一種樹枝狀高分子修飾超順磁性納米粒子的製備方法
2023-05-15 12:55:21 1
一種樹枝狀高分子修飾超順磁性納米粒子的製備方法
【專利摘要】本發明提供了一種表面修飾樹枝狀高分子的超順磁性Fe3O4納米粒子的製備方法，其特徵在於，先用多巴胺(DA)與丙烯酸甲酯(MA)發生Mickeal加成反應得到DA-MA分子，然後利用DA分子上相鄰羥基的反應特性，將產物DA-MA包覆在Fe3O4磁性納米粒子表面，再以乙二胺(EDA)為原料，採用發散法，重複麥可加成和氨解過程，合成了以多巴胺(DA)修飾的Fe3O4納米粒子為核、樹枝狀高分子聚醯胺-胺(PAMAM)為殼的複合納米粒子。可通過控制外層樹枝狀高分子的代數而調控納米複合材料的特性。本發明採用的製備方法條件溫和、簡單易行、可控性強，產物在藥物載體及其磁靶向運輸、基因載體、磁共振造影劑等生物醫學領域具有廣闊的應用前景。
【專利說明】一種樹枝狀高分子修飾超順磁性納米粒子的製備方法
【技術領域】
[0001] 本發明專利涉及一種樹枝狀高分子修飾超順磁性納米粒子的製備方法。
【背景技術】
[0002] 四氧化三鐵（Fe304)納米粒子是近年來發展的一種新型納米材料。在當代電氣化 和信息化社會中，磁性材料的應用非常廣泛。四氧化三鐵磁性材料作為一種多功能磁性材 料，由於其特殊的物理性能，在腫瘤的治療、微波吸收材料、催化劑載體、細胞分離、磁記錄 材料、磁流體、醫療等領域均已有廣泛的應用，這種材料很有發展前景。
[0003] 另一方面高分子（dendrimer)樹枝狀是上世紀80年代中期國外開發的一類新型 合成高分子。樹枝狀高分子是新近崛起的一類新型高分子化合物。樹枝狀高分子的製備方 法主要有兩種：收斂法和發散法。由於樹枝狀高分子的內部具有空腔,外部含有大量的功能 基團，可形成不同的表面官能團，通過調整外部官能團的性質及密度而控制其溶解性，具有 攜帶難溶藥物和生物活性物質的能力。針對聚醯胺-胺樹枝狀高分子末端基表面修飾改性 連接上相應的官能團將得到不同應用功能高分子，此類高分子合成時可在分子水平上嚴格 控制和設計分子大小、形狀、結構，因而在工業、農業、國防、生命科學、醫學等領域具有重要 的應用前景，成為相關領域的研究熱點。
[0004] 本發明提供的樹枝狀高分子修飾超順磁性Fe304納米粒子的製備方法簡單易行， 條件溫和，可控性強，其優點在於克服了現有技術的磁性四氧化三鐵納米粒子易團聚，在有 機溶劑中溶解性不好等缺陷。具有很好的磁響應性和分散性，可溶解在有機溶劑和無機溶 劑中，並呈現良好的穩定狀態。因為四氧化三鐵納米粒子和DA均沒有生物毒性，所以本發 明製備的PAMAM-磁性納米粒子完全沒有生物毒性。其製備產物在藥物載體及其磁靶向運 輸、基因載體、磁共振造影劑等生物醫學領域具有廣闊的應用前景。
【發明內容】
[0005] 本發明專利的目的在於提供一種表面修飾樹枝狀高分子超順磁性Fe304納米粒子 的新製備工藝，以滿足不同領域的需要。
[0006] 本發明提供一種表面修飾樹枝狀高分子超順磁性Fe304納米粒子的新製備工藝， 其特徵在於，首先用DA與MA發生Mickeal加成反應，然後利用DA的粘附性，將Mickeal加 成反應得到的產物包覆在四氧化三鐵磁性納米粒子表面，從而得到製備PAMAM-磁性納米 粒子的前體。前體與EDA通過醯胺化反應得到1.0GPAMAM-四氧化三鐵納米粒子。然後以 Μ和EDA為原料，採用發散法通過重複麥可（Mickeal)加成和醯胺化縮合反應合成了以 DA修飾的四氧化三鐵納米粒子為核、不同支化代的樹枝狀高分子聚醯胺-胺（PAMAM)為殼 的複合納米粒子。
[0007] 本發明的製備方法包括具體步驟如下：
[0008] -種樹枝狀高分子修飾超順磁性納米粒子的製備方法，其特徵在於包括以下步 驟：
[0009] 步驟（a)，利用Mickeal加成反應，製備DA-MA單體的甲醇溶液：
[0010] 將DA(0. 4g-l. 2g)溶於30ml甲醇溶液中，並置於三頸燒瓶中冰浴控溫至5-10°C， 並機械攪拌溶解，然後將ΜΑ加入前面所述的三頸燒瓶中，繼續攪拌反應12h，得到DA-MA單 體的甲醇溶液，所述MA與DA的摩爾比為3 : 1。
[0011] 步驟（b)，製備DA-MA單體包覆的Fe304納米粒子：
[0012] 準確稱量水分散性的Fe304納米顆粒（0. 8g-4g)加入到步驟（a)的三頸燒瓶中機 械攪拌混勻，調節pH值為8-9，50°C恆溫水浴箱內繼續反應6h，反應結束後，進行磁分離，之 後將溶液傾倒，將得到的納米粒子用甲醇洗脫2次至洗滌液為澄清液體後結束洗滌，將洗 滌液完全倒出，既得DA-MA單體包覆的Fe 304納米粒子。
[0013] 步驟（c) :PAMAM修飾Fe304納米粒子的製備：
[0014] 將步驟（b)獲得的Fe304納米粒子溶於30ml甲醇，然後加入乙二胺（EDA)(所述 EDA與DA的摩爾比為2 : 1)，於20-25°C機械攪拌200r/min，反應24h後進行磁分離，磁分 離後用甲醇洗脫一至兩次，既得到第一代PAMAM修飾的Fe 304納米粒子。
[0015] 步驟（d):不同支化代數的樹枝狀高分子PAMAM修飾Fe304納米粒子的製備：將步 驟（c)製得的第一代PAMAM修飾的Fe 304納米粒子置於三口燒瓶冰浴降溫至5-KTC，攪拌 (攪拌轉速為200r/min)，並加入甲醇30ml。將丙烯酸甲酯（該丙烯酸甲酯與DA的摩爾之 比為4 : 1)加入三口燒瓶中，冰塊控溫5-10°C條件下反應8-24h，室溫反應8-24h甲醇洗滌 一至兩次，之後加入乙二胺（乙二胺與DA的摩爾比為4 : 1)，20-25°C機械攪拌200r/min 反應24h後進行磁分離。得到支化代數為第二代的PAMAM修飾的Fe304納米粒子。
[0016] 重複步驟（d)可根據需要製備以四氧化三鐵為核、不同支化代數的樹枝狀高分子 PAMAM為殼的樹枝狀高分子修飾超順磁性納米粒子。
[0017] 其特徵在於步驟（a)中所述利用Mickeal加成反應，製備DA-MA單體，利用該多巴 胺的特性，將氨基引入Fe 304納米粒子表面。
[0018] 其特徵在於步驟b、步驟c和步驟d中所述的磁分離為採用強力磁鐵將納米顆粒吸 附。
[0019] 其特徵在於所製得的樹枝狀高分子修飾超順磁性納米粒子的響應性和分散性良 好，可溶解在有機溶劑和無機溶劑中，並呈現良好的穩定狀態。
[0020] 有益效果：
[0021] 本發明的特徵與優點在於，首先用MA對DA單體進行Mickeal加成反應修飾。然後 利用DA的粘附性，將Mickeal加成反應得到的產物包覆在四氧化三鐵磁性納米粒子表面， 從而得到製備PAMAM-磁性納米粒子的前體。因為四氧化三鐵納米粒子和DA均沒有生物毒 性，所以製備的PAMAM-磁性納米粒子完全沒有生物毒性；並且整個實驗過程的反應條件溫 和，簡單易行，反應可控性強。
【具體實施方式】
[0022] 下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。
[0023] PAMAM修飾疏水性Fe304納米粒子的製備方法
[0024] 第一步：
[0025] a)準確稱取一定量多巴胺溶於30ml甲醇溶液，置於三口燒瓶子中水浴控溫至 5-10°C，並機械攪拌，轉速為200r/min ;將DA與ΜΑ按摩爾比1 : 2,準確量取對應量的丙烯 酸甲酯迅速注入到三口燒瓶中。
[0026] b)準確稱取Fe304-0A0. 8g直接倒入到盛有30mL的甲苯與甲醇混合溶液的三口燒 瓶中（超聲震蕩10分鐘），再將其注入上述三口燒瓶中。控溫5-10°C，條件下反應8-24h， 再室溫反應8-24h後，將三口燒瓶轉移到50°C恆溫水浴箱內繼續反應6h。反應結束後進行 磁分離，並用甲醇洗脫2次（洗滌液接近澄清）將洗滌液完全倒出。至此，第一步反應完成。
[0027] 第二步：
[0028] a)按摩爾比1(MA) : 1 (EDA)準確量取乙二胺，並緩慢滴加於三口燒瓶中，加入 30mL甲醇溶劑，20-25°C機械攪拌200r/min，反應24h。
[0029] b)反應結束後進行磁分離，並用甲醇洗脫一至兩次。得到第一代PAMAM修飾的納 米Fe304粒子。
[0030] 第三步：
[0031] a)將三口瓶置於水浴中降溫至5-10°C (攪拌轉速為200r/min，），加入甲醇30ml。 按計量數準確取丙烯酸甲酯直接加入到裝有第一代反應產物的三口燒瓶中，冰塊控溫 5-10°C條件下反應8-24h，然後再室溫反應8-24h，甲醇洗滌一至兩次。
[0032] b)按計量數準確取乙二胺，並緩慢滴加於三口燒瓶中，加入30mL甲醇，20_25°C機 械攪拌200r/min，反應24h。反應結束後進行磁分離，並用甲醇洗脫2次（洗滌液接近澄 清）將洗滌液完全倒出。至此，第二代反應完成。
[0033] 第四步：
[0034] 重複步驟三，可根據需要製備以四氧化三鐵為核、不同支化代數的樹枝狀高分子 PAMAM為殼的複合納米粒子。
[0035] 實施案例二：
[0036] DA-MA修飾親水性Fe304納米粒子和表面修飾樹枝狀高分子
[0037] 第一步：
[0038] a)準確稱取一定量多巴胺溶於30ml甲醇溶液，置於三口燒瓶子中，水浴控溫至 5-10°C，並機械攪拌，轉速為200r/min ;按摩爾比1 (DA) : 2 (MA)準確量取對應量的丙烯酸 甲酯迅速注入到三口燒瓶中。
[0039] b)準確稱取Fe304-0A(DA與Fe304-0A質量比為1 : 2)，直接倒入到盛有30mL甲醇 的三口燒瓶中（超聲震蕩10分鐘），再將其注入三口燒瓶中。餘下步驟同實施案例一。
[0040] 實施案例三
[0041] 改變DA與I0NPS的質量比為1 : 5,3 : 10,2 : 5 ;MA與EDA的摩爾比1 : 2， 1 : 4,1 : 8.實施步驟同實施案例一。
[0042] 實施案例四
[0043] DA-MA修飾疏水性Fe304納米粒子和表面修飾樹枝狀高分子。溶劑改為甲苯、二甲 苯或兩者混合物等；實施步驟同實施案例一。
[0044] 實施案例五
[0045] 多巴胺修飾親水性Fe304和表面修飾樹枝狀高分子。溶劑改為甲醇、乙醇、丙醇、丁 醇、異丁醇及其混合物等，步驟同實施案例一。
[0046] 實施案例六
【權利要求】
1. 一種樹枝狀高分子修飾超順磁性納米粒子的製備方法，其特徵在於包括以下步驟： 步驟（a)，利用Mickeal加成反應，製備DA-MA單體的甲醇溶液： 將DA(0. 4g-l. 2g)溶於30ml甲醇溶液中，並置於三頸燒瓶中冰浴控溫至5-10°C，並機 械攪拌溶解，然後將MA加入前面所述的三頸燒瓶中，繼續攪拌反應12h，得到DA-MA單體的 甲醇溶液，所述MA與DA的摩爾比為3 : 1 ; 步驟（b)，製備DA-MA單體包覆的Fe304納米粒子： 準確稱量水分散性的Fe304納米顆粒（0.8g_4g)加入到步驟（a)的三頸燒瓶中機械攪 拌混勻，調節pH值為8-9, 50°C恆溫水浴箱內繼續反應6h，反應結束後，進行磁分離，之後將 溶液傾倒，將得到的納米粒子用甲醇洗脫2次至洗滌液為澄清液體後結束洗滌，將洗滌液 完全倒出，既得DA-MA單體包覆的Fe 304內米粒子； 步驟（c) :PAMAM修飾Fe304內米粒子的製備： 將步驟（b)獲得的Fe304納米粒子溶於30ml甲醇，然後加入乙二胺（EDA)(所述EDA與 DA的摩爾比為2 : 1)，於20-25°C機械攪拌200r/min，反應24h後進行磁分離，磁分離後用 甲醇洗脫一至兩次，既得到第一代PAMAM修飾的Fe 304納米粒子； 步驟（d):不同支化代數的樹枝狀高分子PAMAM修飾Fe304納米粒子的製備：將步驟（c) 製得的第一代PAMAM修飾的Fe304納米粒子置於三口燒瓶冰浴降溫至5-10°C，攪拌（攪拌轉 速為200r/min)，並加入甲醇30ml，將丙烯酸甲酯（該丙烯酸甲酯與DA的摩爾之比為4 : 1) 加入三口燒瓶中，冰塊控溫5-KTC條件下反應8-24h，室溫反應8-24h甲醇洗滌一至兩次， 之後加入乙二胺（乙二胺與DA的摩爾比為4 : 1)，20-25°C機械攪拌200r/min反應24h後 進行磁分離，得到支化代數為第二代的PAMAM修飾的Fe30 4納米粒子； 重複步驟（d)可根據需要製備以四氧化三鐵為核、不同支化代數的樹枝狀高分子 PAMAM為殼的樹枝狀高分子修飾超順磁性納米粒子。
2. 如權利要求1所述的一種樹枝狀高分子修飾超順磁性納米粒子的製備方法，其特徵 在於步驟（a)中所述利用Mickeal加成反應，製備DA-MA單體，利用該多巴胺的特性，將氨 基引入Fe 304納米粒子表面。
3. 如權利要求1所述的一種樹枝狀高分子修飾超順磁性納米粒子的製備方法，其特徵 在於步驟b、步驟c和步驟d中所述的磁分離為採用強力磁鐵將納米顆粒吸附。
4. 如權利要求1所述的一種樹枝狀高分子修飾超順磁性納米粒子的製備方法，其特徵 在於所製得的樹枝狀高分子修飾超順磁性納米粒子的響應性和分散性良好，可溶解在有機 溶劑和無機溶劑中，並呈現良好的穩定狀態。
【文檔編號】B01J13/14GK104086781SQ201410238290
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月3日 優先權日:2014年6月3日
【發明者】孫漢文, 付春華 申請人:孫漢文, 付春華