一種基于甲基乙烯基醚馬來酸共聚物及殼聚糖pH敏感復合納米凝膠及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于甲基乙烯基醚馬來酸共聚物及殼聚糖pH敏感復合納米凝膠及其制備方法，其為互穿網(wǎng)絡結構，是由殼聚糖中的氨基與甲基乙烯基醚馬來酸共聚物的羧基發(fā)生靜電作用形成聚電解質復合物，先形成P(MVE?alt?MA)?CS半互穿網(wǎng)絡結構，之后通過交聯(lián)劑N，N’?亞甲基雙丙烯酰胺并加熱使N,N’?亞甲基雙丙烯酰胺雙鍵與殼聚糖中的氨基發(fā)生聚合，進一步形成互穿網(wǎng)絡結構得到納米級凝膠。本發(fā)明的優(yōu)點在于該納米凝膠的合成過程簡單綠色,反應條件溫和,適用于大規(guī)模生產(chǎn)。該納米凝膠在藥物載體、催化體系、污染處理等方面具有潛在的應用價值。
【專利說明】
一種基于甲基乙烯基醚馬來酸共聚物及殼聚糖pH敏感復合納米凝膠及其制備方法
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于聚合物納米凝膠技術領域，特別涉及一種基于甲基乙烯基醚馬來酸共聚物(P(MVE-alt-MA))及殼聚糖(CS) pH敏感復合納米凝膠的制備方法。
【背景技術】
[0002]納米凝膠(microgel)為交聯(lián)聚合物粒子，直徑在1-1OOOnm之間。與塊狀凝膠相比，納米凝膠具有較大的比表面積和較高的負載量，且可以更加迅速、準確地對環(huán)境的刺激作出響應，因此，納米凝膠在藥物載體、催化體系、污染處理等方面具有巨大的潛在應用價值。納米凝膠的主要制備方法有分散聚合、沉淀聚合、反相懸浮聚合、反相乳液聚合以及反相微乳液聚合等。
[0003]甲基乙烯基醚馬來酸共聚物(P(MVE-alt-MA))作為一種親水性、生物相容性和粘附性，聚羧酸聚合物，已在生物技術領域有許多重要的應用，尤其藥理和保健應用，如增稠劑、懸浮劑、牙齒粘附劑和漱口水，病毒的捕獲，核酸的分離，細胞的封裝及培養(yǎng);另一方面，P(MVE-alt-MA)具羧酸官能團，可以在聚合物主鏈為聚陰離子特性以及易于化學改性。
[0004]殼聚糖(CS)是自然界唯一大量存在的堿性多糖，具有良好的生物相容性、生物可降解性、抗腫瘤及抗菌性能。殼聚糖吡喃糖環(huán)上的氨基化學性質活撥，易于發(fā)生各種化學反應，可用于對殼聚糖進行修飾。殼聚糖僅能溶于酸性溶液，這一特性限制了它的應用，在殼聚糖的各種水溶性改性中，降解改性受到了廣泛的關注殼聚糖降解后得到的低聚物，特別是分子量在I萬以下的低聚糖，在提髙巨唾細胞吞噬能力、促進肝臟抗體增長和抑制腫瘤細胞轉移等方面表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢。
[0005]癌癥嚴重威脅人類健康。化學療法是臨床上治療腫瘤的主要手段之一，由于抗癌藥物存在缺乏選擇性、穩(wěn)定性差、體內半衰期短等缺點，會對正常組織和細胞產(chǎn)生毒副作用。為了克服癌癥治療藥物的諸多缺點，制備具有良好的生物相容性、能夠智能控制藥物釋放的抗癌藥物載體已成為當前的研究熱點。本發(fā)明以殼聚糖中的氨基與P (MVE-a I t-MA)的羧基發(fā)生靜電作用形成聚電解質復合物，通過N，N’_亞甲基雙丙烯酰胺(MBAAm)交聯(lián)殼聚糖形成納米級凝膠。該納米凝膠具有PH敏感性。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種基于甲基乙烯基醚馬來酸共聚物(P(MVE-alt-MA))及殼聚糖(CS)pH敏感復合納米凝膠及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術中納米凝膠合成步驟復雜，穩(wěn)定性差，生物相容性差等缺陷。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為:
[0008]—種基于甲基乙烯基醚馬來酸共聚物及殼聚糖pH敏感復合納米凝膠，其為互穿網(wǎng)絡結構，是由殼聚糖(CS)中的氨基與甲基乙烯基醚馬來酸共聚物(P(MVE-alt-MA))的羧基發(fā)生靜電作用形成聚電解質復合物，先形成P(MVE-alt-MA)-CS半互穿網(wǎng)絡結構，之后通過交聯(lián)劑N，N’_亞甲基雙丙烯酰胺(MBAAm)并加熱使N，N’_亞甲基雙丙烯酰胺(MBAAm)雙鍵與殼聚糖(CS)中的氨基發(fā)生聚合，進一步形成互穿網(wǎng)絡結構得到納米級凝膠。
[0009]一種制備上述的基于甲基乙烯基醚馬來酸共聚物及殼聚糖pH敏感復合納米凝膠的方法，包括如下步驟:
[00?0] 步驟一、制備水溶性殼聚糖(WSC);于室溫下配制濃度為0.25mg/mL?1.0mg/mL的水溶性殼聚糖溶液；
[0011]步驟二、將甲基乙烯基醚馬來酸酐共聚物(P(MVE-alt-MAH))于90°C加熱2h進行水解得到甲基乙烯基醚馬來酸共聚物(P(MVE-alt-MA))，室溫下配制濃度為0.25mg/mL?
1.0mg/mL的甲基乙稀基醚馬來酸共聚物的水溶液；
[0012]步驟三、取步驟二配制的甲基乙烯基醚馬來酸共聚物溶液于容器中，加入步驟一配置的殼聚糖溶液，容器接有冷凝管，并在容器中通入N2,磁力攪拌12h;加入交聯(lián)劑N，N’_亞甲基雙丙烯酰胺(MBAAm)，在犯純化下緩慢加熱至60°C，繼續(xù)反應Ih;然后將反應液冷卻至室溫，用過濾孔徑為ΙΟμπι的濾紙過濾除去聚集體，透析，得到所述復合納米凝膠。
[0013]進一步的，步驟一中，采用雙氧水氧化降解的方法制備水溶性殼聚糖:將殼聚糖分散到濃度為3wt.%的雙氧水溶液中，于70°C攪拌3h，抽濾，取濾液冷凍干燥，得到淡黃色粉末，即為水溶性殼聚糖;其中殼聚糖與雙氧水溶液的質量體積比為10:72g/ml。
[0014]進一步的，所述殼聚糖的脫乙酰度為80%?95%。
[0015]進一步的，所述聚甲基乙烯基醚共聚馬來酸的數(shù)均分子量為80000?311000。
[0016]進一步的，步驟三中，甲基乙烯基醚馬來酸共聚物與殼聚糖的體積比為:100:100?100:10。
[0017]進一步的，步驟三中，磁力攪拌的轉速為600rpm-2000rpm。
[0018]進一步的，步驟三中，透析時使用的透析袋截留分子量為8000?14000，透析時間不少于3天。
[0019]進一步的，步驟三中，交聯(lián)劑的用量為殼聚糖質量的2%?20%。
[0020 ] 進一步的，步驟三中反應溶液的pH保持在pH=4.8 ± 0.2。
[0021]有益效果:本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0022]1、本發(fā)明原料廉價，合成路線簡單，周期短，無污染，適用于大規(guī)模生產(chǎn)。
[0023]2、由于P(MVE-alt-MA)分子中含有大量的羧基及WCS氨基，因此所制備的納米凝膠具有PH敏感性，其粒徑，表面電荷及穩(wěn)定性等性能可通過pH值調節(jié)，使其適應更廣泛的生物醫(yī)學應用。
[0024]3、由于P(MVE-alt-MA)分子中含有大量的羧基，因此本發(fā)明所制備的納米凝膠表面在一定的PH條件下帶有負電荷，可防止蛋白吸附，延長粒子在體內的循環(huán)。
[0025]4、本發(fā)明所制備的納米凝膠可通過所含有羧基有利于與含氨基藥物(如鹽酸阿霉素等)通過靜電作用進行藥物負載。
【附圖說明】
[0026]圖1是實施例2獲得的基于甲基乙烯基醚馬來酸共聚物(P(MVE-alt-MA))及殼聚糖(CS)pH敏感復合納米凝膠透射電鏡圖。
[0027]圖2是實施例2制備的基于甲基乙烯基醚馬來酸共聚物(P(MVE-alt-MA))及殼聚糖 (CS)pH敏感復合納米凝膠在不同pH值條件下粒徑分布圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結合【具體實施方式】對本發(fā)明作更進一步的說明。
[0029]甲基乙烯基醚馬來酸共聚物P(MVE-alt-MA)是對人體和動物無毒無害的高分子材料，具有良好親水性、化學穩(wěn)定性、生物相容性、生物黏附性的多元羧酸聚合物而被廣泛應用于生物技術、藥理學及保健應用。如作為穩(wěn)定劑，增塑劑，粘合劑和緩釋劑等。P(MVE-alt-MA)的微陣列結構能夠支持人多能干細胞(1^&)(!11^1，!11^9和丨？3(^)的黏附，增殖和自我更新。在P(MVE-alt-MA)上培養(yǎng)的人多能干細胞hPSCs能維持其特征形貌，表達了高水平多能性標記物和保持正常的染色質組型?；谠摼酆衔锪己玫纳锵嗳菪裕€(wěn)定性，本發(fā)明采用分散聚合法制備基于甲基乙烯基醚馬來酸共聚物(P(MVE-alt-MA))及殼聚糖(CS)pH敏感復合納米凝膠?？蓱糜谒幬锟蒯屳d體等。
[0030]本發(fā)明基于甲基乙烯基醚馬來酸共聚物(P(MVE-alt-MA))及殼聚糖(CS)pH敏感復合納米凝膠，在低濃度條件下，殼聚糖溶液加入到P(MVE-alt-MA)溶液中，殼聚糖中的氨基與P(MVE-alt-MA)的羧基發(fā)生靜電作用形成聚電解質復合物(-NH3+(CS)/-C00—(P(MVE-alt-MA)))，從而形成P(MVE-alt-MA)-CS半互穿網(wǎng)絡結構，之后加入交聯(lián)劑N，N’_亞甲基雙丙烯酰胺(MBAAm)并加熱使MBAAm雙鍵與殼聚糖中的氨基發(fā)生聚合，進一步形成互穿網(wǎng)絡結構得到具有pH敏感復合納米凝膠。
[0031]上述基于甲基乙烯基醚馬來酸共聚物(P(MVE-alt-MA))及殼聚糖(CS)pH敏感復合納米凝膠的制備方法，包括如下步驟:
[0032]步驟一、采用雙氧水氧化降解的方法制備水溶性殼聚糖(WSC):將殼聚糖分散到濃度為3wt.%的雙氧水溶液中，其中，殼聚糖與雙氧水溶液的質量體積比為10:72g/ml;于70°C攪拌3h，抽濾，取濾液冷凍干燥，得到淡黃色粉末，即為水溶性殼聚糖。室溫下配制水溶性殼聚糖溶液，其濃度為0.25mg/mL?I.0mg/mL;
[0033]其中，殼聚糖的脫乙酰度為80%?95%。
[0034]步驟二、將甲基乙烯基醚馬來酸酐共聚物(P(MVE-alt-MAH))于90°C加熱2h進行水解得到甲基乙烯基醚馬來酸共聚物(P(MVE-alt-MA))，室溫下制備配制P(MVE-alt-MA)的水溶液，其濃度為0.25mg/mL?1.0mg/mL;
[0035]其中，聚甲基乙烯基醚共聚馬來酸的數(shù)均分子量為80000?311000。
[0036]步驟三、取步驟二配制的甲基乙烯基醚馬來酸共聚物P(MVE-alt-MA)溶液于250mL三口燒瓶，加入步驟一配置的殼聚糖水溶液，三口燒瓶接有冷凝管，并通入N2，轉速600rpm-2000rpm下磁力攪拌12h。加入交聯(lián)劑N，N’_亞甲基雙丙稀酰胺(MBAAm)，N2純化下緩慢加熱至60°C，繼續(xù)反應lh。反應液冷卻至室溫，用過濾孔徑ΙΟμπι濾紙過濾除去聚集體，透析不少于三天，透析使用的透析袋截留分子量為8000?14000;反應溶液的pH保持在pH = 4.8土
0.2；
[0037]其中，甲基乙烯基醚馬來酸共聚物與殼聚糖的反應體積比為:100:100?100:10;
[0038]交聯(lián)劑的用量為殼聚糖質量的2%?20%。
[0039]下面結合一些實施例對本發(fā)明做進一步說明。以下實例所采用的原料來源說明:聚甲基乙烯基醚馬來酸共聚物(P(MVE-alt-MA))購自百靈威科技有限公司；殼聚糖(Chi tosan，CS，脫乙酰度95 %，數(shù)均分子量1.06 X 16)，上海晶純化工有限公司；N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺(MBAAm)購自上海阿拉丁生化科技股份有限公司；雙氧水(H2O2)為分析純，未經(jīng)純化直接使用。所有溶液均由去離子水配制。
[0040] 實施例1
[0041 ] (I)、水溶性殼聚糖溶液(WCS)的配制
[0042]將1g殼聚糖分散到72ml濃度為3wt.%的雙氧水溶液中，70 °C攪拌3h，抽濾，取濾液冷凍干燥，得到淡黃色粉末，即水溶性殼聚糖。室溫下配制水溶性殼聚糖溶液濃度為0.25mg/mL；
[0043](2)、P(MVE-alt_MA)溶液的配制
[0044]將甲基乙烯基醚馬來酸酐共聚物(P(MVE-alt-MAH))于90°C加熱2h進行水解得到甲基乙烯基醚馬來酸共聚物(P(MVE-alt-MA))，室溫下制備配制P(MVE-alt-MA)溶液濃度為1.0mg/mL；
[0045](3)、納米凝膠的制備
[0046]取10mLP(MVE_alt_MA)溶液于250mL三口燒瓶，按P(MVE_alt_MA)溶液與WCS溶液體積比100:70加入上述配置的殼聚糖溶液，三口燒瓶接有冷凝管，并通入N2，磁力攪拌12h。加入交聯(lián)劑N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺(MBAAm)，N2純化下緩慢加熱至60°C，反應繼續(xù)Ih。反應液冷卻至室溫，用過濾孔徑ΙΟμπι濾紙過濾除去聚集體，透析三天(用截留分子量為:8000?14000，室溫下用稀鹽酸調節(jié)ρΗ=4.8±0.2)。
[0047]實施例2
[0048](I)、水溶性殼聚糖溶液(WCS)的配制
[0049]將1g殼聚糖分散到72ml濃度為3wt.%的雙氧水溶液中，70 °C攪拌3h，抽濾，取濾液冷凍干燥，得到淡黃色粉末，即水溶性殼聚糖。室溫下配制水溶性殼聚糖溶液濃度為0.5mg/mL；
[0050](2)、P(MVE-alt_MA)溶液的配制
[0051 ] 將甲基乙烯基醚馬來酸酐共聚物(P(MVE-alt-MAH))于90°C加熱2h進行水解得到甲基乙烯基醚馬來酸共聚物(P(MVE-alt-MA))，室溫下制備配制P(MVE-alt-MA)溶液濃度為1.0mg/mL；
[0052](3)、納米凝膠的制備
[0053]取10mLP(MVE_alt_MA)溶液于250mL三口燒瓶，按P(MVE_alt_MA)溶液與WCS溶液體積比100:50加入上述配置的殼聚糖溶液，三口燒瓶接有冷凝管，并通入N2，磁力攪拌12h。加入交聯(lián)劑N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺(MBAAm)，N2純化下緩慢加熱至60°C，反應繼續(xù)Ih。反應液冷卻至室溫，用過濾孔徑ΙΟμπι濾紙過濾除去聚集體，透析三天(用截留分子量為:8000?14000，室溫下用稀鹽酸調節(jié)ρΗ=4.8±0.2)。
[0054]圖1是本實施例制備的基于甲基乙烯基醚馬來酸共聚物(P(MVE-alt-MA))及殼聚糖(CS)pH敏感復合納米凝膠的透射電鏡圖，該納米凝膠呈球狀結構，此種結構使得該凝膠具有較大的比表面積。圖2是本實施例制備的基于甲基乙烯基醚馬來酸共聚物(P(MVE-alt-MA))及殼聚糖(CS)pH敏感復合納米凝膠在不同pH值條件下粒徑分布圖，該測試結果表明該納米凝膠的粒徑可隨PH值變化而不同，可通過pH值調節(jié)。
[0055]實施例3
[0056](I)、水溶性殼聚糖溶液(WCS)的配制
[0057]將1g殼聚糖分散到72ml濃度為3wt.%的雙氧水溶液中，70°C攪拌3h，抽濾，取濾液冷凍干燥，得到淡黃色粉末，即水溶性殼聚糖。室溫下配制水溶性殼聚糖溶液濃度為0.5mg/mL；
[0058](2)、P(MVE-alt_MA)溶液的配制
[0059]將甲基乙烯基醚馬來酸酐共聚物(P(MVE-alt-MAH))于90°C加熱2h進行水解得到甲基乙烯基醚馬來酸共聚物(P(MVE-alt-MA))，室溫下制備配制P(MVE-alt-MA)溶液濃度為0.5mg/mL；
[0060](3)、納米凝膠的制備
[0061 ]取10mL P(MVE_alt_MA)溶液于250mL三口燒瓶，按P(MVE_alt_MA)溶液與WCS溶液體積比100:30加入上述配置的殼聚糖溶液，三口燒瓶接有冷凝管，并通入N2，磁力攪拌12h。加入交聯(lián)劑N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺(MBAAm)，N2純化下緩慢加熱至60°C，反應繼續(xù)Ih。反應液冷卻至室溫，用過濾孔徑ΙΟμπι濾紙過濾除去聚集體，透析三天(用截留分子量為:8000?14000，室溫下用稀鹽酸調節(jié)ρΗ=4.8±0.2)。
[0062]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出:對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
1.一種基于甲基乙烯基醚馬來酸共聚物及殼聚糖pH敏感復合納米凝膠，其特征在于:其為互穿網(wǎng)絡結構，是由殼聚糖中的氨基與甲基乙烯基醚馬來酸共聚物的羧基發(fā)生靜電作用形成聚電解質復合物，先形成P(MVE-alt-MA)-CS半互穿網(wǎng)絡結構，之后通過交聯(lián)劑N，N’_亞甲基雙丙烯酰胺并加熱使N，N’_亞甲基雙丙烯酰胺雙鍵與殼聚糖中的氨基發(fā)生聚合，進一步形成互穿網(wǎng)絡結構得到納米級凝膠。2.—種制備權利要求1所述的基于甲基乙烯基醚馬來酸共聚物及殼聚糖pH敏感復合納米凝膠的方法，其特征在于:包括如下步驟: 步驟一、制備水溶性殼聚糖;于室溫下配制濃度為0.25mg/mL?1.0mg/mL的水溶性殼聚糖溶液； 步驟二、將甲基乙烯基醚馬來酸酐共聚物于90°C加熱2h進行水解得到甲基乙烯基醚馬來酸共聚物，室溫下配制濃度為0.25mg/mL?1.0mg/mL的甲基乙烯基醚馬來酸共聚物的水溶液； 步驟三、取步驟二配制的甲基乙烯基醚馬來酸共聚物溶液于容器中，加入步驟一配置的殼聚糖溶液，容器接有冷凝管，并在容器中通入N2,磁力攪拌12h;加入交聯(lián)劑N，N’_亞甲基雙丙烯酰胺，在％純化下加熱至60 V，繼續(xù)反應Ih;然后將反應液冷卻至室溫，用過濾孔徑為ΙΟμπι的濾紙過濾除去聚集體，透析，得到所述復合納米凝膠。3.根據(jù)權利要求2所述的制備基于甲基乙烯基醚馬來酸共聚物及殼聚糖pH敏感復合納米凝膠的方法，其特征在于:步驟一中，采用雙氧水氧化降解的方法制備水溶性殼聚糖:將殼聚糖分散到濃度為3wt.%的雙氧水溶液中，于70°C攪拌3h，抽濾，取濾液冷凍干燥，得到淡黃色粉末，即為水溶性殼聚糖;其中殼聚糖與雙氧水溶液的質量體積比為10:72g/ml。4.根據(jù)權利要求2所述的制備基于甲基乙烯基醚馬來酸共聚物及殼聚糖pH敏感復合納米凝膠的方法，其特征在于:所述殼聚糖的脫乙酰度為80%?95%。5.根據(jù)權利要求2所述的制備基于甲基乙烯基醚馬來酸共聚物及殼聚糖pH敏感復合納米凝膠的方法，其特征在于:所述聚甲基乙烯基醚共聚馬來酸的數(shù)均分子量為80000?311000ο6.根據(jù)權利要求2所述的制備基于甲基乙烯基醚馬來酸共聚物及殼聚糖pH敏感復合納米凝膠的方法，其特征在于:步驟三中，甲基乙烯基醚馬來酸共聚物溶液與殼聚糖溶液的體積比為:100:100 ?100:10。7.根據(jù)權利要求2所述的制備基于甲基乙烯基醚馬來酸共聚物及殼聚糖pH敏感復合納米凝膠的方法，其特征在于:步驟三中，磁力攪拌的轉速為600rpm-2000rpm。8.根據(jù)權利要求2所述的制備基于甲基乙烯基醚馬來酸共聚物及殼聚糖pH敏感復合納米凝膠的方法，其特征在于:步驟三中，透析時使用的透析袋截留分子量為8000?14000，透析時間不少于3天。9.根據(jù)權利要求2所述的制備基于甲基乙烯基醚馬來酸共聚物及殼聚糖pH敏感復合納米凝膠的方法，其特征在于:步驟三中，交聯(lián)劑的用量為殼聚糖質量的2%?20%。10.根據(jù)權利要求2所述的制備基于甲基乙烯基醚馬來酸共聚物及殼聚糖pH敏感復合納米凝膠的方法，其特征在于:步驟三中，反應溶液的pH保持在pH=4.8 ±0.2。
【文檔編號】A61K47/36GK105838013SQ201610183740
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月28日
【發(fā)明人】張?zhí)熘? 馬曉娥, 周乃珍
【申請人】東南大學