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具有二氧化碳和酸响应性的壳聚糖纳米粒子及其水分散液的制备方法

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2022-11-29 17:06:08

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 田宜忠 | 2022-11-29 17:06:08

本发明提供的技术方案具体如下:一种具有二氧化碳和酸响应性的壳聚糖纳米粒子分散液的制备方法,包括如下步 骤:(1)合成苯甲醛基聚乙二醇单甲醚(Chol-benzoic imine-mPEG,mPEG-CHO)方案(i):首先将聚乙二醇单甲醚(mPEG)溶于二氯甲烷中,然后加入1.2摩尔份对 醛基苯甲酸、1.3摩尔份DCC(二环己基碳二亚胺)和催化量的4-二甲氨基吡啶(DMAP),搅拌 反应48小时,在异丙醇中多次沉淀后得到苯甲醛基聚乙二醇单甲醚(化合物1),数均分子量 为200~10000。由于苯甲醛基聚乙二醇单甲醚通过酯化反应制备,也可以采用EDC/DMAP体系制 备,方案(ii)如下:将聚乙二醇单甲醚(mPEG)溶于二氯甲烷,然后加入1.2摩尔份对醛基苯 甲酸、1.3摩尔份1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)和催化量的DMAP以及3 摩尔份N-甲基吗啡啉,搅拌反应48小时,在异丙醇中多次沉淀后得到苯甲醛基聚乙二醇单 甲醚(化合物1)。

本发明了公开了一种具有二氧化碳和酸响应性的壳聚糖纳米粒子及其水分散液的制备方法,该壳聚糖纳米粒子采用羧甲基壳聚糖和氯化钙经共沉淀法制备,其中羧甲基壳聚糖通过苯甲酰亚胺键被PEG修饰。该壳聚糖纳米粒子水分散液在中性及碱性环境下能稳定保存;在酸性环境或CO2的刺激下,然后快速絮凝、沉淀出来。本发明采用离子沉淀法制备壳聚糖纳米子水分散液,工艺简便、条件温和;制备的壳聚糖纳米粒子水分散液在智能药物载体、吸附材料等领域具有较好的应用前景。

壳聚糖(chitosan,简称CS)是由甲壳素脱乙酰得到的一种天然高分子多糖,其安 全无毒,具有良好的抗菌性、组织相容性和生物降解性,已广泛用于生物医药、组织工程等 领域。近年来,随着纳米科技的兴起,壳聚糖纳米粒子引起了广泛关注,并且应用于药物传 输、基因载体、疫苗负载、荧光探针及吸附材料等诸多领域。

目前,制备壳聚糖纳米粒子的最常用方法是离子交联法,先将壳聚糖溶于醋酸溶 液中,其氨基基团发生质子化,带有大量正电荷,在电磁搅拌下,用针头喷入一定浓度的阴 离子溶液,对壳聚糖进行离子诱导凝胶化,即可制得壳聚糖纳米颗粒,常用的阴离子凝胶剂 有三聚磷酸钠、柠檬酸钠、硫酸钠等。该方法利用壳聚糖与溶液中的反离子进行交联形成纳 米粒子,具有工艺简单、操作简便、条件温和、重现性好等优点,壳聚糖纳米颗粒冻干后可以 保持纳米微球的完整性和药物成分的活力。

最近,随着材料科学的发展,针对外界环境变化而改变性能的刺激响应性材料展 现出广阔的发展前景。在癌症治疗领域,能将抗癌药物精准输送到肿瘤部位的靶向药物载 体发展迅速,在提高疗效方面展现出巨大的价值。目前,针对肿瘤细胞微环境偏酸性、谷胱 甘肽浓度过高、特定的酶过表达等病理特点,相继开发出具有酸敏感性、还原响应性、酶响 应性的“智能”药物载体,实现更精准的靶向给药。但是,目前采用离子交联法制备的壳聚糖 纳米粒子基本都不具刺激响应。如何采用简便的离子交联法制备出具有环境响应性的壳聚 糖纳米粒子是个迫切需要解决的技术问题。

荆楚理工学院(Jingchu University of Technology)简称“荆楚理工”,位于湖北省荆门市,学院于2007年3月经教育部批准由初创于1956年的沙洋师范高等专科学校和始建于1984年的荆门职业技术学院合并组建而成, [2] 是一所省属公办全日制普通本科高等学校,为湖北省首批地方本科院校转型发展试点学校、“湖北省2011计划”首批牵头高校,“实行“省市(荆门)共建、以省为主”的管理体制。 截至2022年3月,学院占地面积2400余亩,校舍建筑面积35.87余万平方米;设有16个教学学院(部),开设本科专业43个,专科专业15个,涵盖理、工、农、医、文、教、管、艺等8大学科门类;在编教职工1134人,有教授、副教授等高级职称人员342人,博士、硕士678人。享受国务院及湖北省政府特殊津贴的专家4人;有全日制普通在校生19615人,其中本科生13998人。

本发明具有以下优点和有益效果:

(1)本发明采用离子沉淀法制备壳聚糖纳米子水分散液,工艺简便、条件温和;该 壳聚糖纳米子水分散液在中性及碱性环境下能稳定保存;在酸性环境或CO2的刺激下,壳聚 糖纳米子脱除苯甲醛基聚乙二醇单甲醚,然后快速絮凝、沉淀出来。

(2)聚乙二醇是最常用的生物医用材料,无毒、无刺激性,具有良好的水溶性;苯甲 醛基形成苯甲酰亚胺键在pH≤6.8即可形成响应,最具实用价值,优势非常明显。

(3)与现有离子沉淀法制备的壳聚糖纳米粒子水分散液相比,功能性大大增强,并 且可将壳聚糖纳米粒子的浓度提高五倍以上,作为药物载体可大大提高药剂载药量;与其 他方法制备的功能性壳聚糖纳米粒子相比,本发明更加简便、成本更低。

本专利成果采用技术转让,技术入股,技术合作等成果转化方式,希望进一步实现该专利的有益效果,有兴趣皆可面议。