硫辛酸功能化的介孔氧化硅纳米材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供一种硫辛酸功能化的介孔氧化硅纳米材料及其制备方法与应用。本发明专利技术选用硫辛酸在介孔氧化硅材料表面进行抗氧化修饰，将硫辛酸通过酰胺化反应共价修饰到介孔氧化硅的表面，可有效降低介孔氧化硅材料作为药物载体对于生物体的毒性作用，并进一步提高其生物相容性。研究表明，硫辛酸修饰介孔氧化硅纳米材料对小鼠大脑神经具有保护作用，有效降低了静脉注射介孔氧化硅材料后引起的小鼠社交能力和认知功能的异常，从而降低介孔硅的神经毒性。

Lipoic acid functionalized mesoporous silica nanomaterials and their preparation methods and Applications

【技术实现步骤摘要】
硫辛酸功能化的介孔氧化硅纳米材料及其制备方法与应用
本专利技术涉及生物医药领域，具体地说，涉及一种硫辛酸功能化的介孔氧化硅纳米材料及其制备方法与应用。
技术介绍
介孔氧化硅纳米材料作为一种优良的药物载体，具有介孔材料和纳米材料的双重特性。具有生物相容性好，比表面积大，孔径和孔容可调，孔道均匀，表面易于功能化修饰等优点，在药物递送、疾病诊断以及生物成像等领域具有巨大的潜在应用价值。虽然介孔氧化硅作为纳米载体已经有广泛研究，但是介孔氧化硅的安全性仍然存在隐患。由于介孔氧化硅材料表面存在大量的硅羟基，进入细胞后会产生大量的活性氧，造成细胞和组织氧化损伤。介孔氧化硅会引起红细胞溶血，影响其在静脉给药方面的应用。此外，介孔氧化硅经皮下注射和肌肉注射给小鼠，会引起注射部位炎症反应。因此，仍需对介孔氧化硅的毒性进行系统研究。硫辛酸是一种在线粒体中天然存在的抗氧化剂，具备优良的抗氧化性质。硫辛酸及其还原型二氢硫辛酸可以清除几乎所有种类的自由基，发挥抗氧化作用。硫辛酸还可以鳌合金属离子，清除自由基。硫辛酸通过激活Nrf2通路，增加II相代谢酶基因的表达，起到抗氧化作用。最重要的是，硫辛酸作为一种重要的线粒体辅助因子，可以抑制线粒体的衰老以及氧化应激引起的线粒体功能障碍，改善因线粒体的衰老以及功能障碍引起的神经功能受损包括记忆缺失和认识功能障碍。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种硫辛酸功能化的介孔氧化硅纳米材料及其制备方法与应用。通过在介孔氧化硅表面共价修饰硫辛酸，使其能够降低介孔硅材料的毒性，降低其静脉注射后引起的小鼠社交能力和认知功能的异常，从而降低介孔硅的神经毒性。为了实现本专利技术目的，第一方面，本专利技术提供一种硫辛酸功能化的介孔氧化硅纳米材料的制备方法，包括以下步骤：1)以十六烷基三甲基溴化铵为模板剂，在碱性条件下使正硅酸乙酯与(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷进行共缩聚反应，得到巯基功能化的介孔氧化硅；除去产物中的模板剂；2)以无水短链醇为反应溶剂，使(3-氨丙基)三甲氧基硅烷与步骤1)所得巯基功能化的介孔氧化硅表面的硅羟基发生水解缩聚进行后嫁接，得到氨基功能化的介孔氧化硅；3)在氮气保护的条件下，使步骤2)所得氨基功能化的介孔氧化硅与N,N’-羰基二咪唑活化的硫辛酸发生酰胺化反应，得到以酰胺键共价连接的硫辛酸功能化的介孔氧化硅纳米材料。前述的方法，步骤1)所述共缩聚反应在水中进行。所述共缩聚反应的反应温度为65-95℃，反应时间为1-4h，优选80℃反应2h。所述碱性条件的pH值为10-11，优选pH值11。步骤1)所述共缩聚反应中，十六烷基三甲基溴化铵、正硅酸乙酯、(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷和水的摩尔比分别为1:8.5-10.3:2.0-3.0:9000-11000，优选1:9.3:2.6:9697。步骤1)除去模板剂的方法为萃取法；萃取所用溶剂为质量浓度为35％-37％的盐酸溶液和无水甲醇按体积比1:30-1:50(优选1:50)形成的混合液。步骤2)中所述反应溶剂为无水乙醇或无水甲醇等。步骤2)的反应条件为：常温反应24～48h。步骤2)中(3-氨丙基)三甲氧基硅烷和巯基功能化介孔氧化硅的质量比为1:0.2-0.5，优选1:0.3。步骤3)中氨基功能化的介孔氧化硅、N,N’-羰基二咪唑和硫辛酸的质量比分别为1:1.02-1.50:1.02-1.53，优选2.5:2.6:3。在本专利技术的一个具体实施方式中，所述硫辛酸功能化的介孔氧化硅纳米材料的制备方法如下：(1)取0.3g十六烷基三甲基溴化铵溶解于144mL蒸馏水中，加入2mol/L的NaOH溶液1mL，调节温度至80℃，再加入1.5mL正硅酸乙酯、0.4mL(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷，在80℃、1500rpm条件下搅拌反应2h；2h后自然冷却，4℃、10000rpm离心30min，收集沉淀，依次用无水乙醇和水洗涤沉淀，然后于80℃真空干燥48h，得白色粉末；将白色粉末用滤纸包住放入索氏提取器，向烧瓶中加入7mL浓度为37.0％的盐酸和350mL无水甲醇，回流反应36h，脱除十六烷基三甲基溴化铵；然后4℃、10000rpm离心10min，收集沉淀，用无水乙醇洗涤沉淀，80℃真空干燥48h，即得巯基功能化的介孔氧化硅(MSN-SH)；(2)取步骤(1)所得0.3g巯基功能化的介孔氧化硅，用60mL无水乙醇溶解，然后逐滴加入1mL(3-氨丙基)三甲氧基硅烷，室温搅拌24h，然后用无水乙醇离心洗涤，真空干燥得到氨基功能化的介孔氧化硅(MSN-SH-NH2)；(3)取100mL三颈圆底烧瓶，一口插反口塞，反口塞上插针头用作出气口，一口通入氮气，一口密闭；烧瓶中先加入3～4mL无水甲苯，氮气吹扫5min，然后向所述三颈圆底烧瓶中加入0.3g硫辛酸，再加入20mL无水甲苯使其充分溶解，将0.26gN,N’-羰基二咪唑用3mL无水氯仿溶解，加入到所述三颈圆底烧瓶中；混合物在室温氮气氛围下搅拌1h，作为A液，将A液转移到恒压漏斗中；然后，向所述三颈圆底烧瓶中加入步骤(2)所得0.25g氨基功能化的介孔氧化硅，用30mL无水甲苯分散，用恒压漏斗逐滴将A液加入所述三颈圆底烧瓶中，在室温氮气氛围下反应6h，然后关闭氮气，室温反应过夜；最后用无水乙醇离心洗涤，真空干燥，即得硫辛酸功能化的介孔氧化硅纳米材料(MSN-LA)。本专利技术中使用的介孔氧化硅纳米材料(MSNs)可按照常规合成方法制得。第二方面，本专利技术提供按照上述方法制备的硫辛酸功能化的介孔氧化硅纳米材料。所述纳米材料呈球形，平均粒径为80～120nm左右(优选80nm左右)，且表面具有六方孔道的规则结构；所述纳米材料表面硫辛酸的修饰量为2.0×10-3～4.0×10-3mol/g(优选2.0×10-3mol/g)。第三方面，本专利技术提供所述硫辛酸功能化的介孔氧化硅纳米材料的以下任一应用：1)用于制药；2)用作药物递送载体。所述纳米材料在应用时，可以用5％葡萄糖溶液为分散介质，配成混悬液，通过静脉注射给药。第四方面，本专利技术提供含有所述硫辛酸功能化的介孔氧化硅纳米材料的药物或组合物。借由上述技术方案，本专利技术至少具有下列优点及有益效果：本专利技术有效降低了介孔氧化硅材料作为药物载体对于生物体的毒性作用，并进一步提高其生物相容性。选用硫辛酸在介孔氧化硅材料表面进行抗氧化修饰，将硫辛酸通过酰胺化反应共价修饰到介孔氧化硅的表面，并与未经修饰的介孔硅材料(MSNs)进行对比，结果表明硫辛酸修饰介孔氧化硅纳米材料对小鼠大脑神经起到保护作用。例如，将修饰后的纳米材料(MSN-LA)经尾静脉注射进C57BL/6N小鼠体内，可降低介孔硅材料引起的神经毒性，降低介孔硅材料引起的小鼠社交能力和认知功能的异常。附图说明图1为本专利技术无修饰的介孔氧化硅纳米材料(A)以及实施例2中硫辛酸修饰的介孔氧化硅纳米材料MSN-LA(B)的透射电镜照片。图2为本专利技术实施例2中介孔氧化硅对C57BL/6N小鼠社交能力和认知能力的影响，三箱交流实验(A、C、D、E)和新物体识别实验(B、F)。其中，NS表示无统计学差异，*表示P﹤0.05，**表示P﹤0.01。图3为本专利技术实施例2中介孔氧化硅对C57BL/6N小鼠血脑屏障的影响。其中，A：小鼠脑照片，B：EB含量检测统计结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.硫辛酸功能化的介孔氧化硅纳米材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)以十六烷基三甲基溴化铵为模板剂，在碱性条件下使正硅酸乙酯与(3‑巯基丙基)三甲氧基硅烷进行共缩聚反应，得到巯基功能化的介孔氧化硅；除去产物中的模板剂；2)以无水短链醇为反应溶剂，使(3‑氨丙基)三甲氧基硅烷与步骤1)所得巯基功能化的介孔氧化硅表面的硅羟基发生水解缩聚进行后嫁接，得到氨基功能化的介孔氧化硅；3)在氮气保护的条件下，使步骤2)所得氨基功能化的介孔氧化硅与N,N’‑羰基二咪唑活化的硫辛酸发生酰胺化反应，得到以酰胺键共价连接的硫辛酸功能化的介孔氧化硅纳米材料。

【技术特征摘要】
1.硫辛酸功能化的介孔氧化硅纳米材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)以十六烷基三甲基溴化铵为模板剂，在碱性条件下使正硅酸乙酯与(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷进行共缩聚反应，得到巯基功能化的介孔氧化硅；除去产物中的模板剂；2)以无水短链醇为反应溶剂，使(3-氨丙基)三甲氧基硅烷与步骤1)所得巯基功能化的介孔氧化硅表面的硅羟基发生水解缩聚进行后嫁接，得到氨基功能化的介孔氧化硅；3)在氮气保护的条件下，使步骤2)所得氨基功能化的介孔氧化硅与N,N’-羰基二咪唑活化的硫辛酸发生酰胺化反应，得到以酰胺键共价连接的硫辛酸功能化的介孔氧化硅纳米材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)所述共缩聚反应在水中进行；和/或所述共缩聚反应的反应温度为65-95℃，反应时间为1-4h；和/或所述碱性条件的pH值为10-11。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤1)所述共缩聚反应中，十六烷基三甲基溴化铵、正硅酸乙酯、(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷和水的摩尔比分别为1:8.5-10.3:2.0-3.0:9000-11000。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)除去模板剂的方法为萃取法；萃取所用溶剂为质量浓度为35％-37％的盐酸溶液和无水甲醇按体积比1:30-100形成的混合液。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中所述反应溶剂为无水乙醇或无水甲醇；和/或反应条件为：常温反应24～48h。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中(3-氨丙基)三甲氧基硅烷和巯基功能化介孔氧化硅的质量比为1:0.2-0.5；和/或步骤3)中氨基功能化的介孔氧化硅、N,N’-羰基二咪唑和硫辛酸的质量比分别为1:1.02-1.50:1.02-1.53。7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)取0.3g十六烷基三甲基溴化铵溶解于144mL蒸馏水中，加入2mol/L的NaOH溶液1mL，调节温度至80℃，再加入1.5m...

【专利技术属性】
技术研发人员：房晨婕，孙爱玲，
申请(专利权)人：首都医科大学，
类型：发明
国别省市：北京,11