一种制备高分子纳米粒子的普适性方法技术

本发明专利技术涉及一种利用ZIF

【技术实现步骤摘要】
一种制备高分子纳米粒子的普适性方法


[0001]本专利技术涉及高分子纳米粒子制备领域，具体涉及一种制备高分子纳米粒子的普适性方法。

技术介绍

[0002]高分子纳米粒子主要由合成高分子以及天然高分子通过各种合成方法制备而成，其具有可调的大小、形貌、表面化学以及软硬等物理化学性质，同时具有良好的生物相容性，对酶催化、药物的递送、靶向成像以及能量转换等方面都具有一定的应用价值。
[0003]模板法是制备高分子纳米粒子最常用的方法，其中层层自组装技术应用广泛，该方法就是通过沉浸、喷涂或者旋涂的方式，利用静电力、主客体相互作用、特异性生物反应、氢键、共价键等相互作用，将各种目标高分子涂覆在模板上形成功能性涂层的方法。该方法制备得到的各种高分子纳米粒子已经被广泛应用于生物化学、药物缓释等方面。然而，层层自组装技术存在制备过程复杂、耗时耗力等缺点。
[0004]介孔二氧化硅模板法制备高分子纳米粒子可以避免层层自组装技术中涂覆层数多的缺点，并且以介孔二氧化硅为模板制备高分子纳米粒子能够很好的调控纳米粒子的物理化学性质。但是，该方法对参与反应的高分子的种类有一定的要求，并且去除介孔二氧化硅模板需要氢氟酸等苛刻的条件，这都对高分子纳米粒子的合成及应用产生了不利的影响。因此，开发一种新型制备高分子纳米粒子的普适性方法，既能够实现对纳米粒子的各种物理化学性质按需调控，又能够实现模板的简便去除，具有重要理论和实际意义。
[0005]沸石咪唑酯骨架材料(ZIF
‑
8)是由锌离子和二甲基咪唑通过配位作用形成的金属有机框架材料，在以聚乙二醇(PEG)为矿化剂时能够封装各种合成高分子和蛋白质等生物大分子，并且在酸性条件下会发生降解实现对封装物质的可控释放；同时，通过控制反应温度就可以调控ZIF
‑
8纳米粒子的尺寸。因此，ZIF
‑
8是一种理想的封装高分子的模板。

技术实现思路

[0006]针对现有制备高分子纳米粒子的方法复杂且不具有普适性等缺点，本专利技术提供一种制备高分子纳米粒子的普适性方法。
[0007]本专利技术第一方面提供一种通过不同化学交联反应来制备高分子纳米粒子的普适性方法以及通过上述方法得到的高分子纳米粒子。包括步骤如下：
[0008]将矿化剂和高分子前体溶于2
‑
甲基咪唑水溶液中，然后将上述溶液与硝酸锌水溶液共混，反应后离心除去上清液，然后将产物重新分散于水中并离心洗涤产物三次，得到封装高分子前体的ZIF
‑
8纳米粒子。随后将ZIF
‑
8纳米粒子分散于溶有高分子交联剂的酸性缓冲溶液中，将反应液倒入透析袋，然后置于酸性缓冲溶液中进行ZIF
‑
8的降解和高分子前体与高分子交联剂之间的交联反应，反应完成后将透析袋中的反应液取出并离心，用水洗涤产物三次，得到高分子纳米粒子。
[0009]本专利技术第二方面分别以多糖、多肽和蛋白质为例，提供一种适用于各类高分子的
制备纳米粒子的普适性方法以及该方法制备得到的纳米粒子。包括步骤如下：
[0010]将矿化剂和高分子前体一起溶于2
‑
甲基咪唑水溶液中，然后将上述溶液与硝酸锌水溶液共混，反应后离心除去上清液，然后将产物重新分散于水中并离心洗涤产物三次，得到封装了高分子前体的ZIF
‑
8纳米粒子。随后将ZIF
‑
8纳米粒子分散于溶有高分子交联剂的酸性缓冲溶液中，将反应液倒入透析袋，然后置于酸性缓冲溶液中进行ZIF
‑
8的降解和高分子前体与高分子交联剂之间的交联反应，反应完成后将透析袋中的反应液取出并离心，用水洗涤产物三次，得到高分子纳米粒子。
[0011]本专利技术第三方面提供一种上述方法制备得到的高分子纳米粒子在生物医学中的应用(例如酶催化、药物和疫苗递送等)。
[0012]本专利技术的一个或多个实施方式至少具有以下有益效果：
[0013]该方法适用于多糖、多肽、蛋白质以及合成高分子等各类高分子制备高分子纳米粒子，也就是说该方法具有普适性。
[0014]本专利技术以ZIF
‑
8作为自牺牲模板由外向内制备得到高分子纳米粒子，在ZIF
‑
8降解的同时实现高分子前体与高分子交联剂之间的交联，不需要额外的步骤对模板进行去除，制备方法简便快速，可操作性强并且可以大量制备。
[0015]在本专利技术中，通过调控高分子前体的反应浓度可以调整ZIF
‑
8纳米粒子的尺寸，从而控制以ZIF
‑
8为模板合成的高分子纳米粒子的尺寸；此外，通过调控高分子交联剂的反应浓度，高分子纳米粒子的硬度也能够得到调控。
[0016]本专利技术中高分子纳米粒子的合成分别由四种不同的交联反应(巯基
‑
双硫键交换反应、席夫碱反应、酰胺化反应和点击化学反应)完成，形成了不同的化学键，从而赋予高分子纳米粒子不同的响应性降解的能力，为高分子纳米粒子的各种应用提供条件。
附图说明
[0017]图1a为以ZIF
‑
8纳米粒子为模板，制备高分子纳米粒子的过程示意图；图1b为高分子纳米粒子合成过程中涉及到的四种交联反应。
[0018]图2a
‑
c分别为8
‑
arm
‑
PEG
‑
MAL、8
‑
arm
‑
PEG
‑
NDEC和8
‑
arm
‑
PEG
‑
NH2的结构示意图；图2d
‑
f分别为8
‑
arm
‑
PEG
‑
MAL@ZIF
‑
8、8
‑
arm
‑
PEG
‑
NDEC@ZIF
‑
8和8
‑
arm
‑
PEG
‑
NH2@ZIF
‑
8的TEM图片；图2g
‑
i为对应图2d
‑
f中的ZIF
‑
8为模板制备得到的PEG纳米粒子。图中的标尺为1μm。
[0019]图3a
‑
d分别为HA
‑
SH、PLL
‑
SH、OVA
‑
SH和LYZ的结构示意图；图2e
‑
h分别为HA
‑
SH@ZIF
‑
8、PLL
‑
SH@ZIF
‑
8、OVA
‑
SH@ZIF
‑
8和LYZ@ZIF
‑
8的TEM图片；图2i
‑
l为对应图2e
‑
h中的ZIF
‑
8为模板制备得到的HA纳米粒子、P本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备高分子纳米粒子的普适性方法，其特征在于，将矿化剂和高分子前体溶于2
‑
甲基咪唑水溶液中，然后将上述溶液与硝酸锌水溶液共混，反应后离心除去上清液，然后将产物重新分散于水中并离心洗涤产物，得到封装高分子的ZIF
‑
8纳米粒子；随后将ZIF
‑
8纳米粒子分散于溶有高分子交联剂的酸性缓冲溶液中，将反应液倒入透析袋后置于酸性缓冲溶液中进行ZIF
‑
8的降解和高分子前体与高分子交联剂之间的交联反应，反应完成后将透析袋中的反应液取出并离心，用水洗涤产物，得到高分子纳米粒子。2.根据权利要求1所述的制备高分子纳米粒子的普适性方法，其特征在于，所述矿化剂为PEG；所述的高分子前体为各类高分子；进一步的，制备的高分子纳米粒子为PEG纳米粒子时，PEG即是矿化剂，也是高分子前体；优选的，所述PEG为8
‑
arm
‑
PEG
‑
Maleimide(8
‑
arm
‑
PEG
‑
MAL)、8
‑
arm
‑
PEG
‑4‑
nitrophenyl
‑2‑
(2
‑
pyridyldithio)ethyl carbonate(8
‑
arm
‑
PEG
‑
NDEC)或8
‑
arm
‑
PEG
‑
NH2，其分子量为10kDa、20kDa或40kDa，进一步优选的，8
‑
arm
‑
PEG
‑
MAL的分子量为20kDa，8
‑
arm
‑
PEG
‑
NDEC的分子量为40kDa，8
‑
arm
‑
PEG
‑
NH2的分子量为20kDa；优选的，PEG交联剂为8
‑
arm
‑
PEG
‑2‑
nitro
‑5‑
thiobenzoate(8
‑
arm
‑
PEG
‑
TNB)、8
‑
arm
‑
PEG
‑
SH、8
‑
arm
‑
PEG
‑
NH2或8
‑
arm
‑
PEG
‑
CHO，分子量为10kDa、20kDa和40kDa；优选的，8
‑
arm
‑
PEG
‑
TNB的分子量为10kDa，8
‑
arm
‑
PEG
‑
SH的分子量为20kDa，8
‑
arm
‑
PEG
‑
NH2的分子量为10kDa，8
‑
arm
‑
PEG
‑
CHO的分子量为10kDa；发生的交联反应分别为巯基
‑
双硫键交换反应、点击化学反应、酰胺化反应和席夫碱反应。3.根据权利要求2所述的制备高分子纳米粒子的普适性方法，其特征在于，所述PEG在2
‑
甲基咪唑水溶液中的浓度为2.5
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：崔基炜，田媛，于群，郝京诚，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：