一种离子耐受性微纳米马达及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于微纳米马达技术领域，具体公开了一种离子耐受性微纳米马达及其制备方法与应用

【技术实现步骤摘要】
一种离子耐受性微纳米马达及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于微纳米马达
，尤其涉及一种离子耐受性微纳米马达及其制备方法与应用
。

技术介绍

[0002]微纳米马达是一种能够将周围环境中的化学或外部能量转化为机械运动微纳米粒
。
微纳米马达的自主运动特性使其在生物医学领域受到了广泛关注
。
与传统的处于热力学平衡态
、
只进行布朗运动的微纳米载体不同，微纳米马达精准的货物运输与有效的穿透能力使其成为下一代治疗性微纳米载体的优秀候选材料
。
[0003]目前，基于自电泳驱动的微纳米马达因其运动速度快，方向可控，以及易于功能化
(
如可逆的趋光性与可编程的驱化性
)
而得到了大量研究
。
然而，复杂的生物环境包括血浆蛋白的生物污染
、
高粘度和高离子强度都给微纳米马达的自主运动带来了问题，使得微纳米马达的生物应用面临巨大挑战
。
其中高离子强度显著抑制自电泳驱动微纳米马达运动，即离子耐受性差
。
这是因为在含有离子的溶液中，带有相反电荷的离子会吸附到微纳米马达表面，导致扩散层净电荷降低，压缩了微纳米表面的双电层，抑制了微纳米马达的运动
。
许多研究人员也一直致力于提高微纳米马达的离子耐受性
。
在此期间，唐晋尧等人通过在微纳米马达表面引入一层具有高导电性能的聚合物来提高微纳米马达的的表面电导率，从而使得微纳米马达的离子耐受性提高了
100
倍以上
。
但是在微纳米马达表面原位引入聚合物过程复杂，而且聚合过程加入的引发剂有较高的毒性，实际生物应用中残留引发剂会对生物体造成损伤
。
除了引入聚电解质涂层外，设计特殊的微纳米马达结构也是可以提高马达的离子耐受性
。Metin Sitti
等人发现多孔结构能显著提高微纳米马达的离子耐受性，该马达能实现在高离子强度
(
高达
5M
的氯化钠
)
的盐溶液和高粘度的完全培养基中运动
。
但是多孔微纳米马达的制备方法比较特殊，制备周期比较长，需要经历多次高温煅烧
。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一
。
为此，本专利技术提出一种离子耐受性微纳米马达及其制备方法与应用
。
本专利技术提出一种简单而通用的策略来提高自电泳微纳米马达的离子耐受性，通过静电吸附法在
TiO2微纳米马达表面修饰生物相容的两性离子氨基酸来增强离子耐受性，经氨基酸修饰的
TiO2微纳米马达，能实现在高离子强度的溶液中运动
。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术的第一方面提供了一种微纳米马达，包括
TiO2微纳米马达和氨基酸，所述氨基酸通过氢键静电吸附于所述
TiO2微纳米马达的表面
。
[0006]本专利技术以
TiO2微纳米马达作为模型，通过静电吸附法在
TiO2微纳米马达表面修饰具有生物相容的两性离子氨基酸，以增强微纳米马达的离子耐受性
。
经氨基酸修饰的
TiO2微纳米马达，其离子耐受性可提高
200
倍以上，能实现在高离子强度的溶液中运动
。
[0007]具体地，本专利技术的微纳米马达是由
TiO2与氨基酸构成，
TiO2‑
氨基酸在光照条件下
催化水分解，该过程中形成的氢离子浓度梯度会推动马达朝光照方向运动，而氨基酸的修饰使得马达的表面电导率提高，从而提高了离子耐受性，使得光诱导的自电泳
TiO2‑
氨基酸微纳米马达实现了在高离子环境中运动
。
[0008]优选的，所述氨基酸选自精氨酸
(Arg)、
甘氨酸
(Gly)、
谷氨酸
(Glu)、
丝氨酸
(Ser)、
苯丙氨酸
(Phe)、
丙氨酸
(Ala)、
天冬酰胺
(Asn)、
异亮氨酸
(Ile)、
亮氨酸
(Leu)、
赖氨酸
(Lys)、
甲硫氨酸
(Met)、
脯氨酸
(Pro)、
丝氨酸
(Ser)、
苏氨酸
(Thr)、
色氨酸
(Trp)
与缬氨酸
(Val)
中的至少一种
。
[0009]优选的，所述精氨酸为
L
‑
精氨酸或
D
‑
精氨酸
。
[0010]优选的，所述微纳米马达的粒径为
500
‑
2000
μ
m。
[0011]优选的，在所述微纳米马达中，所述氨基酸的质量占比为1‑2％
。
[0012]本专利技术的第二方面提供了上述微纳米马达的制备方法，包括以下步骤：
[0013](1)
提供
/
制备
TiO2微纳米马达；
[0014](2)
将氨基酸溶液与所述
TiO2微纳米马达的溶液进行混合，得混合溶液；然后对其进行离心，收集产物；经洗涤
、
干燥，得所述微纳米马达
。
[0015]优选的，所述混合溶液的
pH
值为
3.2
‑
10.7
，混合溶液的
pH
值由氨基酸的解离常数以及
TiO2的电位共同决定，通过调整反应体系的
pH
值，使得
TiO2与氨基酸上可解离的基团带上相反电荷，从而实现氨基酸在
TiO2表面的静电吸附
。
[0016]优选的，调节所述氨基酸溶液的
pH
值采用盐酸
、
硫酸或硝酸
。
[0017]优选的，所述混合溶液中，氨基酸与
TiO2微纳米马达的质量比为
(1
‑
3)
：
1。
[0018]优选的，所述混合溶液的溶剂为
PBS
缓冲液或水
。
[0019]优选的，步骤
(2)
中，所述混合为以磁力搅拌
24
‑
48h。
[0020]优选的，步骤
(2)
中，所述离心为以
5000
‑
7000rpm
转速离心3‑
8min。
[0021]优选的，步骤
(2)
中，所述洗涤为采用去离子洗涤2‑4次
。
[0022]优选的，步骤
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种微纳米马达，其特征在于，包括
TiO2微纳米马达和氨基酸，所述氨基酸通过氢键静电吸附于所述
TiO2微纳米马达的表面
。2.
根据权利要求1所述的微纳米马达，其特征在于，所述氨基酸选自精氨酸
、
甘氨酸
、
谷氨酸
、
丝氨酸
、
苯丙氨酸
、
丙氨酸
、
天冬酰胺
、
异亮氨酸
、
亮氨酸
、
赖氨酸
、
甲硫氨酸
、
脯氨酸
、
丝氨酸
、
苏氨酸
、
色氨酸
、
缬氨酸中的至少一种
。3.
根据权利要求1所述的微纳米马达，其特征在于，所述微纳米马达的粒径为
500
‑
2000
μ
m。4.
根据权利要求1或2所述的微纳米马达，其特征在于，在所述微纳米马达中，所述氨基酸的质量占比为1‑2％
。5.
一种如权利要求1至4任意一项所述的微纳米马达的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)
提供
/
制备
TiO2微纳米马达；
(2)
将氨基酸溶液与所述
TiO2微纳米马达的溶液进行混合，得混合溶液；然后对其进行离心，收集产物；经洗涤
、
干燥，得所述微纳米马达
。6.
根据权利要求5所述的微纳米马达的制备方法，其特征在于，所述混合溶液的
pH
值为
3.2
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：涂盈锋，孙佳，彭飞，
申请(专利权)人：南方医科大学，
类型：发明
国别省市：