一種無機有機雜化材料及其制備方法和應用技術

本發明專利技術提供一種無機有機雜化材料及其制備方法和應用，屬于納米材料領域。解決現有的SiO2載藥材料在吸附脂溶性藥物時需要多次浸漬，且單次藥物吸附量較小，效率低的問題。該無機有機雜化材料為多孔SiO2接枝2?(2?甲氧基乙氧基)甲基丙烯酸乙酯氨基酸，其結構式如式Ⅰ所示。本發明專利技術還提供一種無機有機雜化材料的制備方法。本發明專利技術還提供上述無機有機雜化材料作為SiO2載藥材料的應用，該無機有機雜化材料是有機納米多孔SiO2載藥材料，并且與氨基酸接枝生成，不同于傳統無機SiO2載藥材料需要多次浸沒于藥物溶液中使硅球上的小孔充分吸收藥物，本發明專利技術的載藥材料可以使接枝的有機疏水基團在水溶液環境下將藥物分子包裹，更加高效、載藥量也得到極大提升。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于納米材料領域，具體涉及一種無機有機雜化材料及其制備方法和應用。
技術介紹
近年來，作為可以控制藥物釋放的新型納米載體的研究吸引了科學界的關注。這些納米載體可以替換那些具有很高毒性的藥物來實施給藥。在生理條件下，無機納米載體具有更好的熱穩定性、化學穩定性以及機械穩定性，同時具有良好的生物相容性，但是具有相對低的可降解性。在這些組成納米載體的不同材料中，納米SiO2因其高的載藥能力、良好的生物相容性、無毒性、形態尺寸控制簡單等良好性能以及可降解性成為最有應用價值的材料之一，在生物醫學領域的應用特別廣泛。近幾年，納米級的載藥聚合物已經成為治療多種人類疾病最有前景的治療手段。大量的納米載體已經被應用到治療癌癥的臨床試驗中，因為與傳統藥物相比，納米載體在藥理學與治療學中有了很大的改進。研究表明，將低分子量的藥物負載到納米級的聚合物中，增加了藥物的穩定性和水溶性。避免藥物進入人體快速釋放，將藥物積累到癌細胞同時也減少了毒副作用，同時納米粒子具有EPR效應，納米粒子如果避免被腎小球清除或者被單核吞噬細胞系統吞噬，通常稱這些阻礙為網狀內皮系統(RES)，那么該載藥體系就會因為被動靶向積累到腫瘤系統。納米載藥材料是指能夠高效的負載藥物以及可以進行釋放的納米級材料。因為其尺寸小，比表面積大，并且可以在表面進行修飾，近年來，大量的納米載藥材料經開發被用于治療，并且取得了很大的成果。研究者合成了多種納米載藥材料，包括對物理刺激具有相應性如(光、點、溫度、磁和超聲波),對化學刺激具有相應性如(pH、離子和化學反應)以及對生物刺激具有相應的如(酶，葡萄糖等)，因為這些特點，納米載體成為高效的藥物傳輸體系。這些具有刺激相應性的納米材料被稱為智能載體或環境響應性載體，與傳統藥物載體相比，納米載藥材料具有更高的潛力及應用前景。我國是世界第二大癌癥高發國，新增癌癥患者占全球癌癥病人總數的20％。每年死亡人數超過140萬人。由于環境污染加劇癌癥的患病人數在未來還將繼續快速攀升。化學療法是目前廣泛采用的方法，但是化療藥物毒性大，當其作用到正常細胞，將會導致正常組織出現損傷；藥物釋放速度快，不能達到最好的治療效果；缺少專一性，當抗癌藥物進入人體，因其沒有選擇性，會對所有細胞進行攻擊，最后作用到癌細胞的藥物與預期相比有所減少。當癌細胞產生耐藥性，需加大藥量的投入，從而導致更大的損傷出現。原子轉移自由基聚合(ATRP)一直是目前的研究熱點，它借鑒有機合成中廣泛使用的原子轉移自由基加成反應思路，以簡單的有機鹵化物為引發劑、過渡金屬配合物為鹵原子載體，通過氧化還原反應，在活性種與休眠種之間建立可逆的動態平衡，從而實現了對聚合反應的控制。傳統的二氧化硅載藥材料，如基質型SiO2載藥硅球，藥物均勻分布于微球骨架中，以擴散方式釋放。常用的原料正硅酸乙酯(TEOS)完全、部分水解產物及硅酸鈉為水溶性物質，故水溶性藥物可一步制得載藥量較高的基質微球，脂溶性藥物可通過浸漬法多次吸附提高載藥量。因此基質型SiO2載藥硅球在吸附脂溶性藥物時需要多次浸漬，且單次藥物吸附量較小，故效率低下。(尚紅梅,李引乾,曹新宇等.SiO2載藥微球的研究及應用[J].材料導報,2012,S1(26):250-253.)
技術實現思路
本專利技術的目的是為了解決現有的SiO2載藥材料在吸附脂溶性藥物時需要多次浸漬，且單次藥物吸附量較小，效率低的問題，而提供一種無機有機雜化材料及其制備方法和應用。本專利技術首先提供一種無機有機雜化材料，該無機有機雜化材料為多孔SiO2接枝2-(2-甲氧基乙氧基)甲基丙烯酸乙酯氨基酸，其結構式如式Ⅰ所示：式Ⅰ中，n＝65～82，x＝50～62，代表硅球。本專利技術還提供一種無機有機雜化材料的制備方法，該方法包括：步驟一：將水、氨水和異丙醇混合，得到混合溶液，將正硅酸乙酯和異丙醇的混合液加入到上述混合溶液中，然后再加入正硅酸乙酯反應，得到實心SiO2；步驟二：將聚乙烯吡咯烷酮和步驟一得到的實心SiO2反應，加入堿溶液，然后在550-600℃下煅燒3.5-4h，得到多孔SiO2；步驟三：將步驟二得到的多孔SiO2和3-氨丙基-三乙氧基硅烷反應，得到SiO2-NH2；步驟四：將L-谷氨酸和二氯乙醇在濃H2SO4下混合，將混合物倒入碳酸氫鈉冰水溶液中過夜，得到L-谷氨酸氯乙醇酯，將L-谷氨酸氯乙醇酯和四氫呋喃在三光氣和氮氣條件下反應，得到γ-2-氯乙基-L-谷氨酸-N-內羧酸酐；步驟五：將步驟三得到的SiO2-NH2和步驟四得到的γ-2-氯乙基-L-谷氨酸-N-內羧酸酐反應，得到反應產物，以上述反應產物為引發劑，2-(2-甲氧基乙氧基)甲基丙烯酸乙酯為單體，CuCl為催化劑，Me6為配體進行ATRP聚合，得到多孔SiO2接枝2-(2-甲氧基乙氧基)甲基丙烯酸乙酯氨基酸。優選的是，所述的步驟一的反應時間為3.5-4h。優選的是，所述的步驟二的反應溫度為100℃，反應時間為2.5-3h。優選的是，所述的SiO2與聚乙烯吡咯烷酮質量比為1：5。優選的是，所述的步驟三的反應溫度為35-45℃，反應時間為20-24h。優選的是，所述的步驟四的反應溫度為55-65℃，反應時間為1.5-2h。優選的是，所述的步驟四L-谷氨酸的質量(g)：二氯乙醇的體積(ml)：濃H2SO4的體積(ml)優選為80：120：32。優選的是，所述的步驟五SiO2-NH2和γ-2-氯乙基-L-谷氨酸-N-內羧酸酐的反應溫度為15-25℃，反應時間為72h。本專利技術還提供上述無機有機雜化材料作為SiO2載藥材料的應用。本專利技術的有益效果本專利技術首先提供一種無機有機雜化材料，該無機有機雜化材料為多孔SiO2接枝2-(2-甲氧基乙氧基)甲基丙烯酸乙酯氨基酸，其結構式如式Ⅰ所示，該聚合物具有良好的生物相容性和簡單的形態尺寸控制性，可作為藥物輸送載體使用。本專利技術還提供一種無機有機雜化材料的制備方法，該制備方法簡單、原料易得，制備得到的無機有機雜化材料具有良好的生物相容性。本專利技術還提供上述無機有機雜化材料作為SiO2載藥材料的應用，該無機有機雜化材料是有機納米多孔SiO2載藥材料，并且與氨基酸接枝生成，不同于傳統無機SiO2載藥材料需要多次浸沒于藥物溶液中使硅球上的小孔充分吸收藥物，本專利技術的載藥材料可以使接枝的有機疏水基團在水溶液環境下將藥物分子包裹，更加高效、載藥量也得到極大提升。附圖說明圖1為本專利技術實施例1制備得到的多孔SiO2的N2吸脫附等溫曲線；圖2為本專利技術實施例1制備得到的多孔SiO2的孔徑分布圖；圖3為本專利技術實施例1制備得到的SiO2-NH2和SiO2的紅外光譜圖；圖4為本專利技術實施例1制備得到的SiO2-NH2的X射線光電子能譜圖；圖5為本專利技術實施例1制備得到的L-谷氨酸修飾的多孔二氧化硅的XPS譜圖；圖6為本專利技術實施例1制備得到的多孔SiO2接枝2-(2-甲氧基乙氧基)甲基丙烯酸乙酯氨基酸(a)和L-谷氨酸修飾的多孔二氧化硅(b)的紅外譜圖；圖7為本專利技術實施例1制備得到的多孔SiO2接枝2-(2-甲氧基乙氧基)甲基丙烯酸乙酯氨基酸的XPS分析譜圖；圖8為本專利技術實施例4多孔SiO2接枝2-(2-甲氧基乙氧基)甲基丙烯酸乙酯氨基酸納米載藥材料的藥物釋放曲線。具體實施方式本專利技術首先提供一種無機有機雜本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種無機有機雜化材料，其特征在于，該無機有機雜化材料為多孔SiO2接枝2?(2?甲氧基乙氧基)甲基丙烯酸乙酯氨基酸，其結構式如式Ⅰ所示：式Ⅰ中，n＝65～82，x＝50～62，代表硅球。

【技術特征摘要】
1.一種無機有機雜化材料，其特征在于，該無機有機雜化材料為多孔SiO2接枝2-(2-甲氧基乙氧基)甲基丙烯酸乙酯氨基酸，其結構式如式Ⅰ所示：式Ⅰ中，n＝65～82，x＝50～62，代表硅球。2.根據權利要求1所述的一種無機有機雜化材料的制備方法，其特征在于，該方法包括：步驟一：將水、氨水和異丙醇混合，得到混合溶液，將正硅酸乙酯和異丙醇的混合液加入到上述混合溶液中，然后再加入正硅酸乙酯反應，得到實心SiO2；步驟二：將聚乙烯吡咯烷酮和步驟一得到的實心SiO2反應，加入堿溶液，然后在550-600℃下煅燒3.5-4h，得到多孔SiO2；步驟三：將步驟二得到的多孔SiO2和3-氨丙基-三乙氧基硅烷反應，得到SiO2-NH2；步驟四：將L-谷氨酸和二氯乙醇在濃H2SO4下混合，將混合物倒入碳酸氫鈉冰水溶液中過夜，得到L-谷氨酸氯乙醇酯，將L-谷氨酸氯乙醇酯和四氫呋喃在三光氣和氮氣條件下反應，得到γ-2-氯乙基-L-谷氨酸-N-內羧酸酐；步驟五：將步驟三得到的SiO2-NH2和步驟四得到的γ-2-氯乙基-L-谷氨酸-N-內羧酸酐反應，得到反應產物，以上述反應產物為引發劑，2-(2-甲氧基乙氧基)甲基丙烯酸乙酯為單體，CuCl為催化劑，Me6為配體進行ATRP聚合，得到多孔SiO2接...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王薇，沈孝霖，顧承昊，王麗波，洪波，
申請(專利權)人：長春理工大學，
類型：發明
國別省市：吉林;22