一種金屬有機(jī)納米化合物及其制備和應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種金屬有機(jī)納米化合物的制備方法及應(yīng)用。一種金屬有機(jī)納米化合物命名為UIO?67?S?S，它是｛〔Zr（BPDC?S?S）〕｝∞，以四氯化鋯為金屬鹽，4,4?二硫二苯甲酸為有機(jī)配體，在DMF混合液中通過配位作用沉淀形成。本發(fā)明所述的UIO?67?S?S納米化合物的應(yīng)用是可以作為pH及氧化還原雙重刺激響應(yīng)的藥物釋放載體。
【專利說明】
一種金屬有機(jī)納米化合物及其制備和應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及納米材料技術(shù)領(lǐng)域及生物醫(yī)學(xué)材料領(lǐng)域，具體涉及一種金屬有機(jī)納米化合物及其制備和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬有機(jī)框架材料是一類由有機(jī)配體和金屬離子通過配位鍵作用組成的多孔材料，具有較高的比表面積。而且，選擇不同的金屬離子和配體可以獲得不同結(jié)構(gòu)和功能的金屬有機(jī)框架材料。正是由于這種材料結(jié)構(gòu)性能的多樣性和其獨(dú)特的多孔結(jié)構(gòu)，使其在藥物運(yùn)輸領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。但是傳統(tǒng)的金屬有機(jī)納米化合物是通過金屬與配體間相對不穩(wěn)定的配位鍵從而使其結(jié)構(gòu)坍塌，即主要通過pH值響應(yīng)控制藥物釋放。上述解離過程是一個緩慢的降解過程，其結(jié)果是金屬有機(jī)納米化合物在體內(nèi)的降解時(shí)間較長，不利于其在體內(nèi)的清除。
[0003]另一方面，腫瘤組織通常具有比較高的谷胱甘肽表達(dá)(26-34/100g)，因此，可以設(shè)計(jì)由含雙硫鍵的有機(jī)配體與金屬鹽構(gòu)建金屬有機(jī)納米化合物，使該金屬有機(jī)納米化合物可以通過pH和還原劑雙重刺激響應(yīng)釋放所負(fù)載藥物，并縮短其在體內(nèi)的降解時(shí)間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種金屬有機(jī)納米化合物及其制備和應(yīng)用。
[0005]該金屬有機(jī)納米化合物由含雙硫鍵有機(jī)配體與金屬鹽組成，可以負(fù)載抗癌藥物，能通過pH和還原劑雙重刺激響應(yīng)釋放所負(fù)載藥物，并縮短在體內(nèi)的降解時(shí)間。
[0006]為達(dá)到上述目的，具體技術(shù)方案如下: 一種金屬有機(jī)納米化合物(以下簡稱為1]10-67-5-5)，由鋯鹽和4，4’-二硫二苯甲酸
(BPDC-S-S)通過配位作用沉淀形成的復(fù)合物(化學(xué)式為〔Zr(BPDC-S-S)〕}oo);其中，鋯鹽和4，4’ -二硫二苯甲酸的摩爾比為1:1;所述的鋯鹽為四氯化鋯。
[0007]—種制備如上所述的金屬有機(jī)納米化合物的方法，包括以下步驟:
(a)將4，4’-二硫二苯甲酸和鋯鹽溶解在由DMF、醋酸和去離子水組成的混合溶液中；
(b)將步驟(a)的反應(yīng)液置于20?120°C中反應(yīng)，直到溶液變?yōu)榘咨珳啙嵋?，停止反?yīng)；
(c)冷卻后，離心，分別用DMF和去離子水洗滌，獲得產(chǎn)物。
[0008]步驟(a )所述的混合溶液中D M F、醋酸和去離子水的用量比為:15 m 1: 0.19-
0.76ml: 33μ1。
[0009]優(yōu)選的，步驟(a)所述的混合溶液中DMF、醋酸和去離子水的用量比為:15ml:0.38ml: 33μ10
[0010]優(yōu)選的，步驟(b)反應(yīng)溫度為40°C。
[0011 ] 步驟(C)所制得的產(chǎn)物形貌為納米棒，水動力粒徑為200?250nm，表面帶正電荷，表面具有介孔結(jié)構(gòu)。
[0012]所述的金屬有機(jī)納米化合物的應(yīng)用，用于負(fù)載抗癌藥物，在pH和還原劑雙重刺激作用下，能釋放所負(fù)載藥物;所述的PH <6，所述的還原劑為谷胱甘肽、二硫蘇糖醇、維生素C、細(xì)胞色素C中的一種或多種，所述抗癌藥物是阿霉素、姜黃素和紫杉醇中的一種或多種。
[0013]實(shí)際應(yīng)用:
將一定量的抗癌藥物與金屬有機(jī)納米化合物混合過夜吸附，離心水洗得到納米復(fù)合物。本申請選用的藥物模型分子為鹽酸阿霉素。在還原環(huán)境下，U10-67-S-S納米化合物結(jié)構(gòu)中的雙硫鍵可被還原劑切斷，在酸性環(huán)境中金屬鋯離子和氧離子之間的作用減弱，導(dǎo)致U10-67-S-S納米化合物受這兩種刺激響應(yīng)發(fā)生結(jié)構(gòu)坍塌，藥物隨之釋放。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在pH=5和DTT為2mM的刺激條件下，阿霉素在72h內(nèi)釋放量為60.2%，具有協(xié)同釋放效果。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)在于:
(I )U10-67-S-S納米化合物制備過程簡單，條件溫和，易于規(guī)?；?br> (2)U10-67-S-S納米化合物生物相親性好，在體內(nèi)可降解，是可降解型藥物載體;并且降低了在體內(nèi)的降解時(shí)間；
(3)U10-67-S-S納米化合物具有在體內(nèi)受酸性和還原劑雙重刺激響應(yīng)釋放特性，是其他同種類型的金屬有機(jī)材料不可比擬的。
【附圖說明】
[0015]圖1U10-67-S-S納米化合物的X射線衍射粉末圖，橫坐標(biāo)為2Θ角度，縱坐標(biāo)為衍射強(qiáng)度；
圖2 U10-67-S-S納米化合物的場發(fā)射掃描電鏡圖；
圖3 U10-67-S-S納米化合物在313K的氮?dú)馕矫摳角€；
圖4 U10-67-S-S納米化合物負(fù)載藥物不同條件的體外藥物釋放研究性能圖，橫坐標(biāo)為釋放時(shí)間，縱坐標(biāo)為釋放百分率；
圖5 U10-67-S-S納米化合物的生物相親性柱狀圖；橫坐標(biāo)為U10-67-S-S納米化合物的濃度，縱坐標(biāo)為細(xì)胞存活率；
圖6 U10-67-S-S和U10-67-S-S-D0X納米化合物MTT實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖，橫坐標(biāo)為不同組樣品，縱坐標(biāo)為細(xì)胞存活率。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面以具體實(shí)施示例對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步說明，但是不能以此限制本發(fā)明的范圍
實(shí)施例1
一種制備如上所述的金屬有機(jī)納米化合物的方法，包括以下步驟:
(a)將4，4’-二硫二苯甲酸和鋯鹽按摩爾比1:1溶解在由DMF、醋酸和去離子水組成的混合溶液中；DMF、醋酸和去離子水的用量比為:15ml: 0.38ml: 33μ1;
(b)將步驟(a)的反應(yīng)液置于40°C中反應(yīng)，直到溶液變?yōu)榘咨珳啙嵋?，停止反?yīng)；
(c)冷卻后，離心，分別用DMF和去離子水洗滌，獲得產(chǎn)物。
[0017]步驟(c)所制得的產(chǎn)物形貌為納米棒，水動力粒徑為200?250nm，表面帶正電荷，表面具有介孔結(jié)構(gòu)，孔徑為1.85nm，比表面積為441.67m2/g。
[0018]實(shí)施例2
一種制備如上所述的金屬有機(jī)納米化合物的方法，包括以下步驟:
(a)將4，4’-二硫二苯甲酸和鋯鹽按摩爾比1:1溶解在由DMF、醋酸和去離子水組成的混合溶液中;DMF、醋酸和去離子水的用量比為:15ml: 0.19ml: 33μ1;
(b)將步驟(a)的反應(yīng)液置于20°C中反應(yīng)，直到溶液變?yōu)榘咨珳啙嵋?，停止反?yīng)；
(c)冷卻后，離心，分別用DMF和去離子水洗滌，獲得產(chǎn)物。
[0019]步驟(c)所制得的產(chǎn)物形貌為納米棒，水動力粒徑為200?250nm，表面帶正電荷，表面具有介孔結(jié)構(gòu)，孔徑為1.75nm，比表面積為400.32m2/g。
[0020]實(shí)施例3
一種制備如上所述的金屬有機(jī)納米化合物的方法，包括以下步驟:
(a)將4，4’-二硫二苯甲酸和鋯鹽按摩爾比1:1溶解在由DMF、醋酸和去離子水組成的混合溶液中;DMF、醋酸和去離子水的用量比為:15ml: 0.76ml: 33μ1;
(b)將步驟(a)的反應(yīng)液置于120°C中反應(yīng)，直到溶液變?yōu)榘咨珳啙嵋海Ｖ狗磻?yīng)；
(c)冷卻后，離心，分別用DMF和去離子水洗滌，獲得產(chǎn)物。
[0021 ] 步驟(c)所制得的產(chǎn)物形貌為納米球，水動力粒徑為200?250nm，表面帶正電荷，表面具有介孔結(jié)構(gòu)，孔徑為0.83nm，比表面積為340.24m2/g。
[0022]產(chǎn)物性能檢測:
I)粉末衍射儀器 Bruker D8 Advance powder X-ray diffractometer 使用Cu革巴，在室溫條件下，以2Θ步長為0.02得到的掃描衍射峰數(shù)據(jù):光譜用晶面距離d表示。對于同種化合物的同種晶型，XRD譜圖在整體上具有相似性，標(biāo)準(zhǔn)峰的d值相對誤差值在±2%以內(nèi)。因此我們選擇U10-67化合物的衍射圖譜作對比(圖lahU1-67是由金屬鋯鹽和4，4’_對苯二甲酸組成。1]10-67的標(biāo)準(zhǔn)圖片衍射峰位置:5.71、6.59、9.33、10.95、11.44、13.21、14.40、14.78。本發(fā)明所合成的金屬有機(jī)納米化合物的衍射峰位置(圖lb):5.58、6.58、10.95、13.26、15.0。由于在混合物鑒定中，可能由于含量的下降，導(dǎo)致某些衍射峰的缺失，因此我們選擇某些衍射峰來判斷。本發(fā)明所合成的金屬有機(jī)納米化合物和U10-67的標(biāo)準(zhǔn)衍射圖片對比，位置基本吻合，可以判斷出它們屬于同種晶型。
[0023])將U10-67-S-S納米化合物水溶液進(jìn)行超聲處理震蕩，然后滴在銅網(wǎng)上，使用儀器美國TECNAI G2F20對樣品進(jìn)行形貌分析，結(jié)果見圖2，由圖可知，反應(yīng)產(chǎn)物為納米棒，從放大圖(2b)可以觀察到明顯的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，這是金屬有機(jī)納米化合物固有的結(jié)構(gòu)特性。
[0024])樣品于40°C下抽真空處理，使用儀器美國康塔N0VA2000e表面及孔徑分析儀測定了樣品在313K的氮?dú)馕胶兔摳叫袨椤?shí)驗(yàn)結(jié)果顯示U10-67-S-S納米顆粒的比表面積為441.68 m2/ g，孔容為0.205cm3/g，孔徑為1.85nm，說明其具有較高的吸附能力。圖2顯示氮?dú)馕?脫附等溫曲線具有明顯的回滯環(huán)曲線，說明U10-67-S-S納米材料是介孔材料。
[0025]應(yīng)用實(shí)施例1
取2ml lmg/ml實(shí)施例1制得的U10-67-S-S納米顆粒加入至2ml lmg/ml的DOX(阿霉素)充分混合，室溫避光攪拌12h，離心，水洗兩次收集上清液。用熒光分光光度計(jì)(Ex=488)，記錄波長在500 nm至800 nm間的發(fā)射光譜最大吸收值，并根據(jù)阿霉素標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出每克U10-67-S-S納米化合物可負(fù)載384.6mg的鹽酸阿霉素。將沉淀定容到5ml PBS (pH=7.41mM)緩沖液中，考察負(fù)載了阿霉素的U10-67-S-S納米顆粒在不同緩沖溶液中的釋放效果，具體的實(shí)驗(yàn)步驟如下:分別取170ml U1-67-S-S-DOX納米顆粒溶液至4ml的試管中，分別在不同的時(shí)間(l、4、8、12、24、48、72h)加入3ml (pH=7.4 和pH=5 及pH=7.4+2mM DTT(二硫蘇糖醇)和pH=5+2mM DTT)四種不同的緩沖溶液，于37°C避光反應(yīng)，離心并收集上清液，上清液用熒光分光光度計(jì)(Ex=488)測量，記錄波長在500 nm至800 nm間發(fā)射光譜的最大吸收值，根據(jù)阿霉素標(biāo)準(zhǔn)工作曲線計(jì)算出DOX的釋放量，由圖4可以看出，在pH=5+2mM DTT的緩沖液中，阿霉素釋放最多。
[0026]應(yīng)用實(shí)施例2
用Hela細(xì)胞作為目標(biāo)細(xì)胞評價(jià)U10-67-S-S納米化合物的生物相親性:取已消化成單分散的Hela細(xì)胞懸濁液用培養(yǎng)液稀釋，以ΙΟΟμΙ /孔的密度接種到96孔板，每孔的細(xì)胞個數(shù)控制約為15個。將96孔板置于37 °C，5% CO2的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h后，移去培養(yǎng)液，加入含有不同濃度的U10-67-S-S納米顆粒細(xì)胞培養(yǎng)液，每組設(shè)置4個重復(fù)孔。繼續(xù)培養(yǎng)6 h后，移去培養(yǎng)液，用PBS緩沖液(pH=7.4)清洗兩次，加入ΙΟΟμΙ培養(yǎng)液繼續(xù)培養(yǎng)18 h后，每孔分別加入10μ1濃度為5 mg/mL的ΜΤΤ，繼續(xù)培育4 h，小心移去培養(yǎng)液，加入150μ1 DMS0，37°C培養(yǎng)20 min，震蕩均勻后，在酶標(biāo)儀上測490 nm處的吸收值，計(jì)算細(xì)胞存活率，評價(jià)U10-67-S-S納米化合生物相親性。圖5顯示U10-67-S-S濃度在5?100yg/ml區(qū)間，細(xì)胞存活率均在90%以上，說明U10-67-S-S納米化合生物具有很好的生物相親性，適于當(dāng)藥物載體。
[0027]應(yīng)用實(shí)施例3
取已消化成單分散的Hela細(xì)胞懸濁液用培養(yǎng)液稀釋，以100 yl/孔的密度接種到96孔板，每孔的細(xì)胞個數(shù)控制約為15個，每組設(shè)置4個復(fù)孔作為重復(fù)組。將96孔板置于37 V，5%CO2的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h后，移去孔中培養(yǎng)液，分別加入含有I ,Control 2，U10-67-S_S (13yg/ml)3，U10-67-S-S-D0X(13yg/ml)，其中DOX的濃度為5yg/ml的細(xì)胞培養(yǎng)液，繼續(xù)培養(yǎng)6h，移去培養(yǎng)液，用PBS緩沖液清洗兩次，加入100 μ?培養(yǎng)液繼續(xù)培養(yǎng)18h或42h后，每孔分別加入10μ1濃度為5 mg/mL的MTT，繼續(xù)培育4 h，小心移去培養(yǎng)液，加入150μ1 DMS0，37°C培養(yǎng)20 min，震蕩均勻后，在酶標(biāo)儀上測490 nm處的吸收值，計(jì)算細(xì)胞存活率，評價(jià)各組治療效果。從圖6可以看出U10-67-S-S-D0X納米復(fù)合物對癌細(xì)胞在48 h內(nèi)抑制率達(dá)到70%，說明該藥物載體能用于腫瘤的治療。
[0028]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種金屬有機(jī)納米化合物，其特征在于:由鋯鹽和4，4’-二硫二苯甲酸通過配位作用沉淀形成的復(fù)合物。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬有機(jī)納米化合物，其特征在于:鋯鹽和4，4’-二硫二苯甲酸的摩爾比為1:1。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬有機(jī)納米化合物，其特征在于:所述的鋯鹽為四氯化鋯。4.一種制備如權(quán)利要求1或2所述的金屬有機(jī)納米化合物的方法，其特征在于:包括以下步驟: (a)將4，4’_二硫二苯甲酸和鋯鹽溶解在由DMF、醋酸和去離子水組成的混合溶液中； (b)將步驟(a)的反應(yīng)液置于20?120°C中反應(yīng)，直到溶液變?yōu)榘咨珳啙嵋?，停止反?yīng)； (c )冷卻后，離心，分別用DMF和去離子水洗滌，獲得產(chǎn)物。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備金屬有機(jī)納米化合物的方法，其特征在于:步驟(a)所述的混合溶液中DMF、醋酸和去離子水的用量比為:15ml: 0.19?0.76ml: 33μ1。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備金屬有機(jī)納米化合物的方法，其特征在于:步驟(a)所述的混合溶液中DMF、醋酸和去離子水的用量比為:15ml: 0.38ml: 33μ1。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備金屬有機(jī)納米化合物的方法，其特征在于:步驟(b)反應(yīng)溫度為40°C。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述制備金屬有機(jī)納米化合物的方法，其特征在于:步驟(c)所制得的產(chǎn)物形貌為納米棒，水動力粒徑為200?250nm，表面帶正電荷，表面具有介孔結(jié)構(gòu)。9.一種如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的金屬有機(jī)納米化合物的應(yīng)用，其特征在于:用于負(fù)載抗癌藥物。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的金屬有機(jī)納米化合物的應(yīng)用，其特征在于:在pH和還原劑雙重刺激作用下，能釋放所負(fù)載藥物;所述的PH^ 6，所述的還原劑為谷胱甘肽、二硫蘇糖醇、維生素C、細(xì)胞色素C中的一種或多種，所述抗癌藥物是阿霉素、姜黃素和紫杉醇中的一種或多種。
【文檔編號】A61K47/24GK105837481SQ201610198876
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年4月1日
【發(fā)明人】朱春玲, 柯淑娟, 蔣有華, 曾胚羨, 謝增鴻
【申請人】福州大學(xué)