一种葡萄糖响应的聚氨基酸多功能纳米囊泡及其制备和应用制造技术

本发明专利技术涉及智能材料技术领域，具体涉及一种葡萄糖响应的聚氨基酸多功能纳米粒子及其制备方法和应用。本发明专利技术提供一种聚氨基酸多功能纳米粒子，所述聚氨基酸多功能纳米粒子包括聚氨基酸衍生物和葡萄糖氧化酶；所述聚氨基酸衍生物的结构如式I所示。本发明专利技术提供一种糖响应的聚氨基酸多功能纳米囊泡，所得纳米材料具有优异的糖敏感性，能够在高糖条件下使其结构和功能发生变化，其具有高特异性和强可控性，还兼具长效循环性能，有效规避低血糖风险；本体荧光性能赋予其优异的示踪性能；并且制备方法简单、生物相容性好。进而使其在自组装、生物传感、药物递送、疾病诊断及治疗等领域具有较好的应用潜力。好的应用潜力。好的应用潜力。好的应用潜力。

【技术实现步骤摘要】
一种葡萄糖响应的聚氨基酸多功能纳米囊泡及其制备和应用


[0001]本专利技术涉及智能材料
，具体涉及一种葡萄糖响应的聚氨基酸多功能纳米粒子及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]糖尿病的治疗主要有口服药物和注射胰岛素两种方法。口服药物治疗适用范围小、疗效不尽人意；大部分糖尿病患者需要注射胰岛素。目前，我国超1000万糖尿病患者需长期反复注射胰岛素，人均年花费超过一万元，总额达1000亿元。除了巨额花费，胰岛素直接注射还存在许多问题，包括可控性低；容易产生低血糖等副反应；作用时间短、注射频率高，造成患者依从性差。因此，亟需更安全、更有效、更经济的糖尿病治疗手段。
[0003]纳米技术的迅速发展给糖尿病治疗领域带来巨大的影响，大大提高了糖尿病治疗方案的治疗效果。纳米粒子具有优良的生物相容性和可降解性、可设计的尺寸和表面性能、较高的载药量和药物递送效率、良好的循环稳定性，不仅能提高药物的生物利用度，还可以降低全身给药产生的副作用。因此，纳米粒子被广泛应用于药物递送系统。而聚合物能够自组装形成不同的形貌，其中囊泡的结构与细胞膜结构非常相似，是由疏水双层膜包裹内部的亲水空腔组成的纳米组装体，其结构相比于简单壳
‑
核结构的胶束来说更加复杂，聚合物囊泡由于其双层膜中聚合物链的疏水作用及链缠结作用，在不同的物理和化学环境下具有更好的稳定性。聚合物囊泡发展至今，其潜在的应用领域被拓宽到多个领域，在疾病诊疗、纳米反应器、人造器官、储能、抗菌、污水处理等领域都具有广泛的应用潜力。
[0004]尽管纳米囊泡结构稳定，但其膜通透性往往很差。常见的一些小分子、离子甚至在某些体系中水分子都很难通过囊泡的双层膜结构，大分子药物如胰岛素更难以穿透膜释放出来，这在很大程度上限制了聚合物囊泡在疾病治疗领域的应用。虽然科学家们设计了一系列刺激响应性囊泡，但大多为崩解型囊泡，这会导致药物的爆释，进而带来一系列副作用；非崩解型囊泡的设计还存在着药物释放速度和特异性调节困难、工艺复杂、成本高等诸多缺陷。因此，设计新型的糖响应纳米粒子来智能控制药物的释放具有重要的意义。

技术实现思路

[0005]针对上述缺陷，本专利技术提供一种糖响应的聚氨基酸多功能纳米囊泡，所得纳米材料具有优异的糖敏感性，能够在高糖条件下使其结构和功能发生变化，其具有高特异性和强可控性，还兼具长效循环性能，有效规避低血糖风险；本体荧光性能赋予其优异的示踪性能；并且制备方法简单、生物相容性好。进而使其在自组装、生物传感、药物递送、疾病诊断及治疗等领域具有较好的应用潜力。
[0006]本专利技术的技术方案：
[0007]本专利技术要解决的第一个技术问题是提供一种聚氨基酸多功能纳米粒子，所述聚氨基酸多功能纳米粒子包括聚氨基酸衍生物和葡萄糖氧化酶；所述聚氨基酸衍生物的结构如式I所示：
[0008][0009]其中，所述R1和R2为含有M基团的取代基，所述M基团为：R
′‑
苯基、C2‑
C
20
的直链烷基、C3‑
C
60
的支链烷基、联苯基、R
″‑
联苯基、疏水性荧光染料分子及其衍生物的脱氢基团、疏水性生物活性分子及其衍生物的脱氢基团以及含有多个环状结构的直链或支链烷基中的至少一种，其中，R
′
为C2‑
C
20
的直链烷基或C3‑
C
60
的支链烷基，R
″
为C1‑
C
20
的直链烷基或C3‑
C
60
的支链烷基，n(聚合度)≧5，m＝1、2或4；
[0010]所述Y为含有Z的基团，所述Z为聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酸、葡聚糖或聚甘露糖衍生物脱氨基得到的基团；所述A为酰胺键酯键醚键或硫醚键本专利技术中，指无规共聚物。
[0011]进一步，10≤n≤100，优选为15≤n≤50。
[0012]进一步，所述Y为甲氧基聚乙二醇胺脱氨基基团20≤x≤150，葡聚糖氨基脱氨基基团15≤y≤100；更优选为甲氧基聚乙二醇胺脱氨基基团。
[0013]进一步，R1和R2中，所述疏水性荧光染料分子及其衍生物的脱氢基团选自：尼罗红及其衍生物脱氢基团、异硫氰酸荧光素及其衍生物脱氢基团、花青素类荧光染料及其脱氢基团、芘及其衍生物脱氢基团、具有聚集诱导发光效应的分子的脱氢基团、苝及其衍生物脱氢基团或亲脂性羰花青染料及其衍生物脱氢基团；所述疏水性生物活性分子及其衍生物的脱氢基团选自：阿霉素及其衍生物脱氢基团、紫杉醇及其衍生物的脱氢基团、喜树碱及其衍生物脱氢基团、环丙沙星及其衍生物脱氢基团或植物销氨醇衍生物及其脱氢基团；所述含有多个环状结构的直链或支链烷基选自：偶氮苯基、萘基、R
″‑
萘基、菲基、R
″‑
菲基、精蒽基、R
″‑
精蒽基、荧蒽基、R
″‑
荧蒽基、屈基、R
″‑
屈基、芴基、R
″‑
芴基、苊基、R
″‑
苊基或十六烷基；R
″
为C1‑
C
20
的直链烷基或C3‑
C
60
的支链烷基。
[0014]优选的，R1和R2中的M基团选自下述结构式中的一种：
[0015][0016][0017]进一步，式I所示的聚氨基酸衍生物在酸性条件下其结构和功能能够发生转变。
[0018]本专利技术要解决的第二个技术问题是提供上述聚氨基酸多功能纳米粒子的制备方法，所述制备方法为：将式I所示的聚氨基酸衍生物和葡萄糖氧化酶通过自组装制得聚氨基酸多功能纳米粒子。
[0019]进一步，所述聚氨基酸多功能纳米粒子中，葡萄糖氧化酶的负载量与所述聚氨基酸衍生物的质量比为：1：20～100。即最终自组装在聚氨基酸衍生物中的葡萄糖氧化酶的实际质量与聚氨基酸衍生物的质量比。
[0020]进一步，所述式I所示的聚氨基酸衍生物选自：聚乙二醇
‑
聚赖氨酸苯
‑
聚谷氨酸联苯、聚乙二醇
‑
聚赖氨酸蒽
‑
聚谷氨酸蒽、聚乙二醇
‑
聚赖氨酸十二烷基
‑
聚谷氨酸芴、聚乙二醇
‑
聚赖氨酸苯
‑
聚谷氨酸芘、聚乙二醇
‑
聚赖氨酸蒽
‑
聚谷氨酸四苯基乙烯、聚乙二醇
‑
聚赖氨酸苯
‑
聚谷氨酸苝或聚乙二醇
‑
聚赖氨酸蒽
‑
聚谷氨酸甾烷。
[0021]进一步，式I所示的聚氨基酸衍生物采用下述任意一种方法制得：
[0022]方法一：将式II所示的赖氨酸衍生物环内羧酸酐、式III所示的氨基酸衍生物环内羧酸酐和式Ⅳ所示的物质通过开环聚合反应制得式I所示的聚氨基酸衍生物；
[0023][0024]其中，所述A为酰胺键酯键醚键本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚氨基酸多功能纳米粒子，其特征在于，所述聚氨基酸多功能纳米粒子包括聚氨基酸衍生物和葡萄糖氧化酶；所述聚氨基酸衍生物的结构如式I所示：其中，所述R1和R2为含有M基团的取代基，所述M基团为：R
′‑
苯基、C2‑
C
20
的直链烷基、C3‑
C
60
的支链烷基、联苯基、R
″‑
联苯基、疏水性荧光染料分子及其衍生物的脱氢基团、疏水性生物活性分子及其衍生物的脱氢基团以及含有多个环状结构的直链或支链烷基中的至少一种，其中，R
′
为C2‑
C
20
的直链烷基或C3‑
C
60
的支链烷基，R
″
为C1‑
C
20
的直链烷基或C3‑
C
60
的支链烷基，n≧5，m＝1、2或4；所述Y为含有Z的基团，所述Z为聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酸、葡聚糖或聚甘露糖衍生物脱氨基得到的基团；所述A为酰胺键、酯键、醚键或硫醚键。2.根据权利要求1所述的一种聚氨基酸多功能纳米粒子，其特征在于，10≤n≤100，优选为15≤n≤50。3.根据权利要求1或2所述的一种聚氨基酸多功能纳米粒子，其特征在于，所述Y其中，20≤x≤150，15≤y≤100。4.根据权利要求1～3任一项所述的一种聚氨基酸多功能纳米粒子，其特征在于，R1和R2中，所述疏水性荧光染料分子及其衍生物的脱氢基团选自：尼罗红及其衍生物脱氢基团、异硫氰酸荧光素及其衍生物脱氢基团、花青素类荧光染料及其脱氢基团、芘及其衍生物脱氢基团、具有聚集诱导发光效应的分子的脱氢基团、苝及其衍生物脱氢基团或亲脂性羰花青染料及其衍生物脱氢基团；所述疏水性生物活性分子及其衍生物的脱氢基团选自：阿霉素及其衍生物脱氢基团、紫杉醇及其衍生物的脱氢基团、喜树碱及其衍生物脱氢基团、环丙沙星及其衍生物脱氢基团或植物销氨醇衍生物及其脱氢基团；所述含有多个环状结构的直链或支链烷基选自：偶氮苯基、萘基、R
″‑
萘基、菲基、R
″‑
菲基、精蒽基、R
″‑
精蒽基、荧蒽基、R
″‑
荧蒽基、屈基、R
″‑
屈基、芴基、R
″‑
芴基、苊基、R
″‑
苊基或十六烷基；R
″
为C1‑
C
20
的直链烷基或C3‑
C
60
的支链烷基；进一步，所述R1和R2中的M基团选自下述结构式中的一种：
5.权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：严悦，闫敬越，陈玲丽，董潇涵，吴天骋，孙旖旎，郑毅，丁明明，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：