基于动态化学键交联的纳米凝胶及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种基于动态化学键交联的纳米凝胶及其制备方法与应用。该方法利用超支化聚乙烯亚胺的伯胺基团、海藻酸钠糖单元上的顺式二醇基团分别与交联剂4‑甲酰基苯硼酸的醛基、硼酸基反应形成可逆亚胺动态键与硼酸酯动态键，从而交联形成三维网络结构。本发明专利技术采用反相乳液法在室温20～25℃下制备基于动态化学键交联的多重响应性纳米凝胶。制备的纳米凝胶具有良好的生物相容性和稳定性，并在谷胱甘肽（GSH）、低pH值和H

Nanomaterials based on dynamic chemical bond crosslinking and their preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
基于动态化学键交联的纳米凝胶及其制备方法与应用
本专利技术属于功能高分子材料领域，具体涉及一种基于动态化学键交联的纳米凝胶及其制备方法与应用。
技术介绍
纳米凝胶被定义为纳米尺度的水凝胶，由于其尺寸小、能负载水溶性生物分子、载药量大和易于制备等优势，作为载体已被广泛应用于生物医药、食品和化妆品等领域。不同于正常组织，肿瘤组织具有特异性的生化信号如低pH值、高H2O2浓度以及高GSH含量等。针对以上生化信号制备刺激响应性纳米凝胶，在特定肿瘤部位快速给药不仅可以增强药物疗效，而且降低副作用。然而由于肿瘤的复杂微环境，单一信号的刺激响应难以实现纳米凝胶在肿瘤部位的精准药物释放，因此制备针对肿瘤组织信号的多重刺激响应纳米凝胶具有重要的应用意义。动态共价键是基于可逆共价化学反应上的弱化学键，既具有传统共价键的稳定性，又具氢键等非共价键作用力的可逆断裂性。比如亚胺键在低pH值下和硼酸酯键在H2O2刺激下发生快速断裂。将动态共价键引入到纳米凝胶的交联反应中将赋予纳米凝胶的快速多重响应行为，并且目前基于动态共价键构筑纳米凝胶的报道尚少。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术通过了一种简便的方法，制备得到一种基于动态化学键交联的纳米凝胶。本专利技术通过反相乳液法结合亚胺键和硼酸酯键动态化学键交联，从而使得到的纳米凝胶具备低pH值、GSH和H2O2等信号的多重快速响应性。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种基于动态化学键交联的纳米凝胶的分子式为：本专利技术提供一种基于动态化学键交联的纳米凝胶的制备方法，其包括下述步骤：1)、在使用单一的正己烷、正庚烷或环己烷中加入表面活性剂聚氧乙烯月桂醚或司班80，室温20～25℃振荡30～60s，反应结束后，分别加入海藻酸钠、4-甲酰基苯硼酸和超支化聚乙烯亚胺溶液，其中每加入一个样品就将混合液在室温20～25℃下振荡，反应结束后，室温20～25℃静置。2)、向上步骤所得的油包水乳液中加入2～3ml丙酮或无水乙醇或1-丁醇沉淀纳米凝胶，然后吸去上清。3)、重复步骤2)3～5次，以除去多余的表面活性剂与油相，真空干燥1～2h，挥发丙酮。4)、向步骤3）所得的反应物中加入3～5ml的去离子水，室温20～25℃振荡，水浴超声破碎30～60s，最后通过无菌的0.22µmPVDF注射过滤器（Millipore）过滤，收集滤液，并放置在4℃冰箱中储存。根据如上所述的制备方法，体系中油相正己烷、正庚烷或环己烷与表面活性剂聚氧乙烯月桂醚或司班80的体积比为15:1～20:1；根据如上所述的制备方法，海藻酸钠的粘度为200±20mpa.s；根据如上所述的制备方法，反应成分中海藻酸钠与4-甲酰基苯硼酸的摩尔比为2:1～5:1；4-甲酰基苯硼酸与超支化聚乙烯亚胺的摩尔比为1:2～1:5；根据如上所述的制备方法，水相与油相混合反应结束后，室温20～25℃静置时间为30～60min；根据如上所述的制备方法，加入的丙酮或无水乙醇或1-丁醇的体积量为混合液总体积的25%～40%；根据如上所述的制备方法，真空干燥时间为2～5h;根据如上所述的制备方法，在混合液中第一次加入丙酮或无水乙醇或1-丁醇时可以通过离心增强沉淀效果，且离心转速为2500rpm，离心时间为3～5min；本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术所制备的纳米凝胶具有低pH值、GSH和H2O2等多重响应，在pH小于6、GSH浓度为1～10µg/ml(肿瘤周边环境的GSH浓度为1～10µg/ml，正常细胞GSH浓度小于0.002µg/ml)、低H2O2的条件下能快速降解，并且该过程可以通过动态光散射仪（DLS）来检测得到；2、本专利技术所制备的纳米凝胶在pH=7.4、低GSH(GSH浓度小于0.002µg/ml)环境中能稳定存在，表明制备的纳米凝胶可以在正常环境中稳定存在，长时间循环；3、本专利技术所制备的纳米凝胶能通过以硼酸酯键和亚胺键的动态可逆平衡来实现纳米凝胶快速响应。本专利技术所制备的纳米凝胶富含大量活性氨基，可载多种材料如：药物（包括阿霉素、替莫唑胺等）、蛋白质和糖类等。附图说明图1为本专利技术的纳米水凝胶的透射电镜（TEM）图。图2为本专利技术的纳米水凝胶的动态光散射图（DLS）图谱。图3为本专利技术的纳米水凝胶在不同pH下的粒径分布图。图4为本专利技术的纳米水凝胶在不同GSH浓度下的粒径分布图。图5为本专利技术的纳米水凝胶在不同H2O2浓度下的粒径变化图。图6为本专利技术的载药纳米水凝胶在不同GSH条件下的药物释放图。图7为本专利技术的纳米水凝胶的细胞毒性图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图1～7，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等,如无特殊说明，均可从商业途径得到。一、多重刺激响应性聚合物纳米水凝胶的制备实施例1在5.6ml正己烷中加入350µl聚氧乙烯月桂醚，室温20～25℃振荡30s,分别向混合液中加入80µl0.5wt%的海藻酸钠、5µl4-甲酰基苯硼酸、10µl超支化聚乙烯亚胺溶液，每加入一种溶液立马室温振荡30s,全部加完后室温20～25℃放置1h。静置结束后加2.5ml丙酮，2500rpm下离心3min，吸取上清，并重复该步骤3次。真空干燥2h后加5ml去离子水，振荡30s后水浴超声30s,最后用0.22µmPVDF注射过滤器过滤，得到纳米水凝胶。实施例2在5.2ml正庚烷中加入300µl聚氧乙烯月桂醚，室温20～25℃振荡30s,分别向混合液中加入70µl0.5wt%的海藻酸钠、5µl4-甲酰基苯硼酸、20µl超支化聚乙烯亚胺溶液，每加入一种溶液立马室温振荡30s,全部加完后室温20～25℃放置1h。静置结束后加2.5ml丙酮，2500rpm下离心3min，吸取上清，并重复该步骤3次。真空干燥2h后加5ml去离子水，振荡30s后水浴超声30s,最后用0.22µmPVDF注射过滤器过滤，得到纳米水凝胶。实施例3在5.6ml正己烷中加入250µl聚氧乙烯月桂醚，室温20～25℃振荡30s,分别向混合液中加入90µl0.5wt%的海藻酸钠、15µl2-甲酰基苯硼酸、10µl超支化聚乙烯亚胺溶液，每加入一种溶液立马室温振荡30s,全部加完后室温20～25℃放置1h。静置结束后加2.5ml无水乙醇，2500rpm下离心3min，吸取上清，并重复该步骤3次。真空干燥2h后加5ml去离子水，振荡30s后水浴超声30s,最后用0.22µmPVDF注射过滤器过滤，得到纳米水凝胶。实施例4在5.6ml正庚烷中加入250µl聚氧乙烯月桂醚，室温20～25℃振荡30s,分别向混合液中加入90µl0本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于动态化学键交联的纳米凝胶的制备方法,其特征在于，包括如下步骤：/n 1)、在使用单一的正己烷、正庚烷或环己烷中加入表面活性剂聚氧乙烯月桂醚或司班80，室温20～25℃振荡30～60s，反应结束后，分别加入海藻酸钠、4-甲酰基苯硼酸和超支化聚乙烯亚胺溶液，其中每加入一个样品就将混合液在室温20～25℃下振荡，反应结束后，室温20～25℃静置；/n2)、向上步骤所得的油包水乳液中加入2～3ml丙酮或无水乙醇或1-丁醇沉淀纳米凝胶，然后吸去上清；/n3)、重复步骤2) 3～5次，以除去多余的表面活性剂与油相，真空干燥1～2h，挥发丙酮；/n4)、向步骤3）所得的反应物中加入3～5ml的去离子水，室温20～25℃振荡，水浴超声破碎30～60s，最后通过无菌的0.22 µm PVDF注射过滤器（Millipore）过滤，收集滤液，并放置在4 ℃冰箱中储存。/n

【技术特征摘要】
1.基于动态化学键交联的纳米凝胶的制备方法,其特征在于，包括如下步骤：
1)、在使用单一的正己烷、正庚烷或环己烷中加入表面活性剂聚氧乙烯月桂醚或司班80，室温20～25℃振荡30～60s，反应结束后，分别加入海藻酸钠、4-甲酰基苯硼酸和超支化聚乙烯亚胺溶液，其中每加入一个样品就将混合液在室温20～25℃下振荡，反应结束后，室温20～25℃静置；
2)、向上步骤所得的油包水乳液中加入2～3ml丙酮或无水乙醇或1-丁醇沉淀纳米凝胶，然后吸去上清；
3)、重复步骤2)3～5次，以除去多余的表面活性剂与油相，真空干燥1～2h，挥发丙酮；
4)、向步骤3）所得的反应物中加入3～5ml的去离子水，室温20～25℃振荡，水浴超声破碎30～60s，最后通过无菌的0.22µmPVDF注射过滤器（Millipore）过滤，收集滤液，并放置在4℃冰箱中储存。


2.根据权利要求1所述的基于动态化学键交联的纳米凝胶的制备方法，其特征在于：所述的有机溶剂与表面活性剂的体积比为15:1～20:1；形成的水油体积比为1:45～1:50。


3.根据权利要求1所述的基于动态化学键交联的纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓俊杰，王震，徐伟德，吴玲玲，吕建新，
申请(专利权)人：中国科学院大学温州研究院温州生物材料与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江;33