一种中空介孔聚多巴胺纳米载体、制备方法及其应用与流程

1.本发明涉及纳米材料技术领域，尤其涉及一种中空介孔聚多巴胺纳米载体、制备方法及其应用。


背景技术：

2.癌症无疑是全球人类健康的主要威胁。虽然目前有大量的抗癌药物可用，但化疗作为临床癌症治疗的主要手段仍然面临着不可逾越的挑战，如耐药性和严重的副作用。
3.近些年来，为了减少化疗药物的副反应及对正常细胞的伤害并且增加其生物相容性和高通透和滞留效应，现存的许多化疗药物(如dox)都需要有一定的载体进行靶向肿瘤递送从而达到理想的治疗效果。但是目前许多纳米载体都存在一定的缺陷，如生物相容性差、载药率低等，而且仅仅只是充当一个载体，并不能发挥治疗作用。例如介孔二氧化硅(msio2)纳米粒子，由于其具有高比表面积和可调孔结构的介孔，从而使其适合用作药物和显像剂的多功能递送载体。但是二氧化硅也表现出比较明显的缺点，包括复杂的合成过程和较差的生物降解性，此外也不能发挥任何的治疗作用，因此极大地阻碍了其临床应用。
4.聚多巴胺(polydopamine，pda)，一种黑色素类聚合物，由于其固有的生物相容性、易于制备和强大的近红外(nir)吸收引起的光热治疗，被公认为最具吸引力的生物医学应用材料之一。然而，常规pda纳米颗粒通常是无孔的或介孔的，因此显示出有限的载药能力。此外，吸附在纳米颗粒表面的药物在复杂的生理条件下容易脱落。因此，可以稳定地将大量药物负载到其空腔内的中空介孔聚多巴胺(hmpda)纳米颗粒在药物递送方面具有更广阔的前景。依靠其中空结构和强将近红外二区光子转换为局部热的能力，hmpda纳米载体不仅可以提供有效的药物包封，而且还表现出有效的光热治疗效果，有望在未来应用于临床肿瘤治疗。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种中空介孔聚多巴胺纳米载体、制备方法及其应用，从而解决现有技术中存在的前述问题。
6.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
7.一种中空介孔聚多巴胺纳米载体的制备方法，包括以下步骤：
8.s1,制备介孔二氧化硅：采用正硅酸四乙酯为原料，加入到混合了三乙醇胺和1
‑
丁基3
‑
甲基
‑
咪唑三氟甲磺酸盐的十六烷基三甲基对甲苯磺酸铵的介孔模板反应溶液中，进行反应后洗除所述介孔模板，制备出介孔二氧化硅；
9.s2,msio2@pda的制备:将步骤s1中得到的介孔二氧化硅和模板剂f127分散在溶液中，与盐酸多巴胺溶液在碱性环境下反应，将反应后得到的产物经洗涤、烘干后得到msio2@pda；
10.s3，中空介孔聚多巴胺纳米载体的制备：将步骤s2得到的产物msio2@pda分别先后采用共溶剂和碳酸钠溶液进行振荡反应，以去除msio2@pda上的f127和二氧化硅核，最后得
到中空介孔聚多巴胺纳米载体。
11.优选的，步骤s1中具体包括：
12.首先将0.96g十六烷基三甲基对甲苯磺酸铵、0.105g三乙醇胺和10mg 1
‑
丁基3
‑
甲基
‑
咪唑三氟甲磺酸盐混合在50
‑
60ml去离子水中，70
‑
90℃下搅拌1h；然后，将7.8ml正硅酸四乙酯快速加入到上述混合体系中，70
‑
90℃下再搅拌反应2
‑
2.5h后，将反应后得到的产物在进行分离后并用乙醇和水分别洗涤；将洗涤后的产物分散在无水乙醇中，搅拌24h后，进行分离并用乙醇洗涤，最后将离心产物烘干得到的白色固体粉末即为介孔二氧化硅。
13.优选的，步骤s2中具体包括：
14.先将步骤s1中制得的50
‑
60mg介孔二氧化硅和200
‑
220mg模板剂f127分散在35
‑
50ml去离子水中，超声处理使其均匀分散得到介孔二氧化硅体系；接着将50mg盐酸多巴胺溶于15
‑
20ml无水乙醇中，然后将多巴胺溶液加入到上述介孔二氧化硅体系中，调节体系ph为8.5，常温避光反应24h后，将反应体系进行离心并分别用乙醇和水洗涤多次，最后将离心产物烘干，得到的棕色粉末即为msio2@pda。
15.优选的，所述调节体系ph的方式是添加氨水。
16.优选的，步骤s3中具体包括：
17.s31，去除f127：将msio2@pda粉末均匀分散在乙醇和丙酮的共溶剂中，控制msio2@pda的质量分数为15％，乙醇和丙酮的加入比例为3:1；常温搅拌24h，离心、洗涤后得到离心产物，将离心、洗涤后的离心产物转移至60
‑
80℃真空烘箱中烘干；
18.s32，去除sio2核：将上一步去除f127的产物分散在浓度为2mol/l的na2co3溶液中，60
‑
70℃恒温摇床中摇晃反应6
‑
7h，然后离心、洗涤后得到离心产物，将离心、洗涤后的离心产物转移至60
‑
80℃真空烘箱中烘干即可得到中空介孔聚多巴胺纳米载体。
19.本发明的另一个目的在于提供采用中空介孔聚多巴胺纳米载体的制备方法制得的中空介孔聚多巴胺纳米载体。
20.本发明的最后一个目的还在于中空介孔聚多巴胺纳米载体在临床肿瘤药物中的应用。
21.本发明提出：
①
以介孔二氧化硅作为硬模板，在盐酸多巴胺、氨水及f127的共同参与下，制备单分散且粒径较小的msio2@pda纳米颗粒；
②
以无水乙醇和丙酮作为混合溶剂，去除模板剂f127，再利用na2co3刻蚀去掉作为硬模板的介孔二氧化硅制备分散性良好、粒径均一的中空介孔聚多巴胺纳米载体。
22.本发明的有益效果是：
23.本发明公开了一种中空介孔聚多巴胺纳米载体、制备方法及其应用，该方法采用硬模板法制备hmpda，合成过程简单易行，条件温和，所生成的纳米载体分散性好，粒径分布均匀；其次，本发明中以介孔二氧化硅为核，聚多巴胺为壳制得的hmpda中空介孔纳米载体生物安全性高；同时，本发明所制得的中空介孔聚多巴胺纳米药物载体可将1064nm激光的光子转换为局部热，因此可作为优异的光热治疗药物；此外，本发明中所制得的hmpda具有的中空介孔结构以及可以与许多药物形成π
‑
π共轭这两点赋予了此纳米药物载体较高的载药率及载药的稳定性。最后一点在于，多巴胺作为最常见多酚的一种，聚多巴胺同样具有其特有的邻苯二酚结构，这使其极易与各种金属离子形成配位关系，从而有机会形成药物
‑
金属离子
‑
聚多巴胺的一个配位网络进一步稳定所负载的抗癌药物，此外，所负载的金属离子
如cu
/2
、fe
2 /3
、mn
2 /4
等基于芬顿反应可用于化学动力学治疗及体内成像，可以作为一种潜在的诊疗一体化纳米平台。
附图说明
24.图1为stober法制备的介孔二氧化硅的扫描电子显微镜图片。
25.图2为介孔二氧化硅的透射电子显微镜图片。
26.图3为msio2@pda的透射电子显微镜图片。
27.图4为中空介孔聚多巴胺纳米载体的透射电子显微镜图片。
28.图5为中空介孔聚多巴胺纳米载体的氮气吸附与脱附曲线。
29.图6为中空介孔聚多巴胺纳米载体的孔径分布曲线。
具体实施方式
30.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
31.实施例1
32.本实施例提供了一种中空介孔聚多巴胺纳米载体的制备方法，该方法具体包括以下步骤：
33.(1)介孔二氧化硅(msio2)的制备：首先将0.96g十六烷基三甲基对甲苯磺酸铵、0.105g三乙醇胺和10mg 1
‑
丁基3
‑
甲基
‑
咪唑三氟甲磺酸盐混合在50ml去离子水中，80℃下搅拌1h。然后，将7.8ml正硅酸四乙酯快速加入到上述混合体系中，80℃下再搅拌反应2h后，将产物在11000r/min离心10min并用乙醇和水各洗涤2次。为了去除模板十六烷基三甲基对甲苯磺酸铵，将离心洗涤后的产物分散在100ml无水乙醇中，搅拌24h后，在11000r/min离心10min并用乙醇洗涤2次，最后将离心产物转移至60℃真空烘箱烘干，得到的白色固体粉末即为介孔二氧化硅。
34.(2)msio2@pda的制备，其中，“@”表示包覆：先将第一步制得的介孔二氧化硅50mg和200mg模板剂f127分散在35ml去离子水中，超声处理使其均匀分散。接着将50mg盐酸多巴胺溶于15ml无水乙醇中，随后将其加入到上述二氧化硅体系中，最后加入0.6ml氨水调节体系ph为8.5，剧烈搅拌下常温避光反应24h后，11000r/min离心10min并用乙醇和水各洗涤2次，最后将离心产物转移至60℃真空烘箱烘干，得到的棕色粉末即为msio2@pda。
35.(3)中空介孔聚多巴胺纳米载体的制备：首先为了除去f127，将15mg msio2@pda粉末分散在33ml乙醇和17ml丙酮的共溶剂中，超声均匀分散后，常温搅拌24h，然后11000r/min离心10min并用去离子水和无水乙醇各洗涤2次，离心产物转移至60℃真空烘箱中烘干。
36.其次为了去除sio2核，将10mg上一步去除f127的产物分散在50ml浓度为2mol/l的na2co3溶液中，60℃恒温摇床中摇晃反应6h，然后11000r/min离心10min并用去离子水和无水乙醇各洗涤2次，离心产物转移至60℃真空烘箱中烘干即可得到中空介孔聚多巴胺纳米载体。
37.实施例2
38.本实施例提供了一种中空介孔聚多巴胺纳米载体的制备方法，该方法具体包括以
下步骤：
39.(1)介孔二氧化硅(msio2)的制备：首先将0.96g十六烷基三甲基对甲苯磺酸铵、0.105g三乙醇胺和10mg 1
‑
丁基3
‑
甲基
‑
咪唑三氟甲磺酸盐混合在60ml去离子水中，70℃下搅拌1h。然后，将7.8ml正硅酸四乙酯快速加入到上述混合体系中，70℃下再搅拌反应2.5h后，将产物在11000r/min离心10min并用乙醇和水各洗涤2次。为了去除模板十六烷基三甲基对甲苯磺酸铵，将离心洗涤后的产物分散在100ml无水乙醇中，搅拌24h后，在11000r/min离心10min并用乙醇洗涤2次，最后将离心产物转移至80℃真空烘箱烘干，得到的白色固体粉末即为介孔二氧化硅。
40.(2)msio2@pda的制备，其中，“@”表示包覆：先将第一步制得的介孔二氧化硅60mg和220mg模板剂f127分散在50ml去离子水中，超声处理使其均匀分散。接着将50mg盐酸多巴胺溶于20ml无水乙醇中，随后将其加入到上述二氧化硅体系中，最后加入0.6ml氨水调节体系ph为8.5，剧烈搅拌下常温避光反应24h后，11000r/min离心10min并用乙醇和水各洗涤2次，最后将离心产物转移至60℃真空烘箱烘干，得到的棕色粉末即为msio2@pda。
41.(3)中空介孔聚多巴胺纳米载体的制备：首先为了除去f127，将15mg msio2@pda粉末分散在33ml乙醇和17ml丙酮的共溶剂中，超声均匀分散后，常温搅拌24h，然后11000r/min离心10min并用去离子水和无水乙醇各洗涤2次，离心产物转移至60℃真空烘箱中烘干。
42.其次为了去除sio2核，将10mg上一步去除f127的产物分散在50ml浓度为2mol/l的na2co3溶液中，70℃恒温摇床中摇晃反应7h，然后11000r/min离心10min并用去离子水和无水乙醇各洗涤2次，离心产物转移至60℃真空烘箱中烘干即可得到中空介孔聚多巴胺纳米载体。
43.实施例3
44.本实施例公开了一种中空介孔聚多巴胺纳米载体的制备方法，该方法具体包括以下步骤：
45.(1)介孔二氧化硅(msio2)的制备：首先将0.96g十六烷基三甲基对甲苯磺酸铵、0.105g三乙醇胺和10mg 1
‑
丁基3
‑
甲基
‑
咪唑三氟甲磺酸盐混合在55ml去离子水中，90℃下搅拌1h。然后，将7.8ml正硅酸四乙酯快速加入到上述混合体系中，90℃下再搅拌反应2h后，将产物在11000r/min离心10min并用乙醇和水各洗涤2次。为了去除模板十六烷基三甲基对甲苯磺酸铵，将离心洗涤后的产物分散在100ml无水乙醇中，搅拌24h后，在11000r/min离心10min并用乙醇洗涤2次，最后将离心产物转移至70℃真空烘箱烘干，得到的白色固体粉末即为介孔二氧化硅。
46.(2)msio2@pda的制备，其中，“@”表示包覆：先将第一步制得的介孔二氧化硅55mg和210mg模板剂f127分散在45ml去离子水中，超声处理使其均匀分散。接着将50mg盐酸多巴胺溶于20ml无水乙醇中，随后将其加入到上述二氧化硅体系中，最后加入0.6ml氨水调节体系ph为8.5，剧烈搅拌下常温避光反应24h后，10000r/min离心20min并用乙醇和水各洗涤2次，最后将离心产物转移至70℃真空烘箱烘干，得到的棕色粉末即为msio2@pda。
47.(3)中空介孔聚多巴胺纳米载体的制备：首先为了除去f127，将15mg msio2@pda粉末分散在33ml乙醇和17ml丙酮的共溶剂中，超声均匀分散后，常温搅拌24h，然后11000r/min离心10min并用去离子水和无水乙醇各洗涤3次，离心产物转移至70℃真空烘箱中烘干。
48.其次为了去除sio2核，将10mg上一步去除f127的产物分散在50ml浓度为2mol/l的
na2co3溶液中，65℃恒温摇床中摇晃反应6.5h，然后11000r/min离心10min并用去离子水和无水乙醇各洗涤2次，离心产物转移至60℃真空烘箱中烘干即可得到中空介孔聚多巴胺纳米载体。
49.采用实施例1中制得的介孔二氧化硅、msio2@pda和中空介孔聚多巴胺纳米载体分别进行透射电子显微镜扫描，分别如图2、图3和图4所示，图1为制备的介孔二氧化硅的扫描电子显微镜图片，从图中可以看出，制备的二氧化硅形貌规整，具有较好的分散性，粒径大约为80nm；图2为其相对应的透射电子显微镜图片，从图中可以看出制备出的二氧化硅具有明显的介孔结构，其孔径约为15nm。从图3中可以看出明显的核壳结构，此外合成的msio2@pda具有较好的分散性，粒径约120nm，这证明了我们利用聚多巴胺对介孔二氧化硅成功进行了包覆；图4为去除二氧化硅模板后的中空介孔聚多巴胺纳米载体的透射电子显微镜图片，从图中可以看出明显的中空结构，其壳厚约为20nm。对制得的中空介孔聚多巴胺纳米载体的孔径进行吸附试验，图5为中空介孔聚多巴胺纳米载体的氮气吸附与脱附曲线，参考iupac命名法，发现曲线属于iv型等温线，具有典型的介孔结构；图6为其对应的孔径分布曲线。从图5和图6中可以得出中空介孔聚多巴胺纳米载体的比表面积和孔径分别为为77.174m2/g和4.4793nm。由此可见，采用本发明中制备方法成功制得中空介孔聚多巴胺纳米载体。
50.实施例4
51.利用实施例1/实施例2/实施例3中的制备方法，通过使用天然产物多巴胺作原料、二氧化硅作为硬模板、聚醚f127(聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物)作模板剂、设计核壳结构制得中空介孔聚多巴胺纳米载体。所述中空介孔聚多巴胺纳米载体控制中空壳层的尺寸以及孔径的大小，能够赋予纳米药物载体以优异的生物相容性、较大的比表面积，这两大优势使得其可以作为潜在的临床抗癌药物和成像剂的理想载体，此外，由于聚多巴胺材料自身可以将近红外光子转换为热量，因此此它本身亦可以作为纳米能量“转换器”而应用于光触发治疗。
52.通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：
53.本发明公开了一种中空介孔聚多巴胺纳米载体、制备方法及其应用，该方法采用硬模板法制备hmpda，合成过程简单易行，条件温和，所生成的纳米载体分散性好，粒径分布均匀；其次，本发明中以介孔二氧化硅为核，聚多巴胺为壳制得的hmpda中空介孔纳米载体生物安全性高；同时，本发明所制得的中空介孔聚多巴胺纳米药物载体可将1064nm激光的光子转换为局部热，因此可作为优异的光热治疗药物；此外，本发明中所制得的hmpda具有的中空介孔结构以及可以与许多药物形成π
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π共轭这两点赋予了此纳米药物载体较高的载药率及载药的稳定性。最后一点在于，多巴胺作为最常见多酚的一种，聚多巴胺同样具有其特有的邻苯二酚结构，这使其极易与各种金属离子形成配位关系，从而有机会形成药物
‑
金属离子
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聚多巴胺的一个配位网络进一步稳定所负载的抗癌药物，此外，所负载的金属离子如cu
/2
、fe
2 /3
、mn
2 /4
等基于芬顿反应可用于化学动力学治疗及体内成像，可以作为一种潜在的诊疗一体化纳米平台。
54.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。