一种细胞膜键合磁性碳球复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于材料学等技术领域，涉及一种细胞膜键合磁性碳球复合材料及其制备方法和应用。本发明专利技术所述复合材料是由磁性碳球表面羧基经羧基活化试剂活化后得到活化磁性碳球，随后与细胞膜进行反应，制备得到高稳定性细胞膜键合磁性碳球。本发明专利技术提供的细胞膜键合磁性碳球材料在保持磁性纳米颗粒原有的易分离的基础上，在磁球表面引入水热碳层，显著提高了载体材料自身的化学稳定性和亲水性，同时通过对磁性碳球表面进行羧基活化，使其能够和细胞膜进行键合，增加了材料与细胞膜结合的强度，综合提高了细胞膜仿生材料的稳定性和可重复使用性，为药物的开发提供了新的技术手段。本发明专利技术对于药物的安全性评价和新药先导化合物的发现具有重要意义。现具有重要意义。现具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种细胞膜键合磁性碳球复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于材料学、分析化学、细胞生物学及受体药理学等
，涉及一种高稳定性、可重复使用的高稳定性细胞膜键合磁性碳球仿生复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]中药药效物质基础的阐明是中药现代化的重要内容。中药的化学成分非常复杂，通过传统色谱方法分离并进行活性筛选得到的大部分是常量和少量的成分，对微量、痕量成分研究不足，有些微量成分具有很强的药理活性，在研究中被漏筛。如何快速鉴别中药复方中的活性成分(尤其是微量、痕量成分)是本领域一个亟待解决的重要问题。
[0003]细胞膜垂钓技术是近年来用于中药(复方)活性成分筛选的前沿热点技术。该技术的主要原理是以磁性颗粒作为细胞膜固载基质，通过膜受体与目标物间的亲和作用选择性萃取药物活性成分，再用醋酸溶液洗脱，从而实现中药药效物质的快速分离分析(Chem.Commun.,2018,54,13427
‑
13430)。相比于细胞膜色谱法，细胞膜垂钓技术无需装柱和柱平衡过程，具有简便快速、对设备要求低的优点；同时，该技术作为一种固相萃取方法，可以对特异性成分进行预富集，因此更有利于中药微量、痕量活性成分的快速分离分析。
[0004]目前细胞膜垂钓技术所用的固载基质主要是Fe3O4磁性纳米颗粒及其镶嵌的复合材料(如碳纳米管和石墨烯)，然而Fe3O4纳米颗粒的化学稳定性不足：一方面暴露在空气中时易于被氧气氧化(Angew.Chem.Int.Ed.2007,46,1222/>‑
1244)，同时也易于受到酸性洗脱液的腐蚀(Colloid.Surface.A 2021,616,126333)，导致其表面性质的改变和磁性的降低，十分不利于细胞膜复合材料的重复使用和稳定分析。另一方面，目前磁性基质主要通过非共价键(如物理吸附等)的方式对细胞膜进行固载，固载基质和细胞膜间相互作用较弱，导致细胞膜容易在萃取、洗脱等过程中脱落(Chem.Eng.J.2019,364,269
‑
279)，从而使得细胞膜复合材料的稳定性进一步降低、重复利用率较低、重复使用效果较差。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于解决现有技术问题，提供一种高稳定性、可重复使用的细胞膜键合磁性碳球仿生复合材料及其制备方法和应用。通过简单的水热碳化法在Fe3O4纳米磁球表面覆盖一层水热炭，能显著提高磁球的抗氧化能力、耐酸性、亲水性和细胞膜结合量，同时还可以提供更具反应活性的羧基与细胞膜氨基进行酰胺化固载，综合提高细胞膜复合材料的稳定性和重复使用性，为药物的开发提供了新技术手段。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007]本专利技术的目的之一是提供一种高稳定性细胞膜键合磁性碳球复合材料，所述复合材料是由磁性碳球表面羧基经羧基活化试剂活化后得到活化磁性碳球，随后与细胞膜进行反应，制备得到高稳定性细胞膜键合磁性碳球。
[0008]通过采用所述技术方案，采用羧基活化试剂对磁性碳球表面的羧基进行活化，活化后的磁性碳球与细胞膜携带的游离氨基进行酰胺缩合反应，即由细胞膜与具有活化酯基
磁性碳球共价键连接，从而制备得到目标的高稳定性细胞膜键合磁性碳球复合材料；因所述复合材料中的细胞膜与磁性碳球之间是通过化学键连接，因此具有优秀的负载细胞膜而不易脱落的优势，从而具有高稳定性，并具有高循环使用的性能。
[0009]优选的，所述磁性碳球的平均粒径为120
‑
350nm，由磁球和葡萄糖经水热反应制备得到，其中，磁球为Fe3O4磁性纳米粒子；更优选的，所述磁球和葡萄糖质量比为0.1～0.5:0.5～2；更优选的，反应温度不低于200℃，反应时间不低于10h。
[0010]更优选的，所述磁球粒径为100
‑
280nm，是由铁盐经溶剂热反应合成得到Fe3O4磁性纳米粒子；更优选的，所述铁盐为六水合氯化铁；更优选的，所述磁球是由六水合氯化铁、柠檬酸钠、乙酸钠以乙二醇为溶剂经溶剂热反应制得。更优选的，所述的六水合氯化铁、柠檬酸钠、乙酸钠的投料质量比为0.5～2.5:0.25～1.5:1～4，溶剂的投料量为20
‑
70mL；更优选的，反应温度不低于200℃，反应时间不低于10h。
[0011]优选的，所述羧基活化试剂为1
‑
(3
‑
二甲氨基丙基)
‑3‑
乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)和N
‑
羟基丁二酰亚胺(NHS)的至少一种，更优选为EDC和NHS的混合物。
[0012]更优选的，磁性碳球、EDC、NHS的质量比为(1
‑
5)：(2
‑
12)：(4
‑
24)；更优选的，所述活化磁性碳球是由10
‑
50mg磁性碳球与20
‑
120mg EDC和40
‑
240mg NHS在0.01
‑
0.1mol/L MES缓冲液中进行活化得到的。
[0013]优选的，所述的细胞数量与磁性碳球的比例为1
×
107～1.2
×
108个细胞/5
‑
50mg磁性碳球；更优选的，所述细胞膜为MC3T3
‑
E1细胞的细胞膜。
[0014]本专利技术的另一目的是提供一种上述任一所述的高稳定性细胞膜键合磁性碳球复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0015](1)采用水热法制备得到磁球，并与葡萄糖经水热反应制备得到磁性碳球；
[0016](2)磁性碳球经羧基活化试剂活化后得到活化磁性碳球；
[0017](3)细胞经破碎分离得到细胞膜，细胞膜与活化磁性碳球反应制备得到高稳定性细胞膜键合磁性碳球复合材料。
[0018]优选的，所述步骤(1)中，采用六水合氯化铁与柠檬酸钠充分溶解于乙二醇中，50℃水浴加热搅拌条件下加入乙酸钠，待完全溶解后放入水热反应釜中，反应温度不低于200℃，时间不低于10小时，制得磁性纳米颗粒，即为磁球；更优选制得材料经水和乙醇清洗数次。
[0019]优选的，所述步骤(1)中，将磁球分散在超纯水中，加入葡萄糖，机械搅拌至葡萄糖颗粒完全溶解，放入水热反应釜中，反应温度不低于200℃，时间不低于10小时，制得磁性碳球，更优选制得材料经水和乙醇清洗数次。
[0020]优选的，所述步骤(2)中，将磁性碳球分散于MES缓冲液中，加入EDC和NHS活化羧基，制得活化羧基后的活化磁性碳球。
[0021]优选的，所述步骤(3)中，培养细胞并收集细胞，充分分散在PBS溶液中，置于超声波细胞破碎仪中，冰水浴条件下585W，工作2S，停止5S，时间15min，进行破碎，通过差数离心分离得到细胞膜。更优选的，细胞为MC3T3
‑
E1细胞。
[0022]优选的，所述步骤(3)中，细胞膜充分分散于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种细胞膜键合磁性碳球复合材料，其特征在于，所述的复合材料是由磁性碳球表面羧基经羧基活化试剂活化后得到活化磁性碳球，随后与细胞膜结合得到细胞膜键合磁性碳球复合材料。2.根据权利要求1所述一种细胞膜键合磁性碳球复合材料，其特征在于，所述磁性碳球由磁球和葡萄糖经水热反应制备得到。3.根据权利要求2所述一种细胞膜键合磁性碳球复合材料，其特征在于，所述磁球由铁盐经溶剂热反应合成得到。4.根据权利要求1所述一种细胞膜键合磁性碳球复合材料，其特征在于，所述羧基活化试剂为EDC和NHS的至少一种。5.根据权利要求4所述一种细胞膜键合磁性碳球复合材料，其特征在于，磁性碳球、EDC、NHS的质量比为(1
‑
5)：(2
‑
12)：(4
‑
24)。6.根据权利要求1所述一种细胞膜键合磁性碳球复合材料，其特征在于，细胞数量与磁性碳球的比例为1
×
107～1.2
×
108个细胞/5
‑
5...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵琦明，刘沙，桑贞琦，俞欣然，邵子瑜，
申请(专利权)人：浙江中医药大学，
类型：发明
国别省市：