具有荧光示踪功能的壳聚糖基衍生物聚合物点的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种具有荧光示踪功能的壳聚糖基衍生物聚合物点的制备方法，其特征在于，取N?烷基?壳聚糖、无水柠檬酸、N?2?羟基乙二胺混合均匀，分散于聚乙二醇400和去离子水的混合溶液中，进行反应，将反应后的产物用水透析，然后干燥，得到壳聚糖?g?柠檬酸聚合物点。本发明具有碳点荧光材料生物相容性好，毒性低且水溶性较好，在水中不结块，不团聚，适于用于荧光成像，适合用作药物载体材料。
【专利说明】
具有荧光示踪功能的壳聚糖基衍生物聚合物点的制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及亲油性药物纳米载体的技术领域，更具体地说是涉及一种具有荧光示踪功能壳聚糖基衍生物聚合物点药物载体的制备方法。
【背景技术】
[0002]随着空气的污染，癌症患者逐年增多，严重威胁到人类生命，在癌症治疗过程中，化疗是一种有效治疗手段，然而传统的抗癌药物水溶性差、生物利用度低、治疗效率低，因此对抗癌药物载体的研究是一直是国内外研究的重点。近年来科研工作者研制出一系列纳米药物载体，如高分子偶联药物、树脂状高分子、纳米胶束、无机纳米粒子以及脂质体等，用于增加药物的溶解度和生物利用度，以及减少抗癌药物的副作用。其中纳米胶束载药能有效封装疏水性抗癌药物，提高在水溶液中的溶解度，减少药物副作用，并通过增强渗透滞留(EPR)效应提高在肿瘤部位的富集，成为近年来研究较多的一类药物载体。
[0003]荧光成像技术具有高选择性和高敏感性，已广泛用于生物过程的可视化。为了实现生物成像，荧光探针应具有高的水溶性、光稳定性、生物相容性。具有荧光功能的药物载体不仅可以增加药物溶解度和生物利用度，还有示踪功能，是一类理想的药物载体，然而传统的具有荧光示踪功能的药物载体，通常是将两亲性的聚合物接枝有机荧光小分子或者是对半导体量子点进行包覆，然而有机小分子荧光探针和半导体量子点存在潜在的毒性。壳聚糖是由自然界中广泛存在的甲壳素经过脱乙酰作用得到的一种生物多糖类天然高分子，具有很好的成膜性、生物相容性和生物可降解性，被广泛应用于生物医学领域。因此，如何将壳聚糖和碳点材料复合成一体制备出一种无毒且有较好的荧光性能的药物载体材料是目前研究的重点。
【发明内容】
[0004]本发明的一个目的是解决传统的有机小分子荧光探针具有潜在的毒性的问题，并提供一种无毒且有较好的荧光性能的药物载体材料的制备方法。
[0005]为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种具有荧光示踪功能的壳聚糖基衍生物聚合物点的制备方法，取N-烷基-壳聚糖、无水柠檬酸、N-2-羟基乙二胺混合均匀，分散于聚乙二醇400和去离子水的混合溶液中，进行反应，将反应后的产物用水透析，然后干燥，得到壳聚糖-g_柠檬酸聚合物点。
[0006]优选的是，反应温度为180_250°C。
[0007]优选的是，反应时间为3_6h。
[0008]优选的是，每克N-烷基-壳聚糖需要的柠檬酸质量为0.5-lg，需要的N-2-羟基乙二胺的体积为2_5ml，需要的聚乙二醇400的体积为2-6ml，需要的去离子水的体积为10_20ml。
[0009]优选的是，干燥方法为冷冻干燥或者真空干燥。
[0010]优选的是，所述N-烷基-壳聚糖的制备方法为:取壳聚糖、长链烷基醛、甲醇在氮气保护下搅拌12h，将硼氢化钾溶液滴至壳聚糖、长链烷基醛、甲醇的混合物中，90min内滴完，机械搅拌12h，用甲醇洗涤后真空抽滤，将抽滤后的产物干燥得到N-烷基-壳聚糖。
[0011]优选的是，透析袋截留分子量为8000-14000Da。
[0012]优选的是，混合均匀后，还包括:加入银粉、铜粉、镍粉和钯粉的混合物，其中银粉、铜粉、镍粉和钯粉均为80-110目粉末，且所述银粉、铜粉、镍粉和钯粉质量比为1: 1:2: 2。
[0013]本发明至少包括以下有益效果:
[0014](I)本发明利用壳聚糖同时作为合成碳点的碳源和钝化剂制备荧光碳点材料，壳聚糖是由一种生物多糖类天然高分子，具有很好的生物相容性和生物可降解性，因此由此制备出来的碳点荧光材料生物相容性好，毒性低；
[0015](2)本发明的原料来源广泛，价格低廉，制备方法简单，且制备出的壳聚糖聚合物点本身的水溶性较好，在水中不结块，不团聚，适于用于荧光成像，适合用于药物载体材料；
[0016](3)碳点本身的发射波长随激发波长的红移而红移。
[0017]本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
【附图说明】
[0018]图1为本发明图实施例1制得的N-辛基-壳聚糖OCS(a)和N-烷基-N。柠檬酸基壳聚糖OCACS(b)和N-烷基-Y -柠檬酸基壳聚糖聚合物点P(OCACS)Ds的红外谱图；
[0019]图2是本发明实施例1制备的N-辛基-N。柠檬酸基壳聚糖聚合物点的荧光激发与发射光谱；
[0020]图3是本发明实施例1制备的N-辛基-N。柠檬酸基壳聚糖聚合物点在不同激发波长下的发射光谱。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0022]需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
[0023]实施例1:
[0024](I)N-辛基-壳聚糖的合成
[0025]取2.0g的壳聚糖于250ml三口瓶中，再加入辛醛和50ml甲醇，在氮气保护下搅拌12h，取3g硼氢化钾溶于50ml水中制成硼氢化钾溶液，将硼氢化钾溶液分别滴加三口瓶中，90min内滴完，再机械搅拌12h，用甲醇洗涤3次，之后真空抽滤，将抽滤后的产物冷冻干燥得到N-辛基-壳聚糖。
[0026](2)N-辛基-Y -柠檬酸基壳聚糖聚合物点P(OCACS)Ds的合成
[0027]取上述制备的Ig N-辛基-壳聚糖、0.5g无水柠檬酸、2ml N_2_羟基乙二胺、2ml聚乙二醇400和1ml去离子水于高压反应釜的聚四氟乙烯内胆中，混合均匀并将N-辛基-壳聚糖、无水柠檬酸、N-2-羟基乙二胺分散于聚乙二醇400和去离子水的混合溶液中，将高压反应釜的温度升至180°C，反应6h，将反应后的产物用去离子水透析3d(透析袋截留分子量为8000-14000Da)，所得透析后产物经冷冻干燥得到N-辛基-Y -柠檬酸基壳聚糖聚合物点P(OCACS)Ds ο
[0028]实施例2:
[0029](I)N-烷基-壳聚糖的合成
[0030]取2.0g的壳聚糖于250ml三口瓶中，再加入正十一醛和50ml甲醇，在氮气保护下搅拌12h，取4g硼氢化钾溶于50ml水中制成硼氢化钾溶液，将硼氢化钾溶液分别滴加三口瓶中，90min内滴完，再机械搅拌12h，用甲醇洗涤3次，之后真空抽滤，将抽滤后的产物冷冻干燥得到N-烷基-壳聚糖。
[0031 ] (2)N-烷基-Y -柠檬酸基壳聚糖聚合物点P(OCACS)Ds的合成
[0032]取上述制备的Ig N-辛基-壳聚糖、Ig无水柠檬酸、4ml N_2_羟基乙二胺、4ml聚乙二醇400和16ml去离子水于高压反应釜的聚四氟乙烯内胆中，混合均匀并将N-烷基-壳聚糖、无水柠檬酸、N-2-羟基乙二胺分散于聚乙二醇400和去离子水的混合溶液中，将高压反应釜的温度升至220°C，反应5h，将反应后的产物用去离子水透析3d(透析袋截留分子量为8000-14000Da)，所得透析后产物经冷冻干燥得到N-烷基-Y -柠檬酸基壳聚糖聚合物点P(OCACS)Ds ο
[0033]实施例3:
[0034](I)N-烷基-壳聚糖的合成
[0035]取2.0g的壳聚糖于250ml三口瓶中，再加入正^ 醛和50ml甲醇，在氮气保护下搅拌12h，取4g硼氢化钾溶于50ml水中制成硼氢化钾溶液，将硼氢化钾溶液分别滴加三口瓶中，90min内滴完，再机械搅拌12h，用甲醇洗涤3次，之后真空抽滤，将抽滤后的产物真空干燥得到N-烷基-壳聚糖。
[0036](2)N-烷基-Y -柠檬酸基壳聚糖聚合物点P(OCACS)Ds的合成
[0037]取上述制备的Ig N-辛基-壳聚糖、0.6g无水柠檬酸、6ml N_2_羟基乙二胺、6ml聚乙二醇400和20ml去离子水于高压反应釜的聚四氟乙烯内胆中，混合均匀并将N-烷基-壳聚糖、无水柠檬酸、N-2-羟基乙二胺分散于聚乙二醇400和去离子水的混合溶液中，将高压反应釜的温度升至250°C，反应3h，将反应后的产物用去离子水透析3d(透析袋截留分子量为8000-14000Da)，所得透析后产物经冷冻干燥得到N-烷基-Y -柠檬酸基壳聚糖聚合物点P(OCACS)Ds ο
[0038]实施例4:
[0039](I)N-烷基-壳聚糖的合成
[0040]取3.0g的壳聚糖于250ml三口瓶中，再加入正十二醛和50ml甲醇，在氮气保护下搅拌12h，取4g硼氢化钾溶于50ml水中制成硼氢化钾溶液，将硼氢化钾溶液分别滴加三口瓶中，90min内滴完，再机械搅拌12h，用甲醇洗涤3次，之后真空抽滤，将抽滤后的产物冷冻干燥得到N-烷基-壳聚糖。
[0041 ] (2)N-烷基-Y -柠檬酸基壳聚糖聚合物点P(OCACS)Ds的合成
[0042]取上述制备的Ig N-辛基-壳聚糖、0.8g无水柠檬酸、6ml N_2_羟基乙二胺、6ml聚乙二醇400和20ml去离子水于高压反应釜的聚四氟乙烯内胆中，混合均匀并将N-烷基-壳聚糖、无水柠檬酸、N-2-羟基乙二胺分散于聚乙二醇400和去离子水的混合溶液中，再向高压反应釜的聚四氟乙烯内胆中加入0.1g银粉、0.1g铜粉、0.2g镍粉、0.2g钯粉的混合物，且银粉、铜粉、镍粉、钯粉均为80-110目的粉末，将高压反应釜的温度升至250°C，反应3h，将反应后的产物离心过滤后，将上层清夜用去离子水透析3d(透析袋截留分子量为8000-14000Da)，所得透析后产物经真空干燥得到N-烷基-V -柠檬酸基壳聚糖聚合物点P(OCACS)
Ds0
[0043]实施例5:
[0044](I)N-烷基-壳聚糖的合成
[0045]取5.0g的壳聚糖于250ml三口瓶中，再加入辛醛和50ml甲醇，在氮气保护下搅拌12h，取6g硼氢化钾溶于50ml水中制成硼氢化钾溶液，将硼氢化钾溶液分别滴加三口瓶中，90min内滴完，再机械搅拌12h，用甲醇洗涤3次，之后真空抽滤，将抽滤后的产物冷冻干燥得到N-烷基-壳聚糖。
[0046](2)N-烷基-Y -柠檬酸基壳聚糖聚合物点P(OCACS)Ds的合成
[0047]取上述制备的Ig N-辛基-壳聚糖、0.6g无水柠檬酸、5ml N_2_羟基乙二胺、6ml聚乙二醇400和16ml去离子水于高压反应釜的聚四氟乙烯内胆中，混合均匀并将N-烷基-壳聚糖、无水柠檬酸、N-2-羟基乙二胺分散于聚乙二醇400和去离子水的混合溶液中，再向高压反应釜的聚四氟乙烯内胆中加入0.1g银粉、0.1g铜粉、0.2g镍粉、0.2g钯粉的混合物，且银粉、铜粉镍粉、钯粉均为80-110目的粉末，将高压反应釜的温度升至180°C，反应4h，将反应后的产物离心过滤后，将上层清夜用去离子水透析3d(透析袋截留分子量为8000-14000Da)，所得透析后产物经冷冻干燥得到N-烷基-V -柠檬酸基壳聚糖聚合物点P(OCACS)Ds0
[0048]N-烷基-Y -柠檬酸基壳聚糖聚合物点的表征:
[0049]图1为本发明图实施例1制得的N-辛基-壳聚糖_柠檬酸基壳聚糖OCACS(b)和N-烷基-Y -柠檬酸基壳聚糖聚合物点P(OCACS)Ds的红外谱图。图1中OCS在2926cm-l和2853cm-l处吸收峰为辛基结构中的亚甲基上C-H的伸缩振动，1450cm-l位置出现C-H的弯曲振动，1580cm-l处出现C-N的伸缩振动，说明辛基已经成功接枝在壳聚糖单元上。对比OCSCA与OCS，3400cm-l处羧基伸缩振动峰明显变宽，这是由于柠檬酸引入了大量的羧基，1650cm-l处为羰基-C = O伸缩振动特征吸收峰，3100cm_l位置变宽，I 689.0cm-1和1532cm-l出现酰胺基团的特征吸收峰，说明生成了酰胺键，从聚合物点P (OCACS) Ds的红外吸收峰可以看出与OCACS的吸收峰相比变化不大，在1709cm-l-1574cm-l处吸收峰变宽，为酰胺基-C0NH2、和羰基-C = O的重叠吸收峰。
[0050]图2是本发明实施例1制备的N-辛基-N。柠檬酸基壳聚糖聚合物点的荧光激发与发射光谱；图3是本发明实施例1制备的N-辛基-N。柠檬酸基壳聚糖聚合物点在不同激发波长下的发射光谱。在图3中，选用280?420nm(每增加20nm)激发P(0CACS)Ds，得到荧光发射图谱，荧光发射范围约350?600nm宏观颜色表现为蓝紫色。在激发波长小于360nm时荧光强度随激发波长增加而增加，激发波长为360nm时荧光强度达到最大值，而当激发波长大于360nm时荧光强度随激发波长增加而减小，而且在整个过程中有红移的现象。
[0051]尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
【主权项】
1.一种具有荧光示踪功能的壳聚糖基衍生物聚合物点的制备方法，其特征在于，取N-烷基-壳聚糖、无水柠檬酸、N-2-羟基乙二胺，均分散于聚乙二醇400和去离子水的混合溶液中，进行反应，将反应后的产物用水透析，然后干燥，得到壳聚糖-g-柠檬酸聚合物点。2.如权利要求1所述的具有荧光示踪功能的壳聚糖基衍生物聚合物点的制备方法，其特征在于，反应温度为180-250 °C。3.如权利要求1所述的具有荧光示踪功能的壳聚糖基衍生物聚合物点的制备方法，其特征在于，反应时间为3-6h。4.如权利要求1所述的具有荧光示踪功能的壳聚糖基衍生物聚合物点的制备方法，其特征在于，每克N-烷基-壳聚糖需要的柠檬酸质量为0.5-lg，需要的N-2-羟基乙二胺的体积为2-5ml，需要的聚乙二醇400的体积为2-6ml，需要的去离子水的体积为10-20ml。5.如权利要求1所述的具有荧光示踪功能的壳聚糖基衍生物聚合物点的制备方法，其特征在于，干燥方法为冷冻干燥或者真空干燥。6.如权利要求1所述的具有荧光示踪功能的壳聚糖基衍生物聚合物点的制备方法，其特征在于，所述N-烷基-壳聚糖的制备方法为:取壳聚糖、长链烷基醛、甲醇在氮气保护下搅拌12h，将硼氢化钾溶液滴至壳聚糖、长链烷基醛、甲醇的混合物中，90min内滴完，机械搅拌12h，用甲醇洗涤后真空抽滤，将抽滤后的产物干燥得到N-烷基-壳聚糖。7.如权利要求1-6任一所述的具有荧光示踪功能的壳聚糖基衍生物聚合物点的制备方法，其特征在于，透析袋截留分子量为8000-14000Da。8.如权利要求1所述的具有荧光示踪功能的壳聚糖基衍生物聚合物点的制备方法，其特征在于，混合均匀后，还包括:加入银粉、铜粉、镍粉和钯粉的混合物，其中银粉、铜粉、镍粉和钯粉均为80-110目粉末，且所述银粉、铜粉、镍粉和钯粉质量比为1: 1:2: 2。
【文档编号】A61K49/00GK106075472SQ201610549863
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年7月13日
【发明人】于淑娟, 陈宽, 汪丰, 陆树文
【申请人】广西师范学院