本发明专利技术公开了一种光热双重响应型壳聚糖基衍生物及其制备方法和应用，属于有机高分子功能材料技术领域，其制备方法是：以壳聚糖、环氧丙醇、巯基乙酸、温敏性共聚单体、光敏性共聚单体为主要原料通过开环反应、酰胺化反应、聚合反应制备得到光热双重响应型壳聚糖基衍生物。本发明专利技术制备得到的壳聚糖基衍生物集热响应性与光响应性于一体，可以作为光热双重刺激响应性的药物载体材料；可以通过自组装的方法制备具有载药纳米胶束，并实现药物的环境响应性释放，与传统的纳米药物载体相比，其中的光热双重响应型基团能够响应光热刺激，进一步实现药物的智能控制释放，有利于提高药物的利用率。率。率。
【技术实现步骤摘要】
一种光热双重响应型壳聚糖基衍生物及其制备方法和应用
[0001]本专利技术属于有机高分子功能材料领域，具体涉及一种光热双重响应型壳聚糖基衍生物及其制备方法和应用。
技术介绍
[0002]环境响应型纳米载体是一类能对外界物理化学刺激(光、超声、磁场、pH、温度等)做出反应，进而改变其结构、性能等的纳米载体材料，利用其响应性基团的特性，可以实现药物的智能释放。目前，该类聚合物已在药物控释、组织工程、催化与生物传感器等领域得到广泛应用。
[0003]壳聚糖是甲壳素脱乙酰基的产物，是唯一的一类天然聚阳离子多糖，具有优异的生物相容性、生物可降解性、生物安全性与成膜成纤性等优点，已被广泛应用于基因和药物传递、组织工程与伤口敷料等生物医用领域。由于分子间氢键作用较强，壳聚糖分子链结构呈刚性，只能溶于酸性水溶液，不溶于常见有机溶剂，这制约了壳聚糖的进一步衍生化改性。通过对壳聚糖进行化学修饰，改善其溶解性，进而引入响应性基团，可赋予其刺激响应性，若对其进行疏水化修饰，可得到生物相容性较好的可降解的双亲性大分子衍生物，自组装成为纳米粒子后可作良好的药物载体，有很好的应用前景。
[0004]现有技术中，Daniel等人以聚N
‑
异丙基丙烯酰胺(PNIPAm)为温敏材料，通过离子凝胶法制备温敏壳聚糖纳米粒的低临界溶解温度(LCST)约37.5℃，当外界温度高于LCST时，聚合物亲水链崩塌，丢失大量水分子，聚合物性质由亲水变为疏水，由膨胀变为收缩，纳米载体粒径减小，有利于药物释放。公开号为CN106719630A的中国专利公开了一种光响应性控释纳米农药制剂及其制备方法和应用，该制剂控释有效成分为两亲性羧甲基壳聚糖衍生物，其由邻硝基苄基琥珀酸单酯与羧甲基壳聚糖反应制得，该控释纳米农药制剂可选择在无光照的条件下喷施于靶植物及害虫表面或体内，能随时响应外界太阳光刺激释放农药。
[0005]但依靠单一的外界环境条件来调控药物释放的效果往往不理想，而如何得到两种或多种外界环境刺激条件相结合控制药物释放的壳聚糖衍生物，从而提高药物作用的效果成为本领域技术人员亟待解决的难题。
技术实现思路
[0006]为解决现有技术存在的上述问题，本专利技术提供一种光热双重响应型壳聚糖基衍生物及其制备方法和应用，以壳聚糖、环氧丙醇、巯基乙酸、温敏性共聚单体、光敏性共聚单体为主要原料通过开环反应、酰胺化反应、聚合反应制备得到光热双重响应型壳聚糖基衍生物，该衍生物负载农药或植物精油实现智能控制释放，大大提高药物的利用率。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案。
[0008]本专利技术的技术方案之一：一种光热双重响应型壳聚糖基衍生物，其结构式如式(1)所示：
[0009][0010]式(1)中，x、y、m、n为≥1的自然数。
[0011]本专利技术的技术方案之二：一种光热双重响应型壳聚糖基衍生物的制备方法，包括以下步骤：
[0012](1)将壳聚糖溶于乙酸水溶液中制备壳聚糖乙酸水溶液，再加入环氧丙醇恒温反应得到缩水甘油壳聚糖；
[0013](2)配制缩水甘油壳聚糖水溶液，滴加活化剂，然后加入巯基乙酸、缩合剂进行酰胺化反应得到含巯基的壳聚糖衍生物；
[0014](3)将含巯基的壳聚糖衍生物溶解，加入相转移剂络合反应得到壳聚糖络合物；
[0015](4)将温敏性共聚单体、光敏性共聚单体用有机溶剂A溶解，加入壳聚糖络合物、引发剂聚合反应得到光热双重响应型壳聚糖基衍生物(GC
‑
g
‑
P(NBMA
‑
co
‑
NIPAM))。
[0016]进一步地，所述步骤(1)中：
[0017]壳聚糖乙酸水溶液中壳聚糖的浓度为1.0～5.0mg/mL；
[0018]乙酸水溶液中乙酸的体积浓度为1～2％；
[0019]壳聚糖的粘均分子量为1.2
×
103～2.5
×
105、脱乙酰度≥80％；
[0020]恒温反应具体为在40～70℃下反应12～36h。
[0021]进一步地，所述步骤(2)中：
[0022]缩水甘油壳聚糖上的氨基与巯基乙酸上的羧基摩尔比为1:5～1:20；
[0023]缩水甘油壳聚糖水溶液中缩水甘油壳聚糖的浓度为5.0～10.0mg/mL；
[0024]活化剂包括1
‑
羟基
‑
苯并三唑、苯并三氮唑
‑
N,N,N',N'
‑
四甲基脲六氟磷酸盐和O
‑
苯并三氮唑
‑
N,N,N',N'
‑
四甲基脲四氟硼酸中的一种或多种；
[0025]活化剂的用量为缩水甘油壳聚糖水溶液总质量的1％～2％；
[0026]缩合剂包括1
‑
(3
‑
二甲胺基丙基)
‑3‑
乙基碳二亚胺(EDC)、二环己基碳二亚胺(DCC)和二异丙基碳二亚胺(DIC)中的一种或多种；
[0027]缩合剂的用量为缩水甘油壳聚糖水溶液总质量的1％～2％；
[0028]酰胺化反应具体为：在20～70℃下反应12～36h。
[0029]进一步地，所述步骤(3)中：
[0030]相转移剂为分子量为2000～5000的聚乙二醇，用量为含巯基的壳聚糖衍生物质量
的5～20％；
[0031]络合反应条件为在室温环境下搅拌12～36h。
[0032]进一步地，所述步骤(4)中：
[0033]温敏性共聚单体为N
‑
异丙基丙烯酰胺，光敏性共聚单体为甲基丙烯酸邻硝基苄酯，二者的摩尔投料比为5:1～1:5；
[0034]引发剂包括至少一种水溶性引发剂和至少一种油溶性引发剂；
[0035]水溶性引发剂包括过硫酸钾、过硫酸钠和过硫酸铵中的一种或多种；
[0036]油溶性引发剂包括偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈和偶氮二异丁酸二甲酯中的一种或多种；
[0037]水溶性引发剂用量为温敏性共聚单体质量的1％～10％；
[0038]油溶性引发剂用量为光敏性共聚单体质量1％～10％；有机溶剂A包括丙酮、氯仿、乙醇、乙醚、二氯甲烷、乙酸乙酯和二甲基亚砜中的一种或多种；
[0039]聚合反应条件具体为在50～80℃下反应12～24h。
[0040]进一步地，将所述步骤(1)～(4)制备得到产物室温条件下用水透析2～3天。
[0041]制备路线如下：
[0042][0043]本专利技术的技术方案之三：一种光热双重响应型壳聚糖基衍生物在负载药物中的应用。
[0044]本专利技术的技术方案之四：一种光热双重响应型壳聚糖基载药纳米胶束，以上述的光热双重响应型壳聚糖基衍生物为壁材，药物为芯材。
[0045]进一步地，所述药物为农药或植物精油。
[0046]进一步地，所述农药包本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种光热双重响应型壳聚糖基衍生物，其特征在于，其结构式如式(1)所示：式(1)中，x、y、m、n为≥1的自然数。2.一种权利要求1所述的光热双重响应型壳聚糖基衍生物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将壳聚糖溶于乙酸水溶液中制备壳聚糖乙酸水溶液，再加入环氧丙醇恒温反应得到缩水甘油壳聚糖；(2)配制缩水甘油壳聚糖水溶液，滴加活化剂，然后加入巯基乙酸、缩合剂进行酰胺化反应得到含巯基的壳聚糖衍生物；(3)将含巯基的壳聚糖衍生物溶解，加入相转移剂络合反应得到壳聚糖络合物；(4)将温敏性共聚单体、光敏性共聚单体用有机溶剂A溶解，加入壳聚糖络合物、引发剂聚合反应得到光热双重响应型壳聚糖基衍生物。3.根据权利要求2所述的光热双重响应型壳聚糖基衍生物的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中：壳聚糖乙酸水溶液中壳聚糖的浓度为1.0～5.0mg/mL；乙酸水溶液中乙酸的体积浓度为1～2％；壳聚糖的粘均分子量为1.2
×
103～2.5
×
105、脱乙酰度≥80％；恒温反应具体为在40～70℃下反应12～36h。4.根据权利要求2所述的光热双重响应型壳聚糖基衍生物的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中：缩水甘油壳聚糖上的氨基与巯基乙酸上的羧基摩尔比为1:5～1:20；缩水甘油壳聚糖水溶液中缩水甘油壳聚糖的浓度为5.0～10.0mg/mL；活化剂包括1
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羟基
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苯并三唑、苯并三氮唑
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N,N,N',N'
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四甲基脲六氟磷酸盐和O
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苯并三氮唑
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N,N,N',N'
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四甲基脲四氟硼酸中的一种或多种；活化剂的用量为缩水甘油壳聚糖水溶液总质量的1％～2％；缩合剂包括1
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(3
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二甲胺基丙基)
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【专利技术属性】
技术研发人员：周闯，张利，李普旺，屈云慧，杨子明，于丽娟，何祖宇，王超，刘运浩，宋书会，李雪瑞，
申请(专利权)人：中国热带农业科学院农产品加工研究所，
类型：发明
国别省市：
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