本發(fā)明屬于共價有機(jī)框架(cofs)高分子多孔材料領(lǐng)域。涉及一種含有酰腙鍵和二硫鍵，對酸性和還原性微環(huán)境雙敏感的共價有機(jī)框架材料的制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

環(huán)境敏感性材料是指對環(huán)境有可感知及可響應(yīng)性的一類智能型材料，它們能夠?qū)ν饨绛h(huán)境的各種類型的刺激信號(溫度、酸堿環(huán)境、氧化還原環(huán)境、離子強(qiáng)度、光電磁等)產(chǎn)生可逆或不可逆的物理性質(zhì)和(或)化學(xué)結(jié)構(gòu)的改變。這種獨特的功能，可用于制備功能可調(diào)控的智能材料，在多種場合，如藥物可控釋放、基因傳輸、生物分離、蛋白質(zhì)純化等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。尤其是，腫瘤與正常組織之間存在的生理差異為環(huán)境敏感性材料的應(yīng)用提供了極其有效的途徑。比如，腫瘤細(xì)胞的內(nèi)涵體/溶酶體的ph(4.0-6.0)，與正常組織和細(xì)胞(ph7.4)有明顯差異，腫瘤細(xì)胞內(nèi)的谷胱甘肽(gsh)濃度為2-10mm，也遠(yuǎn)高于正常細(xì)胞中的濃度(2-20μm)[petrosr.a.,desimonej.m.,strategiesinthedesignofnanoparticlesfortherapeuticapplications,naturerev.drugdiscov.2010,9,615-627；chengr.,mengf.,dengc.,zhongz.,bioresponsivepolymericnanotherapeuticsfortargetedcancerchemotherapy,nanotoday2015,10,656-670]。腫瘤組織和細(xì)胞內(nèi)這種特有的酸性和還原性微環(huán)境為實現(xiàn)腫瘤靶向遞送和釋放提供了可能。許多基于二硫鍵或酸敏感鍵(亞胺鍵、硼酯鍵、酰腙鍵等)的給藥載體，通過響應(yīng)腫瘤細(xì)胞內(nèi)的酸性或還原性刺激而快速釋放藥物，有效地克服了腫瘤細(xì)胞內(nèi)的遞送屏障，實現(xiàn)了腫瘤細(xì)胞內(nèi)的高效藥物遞送，已經(jīng)引起了納米醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)和藥劑學(xué)等領(lǐng)域的極大關(guān)注。[oishim.,nagasakiy.,stimuli-responsivesmartnanogelsforcancerdiagnosticsandtherapy,nanomedicine,2010,5,451-468；torchilinv.p.,multifunctional,stimuli-sensitivenanoparticulatesystemsfordrugdelivery,naturerev.drugdiscov.,2014,13,813-827]。

近年來，完全由有機(jī)物質(zhì)通過共價鍵連接的共價有機(jī)框架材料(covalentorganicframeworks，cofs)具有超高的比表面積，較輕的骨架密度，預(yù)先可控的孔隙度以及易功能化和多樣性結(jié)構(gòu)等優(yōu)點，這使得其在藥物遞送等生物醫(yī)藥領(lǐng)域以及氣體儲存、催化、光電等領(lǐng)域有著極大的應(yīng)用前景[huangn.,wangp.,jiangd.,covalentorganicframeworks:amaterialsplatformforstructuralandfunctionaldesigns,naturerev.mater.,2016,1(10):16068.zhaof.,liuh.,mathes.d.r.,donga.,zhangj.,covalentorganicframeworks:frommaterialsdesigntobiomedicalapplication,nanomaterials,2017,8(1):15]。特別是作為一種新興的藥物載體材料，超高的比表面積使cofs載藥量很高；cofs一般具有芳香環(huán)結(jié)構(gòu)，與很多疏水抗腫瘤藥物產(chǎn)生特有的π-π相互作用，能夠顯著降低藥物的過早泄漏。這些性質(zhì)讓cofs成為一種極具潛力的抗腫瘤藥物遞送載體。目前為止，已有部分文獻(xiàn)報道了的不同組成結(jié)構(gòu)的cofs的制備及其在藥物遞送等方面的應(yīng)用研究，但是現(xiàn)有cofs大多不能同時響應(yīng)酸性和還原性微環(huán)境，嚴(yán)重制約了cofs在抗腫瘤藥物遞送等方面的應(yīng)用。本發(fā)明提供了一種含有酰腙鍵和二硫鍵，對酸性和還原性微環(huán)境雙敏感的共價有機(jī)框架材料(cofs)的制備方法，有望用來構(gòu)筑可高效負(fù)載和有效控釋抗腫瘤藥物的給藥載體，對于拓寬cofs在抗腫瘤藥物遞送上的應(yīng)用范圍和效果具有重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種含有酰腙鍵和二硫鍵，對酸性和還原性微環(huán)境雙敏感的共價有機(jī)框架材料(cofs)的制備方法，有望用來構(gòu)筑可高效負(fù)載和有效控釋抗腫瘤藥物的給藥載體。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種含有酰腙鍵和二硫鍵的共價有機(jī)框架材料，具有如下結(jié)構(gòu)單元(cofs)，

本發(fā)明的共價有機(jī)框架材料的制備方法：以4,4'-二硫代二苯甲酰肼和均苯三甲醛為構(gòu)筑基元，以均三甲苯和二氧六環(huán)的混合溶液為溶劑，乙酸為催化劑，在100～150℃下反應(yīng)24～72小時，通過溶劑熱法發(fā)生醛胺縮合反應(yīng)生成酰腙鍵，得到所述的共價有機(jī)框架材料；反應(yīng)方程式如下，

所述的4,4'-二硫代二苯甲酰肼和均苯三甲醛的摩爾比為3:2。

所述的均三甲苯和二氧六環(huán)的體積比為5:1～1:1。

所述的催化劑為乙酸水溶液，濃度為1～10mol/l，與4,4'-二硫代二苯甲酰肼的摩爾比為10:1～1:1。

本發(fā)明的共價有機(jī)框架材料，具有多孔結(jié)構(gòu)，bet比表面積為300～350m²/g，對阿霉素、紫杉醇抗腫瘤疏水藥物載藥量大于30％。

所述的共價有機(jī)框架材料，與泊洛沙姆(poloxamer)或二硬脂酰磷脂酰乙酰胺-n-羥基丁二酰亞胺-聚乙二醇(dspe-peg)等高分子表面活性劑，超聲共組裝以形成穩(wěn)定的納米結(jié)構(gòu)。

所述的泊洛沙姆(poloxamer)，包括泊洛沙姆f68、泊洛沙姆f88、泊洛沙姆f127；共價有機(jī)框架材料與泊洛沙姆或dspe-peg的質(zhì)量比為1:10～1:50。

本發(fā)明的共價有機(jī)框架材料有如下優(yōu)點：

1、本發(fā)明制備的共價有機(jī)框架材料(cofs)含有酰腙鍵和二硫鍵，對酸性和還原性微環(huán)境雙敏感。制備過程操作簡單，原料易得，易于控制，適合于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

2、本發(fā)明制備的共價有機(jī)框架材料(cofs)具有共價有機(jī)框架的多孔結(jié)構(gòu)，bet比表面積為300～350m²/g，對阿霉素、紫杉醇等抗腫瘤疏水藥物具有很高的負(fù)載能力，載藥量大于30％。

3、上述制備的共價有機(jī)框架材料與高分子表面活性劑，如泊洛沙姆(poloxamer)或二硬脂酰磷脂酰乙酰胺-n-羥基丁二酰亞胺-聚乙二醇(dspe-peg)，超聲共組裝可以形成穩(wěn)定的納米結(jié)構(gòu)。鑒于其對酸性和還原性微環(huán)境雙敏感特性，在抗腫瘤藥物遞送等方面具有較高的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1.實施例1中所制得的cofs樣品的透射電鏡和掃描電鏡圖。

圖2.實施例1中所制得的cofs樣品利用氮氣吸附脫附測試其bet比表面積圖。

圖3.實施例1中所制得的cofs樣品利用氮氣吸附脫附測試其孔徑圖。

圖4.實施例1中所制得的cofs樣品的熱失重圖。

圖5.實施例7中所制得的cofs納米樣品的透射電鏡圖。

圖6.實施例11中，負(fù)載阿霉素的cofs在酸性和還原性微環(huán)境中藥物環(huán)境響應(yīng)性釋放圖。

具體實施方式

通過下述實施例有助于理解本發(fā)明，但并不限制本專利的發(fā)明內(nèi)容。

實施例1：含有酰腙鍵和二硫鍵的共價有機(jī)框架材料(cofs)的制備

將均苯三甲醛(3.24mg，0.20mmol)置于反應(yīng)管中，隨后向反應(yīng)管中加入5ml均三甲苯和二氧六環(huán)(均三甲苯和二氧六環(huán)體積比為3:1)的混合溶液，充分溶解后，向管中加入4,4'-二硫代二苯甲酰肼(100.2mg，0.3mmol)。充分溶解后，向上述溶液中逐滴加入催化劑乙酸水溶液(0.6ml，5mol/l)。通過反復(fù)將樣品用液氮冷切-抽真空-解凍處理，隨后在無氧高真空度下密封，并置于120℃油浴鍋內(nèi)反應(yīng)72h。反應(yīng)結(jié)束后，待體系溫度降至室溫，出現(xiàn)沉淀，通過離心將固體產(chǎn)物分離，并使用四氫呋喃反復(fù)洗滌去除未反應(yīng)單體和溶劑，真空干燥后得到黃灰色固體產(chǎn)物。

制備cofs的反應(yīng)方程式如附圖1所示。

對所制得的cofs樣品，利用透射電鏡和掃描電鏡觀察其微觀形貌，如附圖1所示。

對所制得的cofs樣品，利用氮氣吸附脫附測試其bet比表面積，如附圖2所示。

對所制得的cofs樣品，利用氮氣吸附脫附測試其孔徑，如附圖3所示。

對所制得的cofs樣品，利用熱失重測試其穩(wěn)定性，如附圖4所示。

實施例2：含有酰腙鍵和二硫鍵的共價有機(jī)框架材料(cofs)的制備

將均苯三甲醛(3.24mg，0.20mmol)置于反應(yīng)管中，隨后向反應(yīng)管中加入10ml均三甲苯和二氧六環(huán)(均三甲苯和二氧六環(huán)體積比為1:1)的混合溶液，充分溶解后，向管中加入4,4'-二硫代二苯甲酰肼(100.2mg，0.3mmol)。充分溶解后，向上述溶液中逐滴加入催化劑乙酸水溶液(5ml，1mol/l)。通過反復(fù)將樣品用液氮冷切-抽真空-解凍處理，隨后在無氧高真空度下密封，并置于150℃油浴鍋內(nèi)反應(yīng)24h。反應(yīng)結(jié)束后，待體系溫度降至室溫，出現(xiàn)沉淀，通過離心將固體產(chǎn)物分離，并使用四氫呋喃反復(fù)洗滌去除未反應(yīng)單體和溶劑，真空干燥后得到黃灰色固體產(chǎn)物。

實施例3：含有酰腙鍵和二硫鍵的共價有機(jī)框架材料(cofs)的制備

將均苯三甲醛(3.24mg，0.20mmol)置于反應(yīng)管中，隨后向反應(yīng)管中加入10ml均三甲苯和二氧六環(huán)(均三甲苯和二氧六環(huán)體積比為5:1)的混合溶液，充分溶解后，向管中加入4,4'-二硫代二苯甲酰肼(100.2mg，0.3mmol)。充分溶解后，向上述溶液中逐滴加入催化劑乙酸水溶液(3ml，10mol/l)。通過反復(fù)將樣品用液氮冷切-抽真空-解凍處理，隨后在無氧高真空度下密封，并置于100℃油浴鍋內(nèi)反應(yīng)48h。反應(yīng)結(jié)束后，待體系溫度降至室溫，出現(xiàn)沉淀，通過離心將固體產(chǎn)物分離，并使用四氫呋喃反復(fù)洗滌去除未反應(yīng)單體和溶劑，真空干燥后得到黃灰色固體產(chǎn)物。

實施例4：含有酰腙鍵和二硫鍵的共價有機(jī)框架材料(cofs)的制備

將均苯三甲醛(3.24mg，0.20mmol)置于反應(yīng)管中，隨后向反應(yīng)管中加入20ml均三甲苯和二氧六環(huán)(均三甲苯和二氧六環(huán)體積比為4:1)的混合溶液，充分溶解后，向管中加入4,4'-二硫代二苯甲酰肼(100.2mg，0.3mmol)。充分溶解后，向上述溶液中逐滴加入催化劑乙酸水溶液(1ml，10mol/l)。通過反復(fù)將樣品用液氮冷切-抽真空-解凍處理，隨后在無氧高真空度下密封，并置于100℃油浴鍋內(nèi)反應(yīng)48h。反應(yīng)結(jié)束后，待體系溫度降至室溫，出現(xiàn)沉淀，通過離心將固體產(chǎn)物分離，并使用四氫呋喃反復(fù)洗滌去除未反應(yīng)單體和溶劑，真空干燥后得到黃灰色固體產(chǎn)物。

實施例5：含有酰腙鍵和二硫鍵的共價有機(jī)框架材料(cofs)的對阿霉素的負(fù)載

稱取少量實施例1中所制得的cofs(20mg)分散于含有脫鹽處理阿霉素(15mg)的正己烷(5ml)中，超聲10min后，將上述溶液置于避光條件下攪拌24h。隨后通過高速離心將載藥cofs分離，使用正己烷多次洗滌，真空干燥得到阿霉素負(fù)載的cofs，載藥量約為38％。

實施例6：含有酰腙鍵和二硫鍵的共價有機(jī)框架材料(cofs)的對紫杉醇的負(fù)載

稱取實施例1中所制得的cofs(20mg)分散于含有脫鹽處理紫杉醇(10mg)的氯仿(10ml)中，超聲10min后，將上述溶液置于避光條件下攪拌24h。隨后通過高速離心將載藥cofs分離，使用氯仿多次洗滌，真空干燥得到紫杉醇負(fù)載的cofs，載藥量約為32％。

實施例7：含有酰腙鍵和二硫鍵的共價有機(jī)框架材料(cofs)納米材料的制備

稱取5mg實施例1中所制得的cofs分散于含有50mg泊洛沙姆f68的二甲基亞砜溶液(2ml)中，超聲10min后，在磁力攪拌條件下，將上述溶液逐滴緩慢滴加至10ml蒸餾水中，待納米粒溶液分散穩(wěn)定24h后，將溶液置于截留分子量為3500da的透析袋中，透析24h除去二甲基亞砜。將納米粒溶液放入冰箱冷凍后，使用冷凍干燥機(jī)冷凍干燥48h得到cofs納米材料。所得納米材料用透射電鏡觀察其形貌和結(jié)構(gòu)，如附圖5所示。結(jié)果表明上述制備的共價有機(jī)框架材料與泊洛沙姆(poloxamerf68)超聲共組裝可以形成穩(wěn)定的納米結(jié)構(gòu)。

實施例8：含有酰腙鍵和二硫鍵的共價有機(jī)框架材料(cofs)納米材料的制備

稱取5mg實施例1中所制得的cofs分散于含有100mg泊洛沙姆f88的二甲基亞砜溶液(5ml)中，超聲10min后，在磁力攪拌條件下，將上述溶液逐滴緩慢滴加至20ml蒸餾水中，待納米粒溶液分散穩(wěn)定24h后，將溶液置于截留分子量為3500da的透析袋中，透析24h除去二甲基亞砜。將納米粒溶液放入冰箱冷凍后，使用冷凍干燥機(jī)冷凍干燥48h得到cofs納米材料。

實施例9：含有酰腙鍵和二硫鍵的共價有機(jī)框架材料(cofs)納米材料的制備

稱取5mg實施例1中所制得的cofs分散于含有250mg泊洛沙姆f127的二甲基亞砜溶液(5ml)中，超聲10min后，在磁力攪拌條件下，將上述溶液逐滴緩慢滴加至20ml蒸餾水中，待納米粒溶液分散穩(wěn)定24h后，將溶液置于截留分子量為3500da的透析袋中，透析24h除去二甲基亞砜。將納米粒溶液放入冰箱冷凍后，使用冷凍干燥機(jī)冷凍干燥48h得到cofs納米材料。

實施例10：含有酰腙鍵和二硫鍵的共價有機(jī)框架材料(cofs)納米材料的制備

稱取10mg實施例1中所制得的cofs分散于含有100mgdspe-peg的二甲基亞砜溶液(4ml)中，超聲10min后，在磁力攪拌條件下，將上述溶液逐滴緩慢滴加至20ml蒸餾水中，待納米粒溶液分散穩(wěn)定24h后，將溶液置于截留分子量為3500da的透析袋中，透析24h除去二甲基亞砜。將納米粒溶液放入冰箱冷凍后，使用冷凍干燥機(jī)冷凍干燥48h得到cofs納米材料。

實施例11：共價有機(jī)框架材料(cofs)敏感性和藥物釋放研究

將實施例5中所得負(fù)載有阿霉素的cofs置于透析管中，放置于ph＝5.0的醋酸緩沖液中或含有10mm谷胱甘肽的ph＝5.0的醋酸緩沖液中。然后將其置于37℃恒溫振蕩儀中，取不同時間間隔的溶液測定藥物含量，探究納米粒的環(huán)境響應(yīng)性。結(jié)果如附圖6所示，結(jié)果表明本發(fā)明制備的共價有機(jī)框架材料(cofs)能夠在酸性和還原性微環(huán)境下分解釋放所負(fù)載的藥物，在抗腫瘤藥物遞送等方面具有較高的應(yīng)用前景。