观察到微载体的药物控释状态。微载体通过物理或化学方法封装药物，通过近红外光照射在氧化石墨烯产生的光热加热效应下，微载体收缩释放药物，通过调控近红外光的功率控制纳米孔的收缩与舒张，纳米孔洞之间的距离改变，微载体颜色改变，通过颜色的改变实现对药物控释过程的可视化监控。技术效果：相对于现有技术，本专利技术所得微球载体载药时，能够通过近红外光的照射释放药物，通过调控近红外光的功率，实现控制药物的释放速度，并且相比于传统的反蛋白石微球载体需借助仪器监测药物的释放情况，本专利技术提供的微载体以其鲜亮的颜色作为信号做到实时监控药物释放量。此外，本专利技术微球载体制备和应用方法操作简单，成本低，节省了药物释放量的检测时间，简化了药物控释检测的繁琐过程，该方法制备的微载体无毒且生物相容性好。附图说明图1为本专利技术制备的以可视化的颜色改变为信号的药物控释和监测的微球载体的制备方法的原理图。图2为本专利技术微球载体在近红外光照射下，微载体颜色变化情况。具体实施方式下面结合附图和具体实例，进一步阐明本专利技术。实施例1在EP管中加入6.4mgNIPAM、5.0μLPEGDA、0.34mgBIS、0.23μL2-羟基-2-甲基苯丙酮和2.0mg/mLGO100μL,混合均匀，得预凝胶溶液。将光子晶体浸泡到水凝胶溶液中约2h，然后，通过紫外光照射约20s使水凝胶完全固化，获取光子晶体水凝胶微球，最终将洗净的光子晶体水凝胶微球浸泡于1％的氢氟酸溶液中2小时，去除二氧化硅粒子模板，清洗获得反蛋白石结构的氧化石墨烯水凝胶微球。将微载体浸泡于含有2.0mg/mL的荧光标记的右旋糖酐水溶液中约两天，对药物进行充分吸附，将微载体取出分散在1.5mg/mLPBS缓冲液中，在功率为0.5W的近红外光照射下，平均每次照射时间约2min，微载体颜色变化依次为红色、橙黄、黄色、绿色、青色、蓝色、紫色，如图2。载体颜色改变后马上将载体置于荧光倒置显微镜下拍摄荧光图，荧光图通过用ImageJ计算药物释放量的OD值，最后通过OD值得变化来得到药物的释放曲线，药物释放量平均为9.30％，实施例2：在1.5mL的EP管中加入7.56mgNIPAM、7μLHEMA、5μL丙烯酰胺、0.59mgBIS、0.39mg光引发剂2959和2.5mg/mLGO100μL，混合均匀，得预凝胶溶液，所有的聚合反应都在20℃下进行，将光子晶体浸泡到水凝胶溶液中。聚合完成后，获取光子晶体水凝胶微球，以乙醇和超纯水依次反复清洗微球。最终将洗净的光子晶体水凝胶微球浸泡于1％的氢氟酸溶液中2小时，去除二氧化硅粒子模板，清洗获得反蛋白石结构的氧化石墨烯水凝胶微球。将微载体浸泡于含有0.8mg/mL的荧光标记的植物凝集素水溶液中约两天，对药物进行充分吸附，将微载体取出分散在1.5mg/mLPBS缓冲液中，在功率为2.5W的近红外光照射下，平均每次照射时间约40s，微载体颜色变化依次为红色、橙黄、黄色、绿色、青色、蓝色、紫色，图2。载体颜色改变后马上将载体置于荧光倒置显微镜下拍摄荧光图，荧光图通过用ImageJ计算药物释放量的OD值，最后通过OD值本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种能够可视化监控的控释微球载体，其特征在于，其主要由高折射率且亲水性单体、温敏性单体、交联剂、引发剂加入氧化石墨烯水溶液中形成预凝胶溶液，将预处理后的光子晶体浸泡到预凝胶溶液中，经过紫外固化、化学刻蚀后得到的反蛋白石结构的微球载体。

【技术特征摘要】
1.一种能够可视化监控的控释微球载体，其特征在于，其主要由高折射率且亲水性单体、温敏性单体、交联剂、引发剂加入氧化石墨烯水溶液中形成预凝胶溶液，将预处理后的光子晶体浸泡到预凝胶溶液中，经过紫外固化、化学刻蚀后得到的反蛋白石结构的微球载体。2.根据权利要求1所述的能够可视化监控的控释微球载体，其特征在于，所述高折射率且亲水性单体选自乙二醇二丙烯酸酯(EGDA)、2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸(AMPS)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)，或者上述单体与N,N-二乙基丙烯酞胺、N-正丙基丙烯酞胺、丙烯酸酯、丙烯酸中的一种或多种的组合。3.根据权利要求1所述的能够可视化监控的控释微球载体，其特征在于，所述温敏性单体选自N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)、N,N-二乙基丙烯酰胺(NDEA)、乙烯吡咯烷酮(VP)、乙烯基异丁酰胺(NVIBA)。4.根据权利要求1所述的能够可视化监控的控释微球载体，其特征在于，所述交联剂选自N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)、亚甲基双丙烯酰胺(MBA)、二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)。5.根据权利要求1所述的能够可视化监控的控释微球载体，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶宝芬，孙晓燕，
申请(专利权)人：中国药科大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32