一种可见光驱动合成半纤维素基纳米复合水凝胶及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种可见光驱动合成半纤维素基纳米复合水凝胶及其制备方法和应用，属于药物载体材料技术领域，以复合光催化剂α

【技术实现步骤摘要】
一种可见光驱动合成半纤维素基纳米复合水凝胶及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于药物载体材料
，具体涉及一种可见光驱动合成半纤维素基纳米复合水凝胶及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着不断开展相关防治研究，发现化学药物治疗法是临床肿瘤治疗中十分有效的方法之一。但绝大部分的小分子化学治疗剂都存在水溶性差、药物动力学性质不佳、生物利用率低、靶向递送效率低、对于正常细胞有毒副作用以及易被巨噬细胞快速吞噬等缺点，极大地限制了在临床上癌症的治疗。而抗癌药物递送系统在癌症治疗临床上的应用，可以使药物在人体递送过程中的毒副作用显著减小。此外，利用肿瘤组织微环境来制备具有刺激响应性的抗癌药物递送系统，能够使肿瘤组织中药物的富集程度和药物的使用效率显著提升，具有更有效的治疗效果和更低的毒副作用。在药物缓释系统的研究中，以水凝胶为材料的药物递送系统，具有pH刺激响应性、独特的三维网状结构和保水性等特点。因此，在肿瘤微环境的刺激响应下，特有的药物靶向性使其可以装载抗癌药物并将药物运送到癌细胞、肿瘤组织中。由微量级所制成的药物载体，因其较大的比表面积所产生的表面效应和较小的粒子尺寸所产生的量子效应会在癌细胞附近滞留。当药物载体输送到人体后，通过滞留效应积累在癌组织附近，同时因为癌组织的微环境具有弱酸性(pH＝5.0～6.5)从而引发药物载体进行药物缓释，进行化学药物的抗癌治疗。目前大部分药物载体材料以人工合成为主，导致较差的生物相容性以及不可生物降解性。而生物质材料由于是一种直接从可再生资源中提取，经过生物、化学和物理的加工得到的材料，因而具有独特的生物活性、生理功能和生物相容性。在此类材料中，半纤维素便是常见的是一种由几种不同类型的单糖构成的具有亲水性质的异质多聚体，广泛的存在秸秆、软木、硬木以及草等植物中，是植物纤维原料的主要化学成份。半纤维素具有生物相容性好、环境友好、无毒等优点，为天然生物类抗癌药物递送系统提供了广阔的应用前景。半纤维素不仅能够作为药物载体制备出功能性生物高分子材料，还可以通过对原料的化学改性来进一步提升半纤维素水凝胶的众多性能，进而满足其在药物释放等领域中应用的各类需求。Sun X
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F等人采用过硫酸钾和无水亚硫酸钠引发体系合成了生物可降解的pH敏感性半纤维素水凝胶，实现了对阿司匹林和茶碱缓释5
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6h(Sun X
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F,Wang HH,Jing ZX,Mohanathas R.Hemicellulose
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based pH
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sensitive and biodegradable hydrogel for controlled drug delivery.Carbohydrate Polymers,2013,92：1357
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1366.)；Sun X
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F等人以改性的木聚糖类半纤维素和硅烷化GO为原料，采用过硫酸铵和无水亚硫酸钠引发体系制备了化学交联的水凝胶，应用于污水中铜离子的去除(Sun X
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F,Xie,Y.；Shan,S.；Li,W.；Sun,L.Chemically
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crosslinked xylan/graphene oxide composite hydrogel for copper ions removal.J.Polym.Environ.2022,30,3999
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4013.)半纤维素水凝胶的制备一般采用过硫酸盐等有毒试剂引发自由基聚合合成，不仅制备方法不绿色环保，制备的半纤维素水
凝胶的药物负载率低，药物缓释时间短，限制了半纤维素水凝胶在药物释放领域中的应用。
[0003]针对现有的半纤维素水凝胶制备方法不绿色环保，药物负载率低，药物缓释时间短，生物相容性差的技术问题，急需找到一种新的半纤维素基水凝胶来解决这些问题，并进而拓宽半纤维素水凝胶在药物释放领域中的应用。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种可见光驱动合成半纤维素基纳米复合水凝胶及其制备方法和应用，以解决生物基抗癌药物载体材料绿色合成的难题，以及载药材料载药率低、药物缓释时间短等问题，有效减少或避免了药物的毒副作用。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0006]本专利技术公开了一种半纤维素基纳米复合水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
[0007]1)将半纤维素分散均匀，加入N,N
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亚甲基双丙烯酰胺，完全溶解后，再加入α
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Fe2O3/rGO/mpg
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C3N4，分散均匀后，加入丙烯酸，均质后超声处理，得到HC/PAA/FGN复合水凝胶前驱体；
[0008]2)将步骤1)得到的HC/PAA/FGN复合水凝胶前驱体在可见光下照射，得到半纤维素基纳米复合水凝胶。
[0009]优选地，步骤1)中，半纤维素：N,N
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亚甲基双丙烯酰胺：α
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Fe2O3/rGO/mpg
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C3N4：丙烯酸的质量比为(0.05～0.25)：(0.005～0.04)：(0.0005～0.005)：(0.5～2.0)。
[0010]优选地，步骤1)中，均质反应的时间为5～10min；超声处理的时间为20～40min。
[0011]优选地，步骤2)中，所述可见光光源为氙灯。
[0012]进一步优选地，步骤2)中，所述可见光光源的功率为150～300W。
[0013]进一步优选地，步骤2)中，所述可见光照射时间为3～4h。
[0014]本专利技术还公开了上述制备方法制得的半纤维素基纳米复合水凝胶，该半纤维素基纳米复合水凝胶表面呈现蜂窝状微米级孔径结构，内部存在大量纳米孔。
[0015]优选地，将半纤维素基纳米复合水凝胶浸在阿霉素溶液中进行药物沉积，该半纤维素基纳米复合水凝胶对阿霉素的包埋率为87.8％
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96.5％。
[0016]优选地，该半纤维素基纳米复合水凝胶的平衡溶胀率为9026％
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17420％。
[0017]本专利技术还公开了上述半纤维素基纳米复合水凝胶在制备生物基药物载体材料中的应用，将半纤维素基纳米复合水凝胶作为运输阿霉素的药物载体，在人体正常体温，肿瘤组织pH值微环境的条件下，阿霉素可缓释80小时以上。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0019]本专利技术公开了一种半纤维素基纳米复合水凝胶的制备方法，以小麦秸秆中提取的大分子半纤维素为原料，以可见光响应、无毒环保的α
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Fe2O3/rGO/mpg
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C3N4纳米复合材料作为光催化剂，通过可见光引发合成了半纤维素基纳米复合水凝胶，该半纤维素基纳米复合水凝胶具有pH敏感性，能够作为运输抗癌药物阿霉素(DOX)的药物载体，有效减少或避免了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半纤维素基纳米复合水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将半纤维素分散均匀，加入N,N
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亚甲基双丙烯酰胺，完全溶解后，再加入α
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Fe2O3/rGO/mpg
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C3N4，分散均匀后，加入丙烯酸，均质后超声处理，得到HC/PAA/FGN复合水凝胶前驱体；2)将步骤1)得到的HC/PAA/FGN复合水凝胶前驱体在可见光下照射，得到半纤维素基纳米复合水凝胶。2.根据权利要求1所述的半纤维素基纳米复合水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤1)中，半纤维素：N,N
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亚甲基双丙烯酰胺：α
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Fe2O3/rGO/mpg
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C3N4：丙烯酸的质量比为(0.05～0.25)：(0.005～0.04)：(0.0005～0.005)：(0.5～2.0)。3.根据权利要求1所述的半纤维素基纳米复合水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤1)中，均质反应的时间为5～10min；超声处理的时间为20～40min。4.根据权利要求1所述的半纤维素基纳米复合水凝胶的制备方法，其特征在于，步...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晓锋，李宇丹，陈嘉逸，孙然，胡思海，吴耀国，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：