一種聚乙烯亞胺納米凝膠的製備方法
2023-12-03 16:56:31 1
專利名稱：一種聚乙烯亞胺納米凝膠的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種納米藥物載體及納米基因載體的製備方法，尤其是一種聚乙烯亞胺納米凝膠的製備方法，屬於納米生物醫藥技術領域。
背景技術：
納米凝膠可用於藥物或基因轉導載體，其組成主要為水填充的聚合物，與人體軟組織組成成分和力學性能很相似，具有良好的生物相容性；而且，納米凝膠的高度水合性能夠克服普通疏水性納米顆粒易被網狀內皮系統非選擇性清除、在血液中易吸附蛋白質以及與疏水性藥物偶連時生成沉澱等缺陷。因此，聚合物納米凝膠的合成方法研究已成為近幾年來國際納米生物醫藥領域的前沿和熱點研究問題。
目前，製備納米凝膠用得比較多的方法主要有一是以水溶性烯烴類不飽和化合物為單體，在表面活性劑、引發劑等助劑存在的情況下，通過乳液聚合等方法得到，這種方法得到的納米凝膠粒徑一般在200納米以上，粒徑分布較寬。二是以丙烯酸酯類為單體和交聯劑，改用反相微乳液聚合工藝，可得到了粒徑分布均勻，且粒徑在40～200納米的聚陽離子基因載體納米凝膠，但採用這種乳化工藝製備納米凝膠，製備過程中需使用大量的引發劑和表面活性劑，這些有毒化學物質在反應完成後極難去除乾淨，有毒殘留物的存在嚴重影響納米凝膠的生物相容性。三是波蘭Ulanski的研究小組發展了一種用脈衝高能量電子作用於水溶性高分子的極稀溶液製備聚合物納米凝膠的方法(P.Ulanski，S.Kadlubowski，S，Jeszka，JK.Mater Sci-Poland24(2)467-476Part2 2006)。其製備過程中不需使用有毒的單體、引發劑、有機溶劑和表面活性劑等化學物質，所得到納米凝膠非常純淨，適合用作生物醫用材料；而且，可通過調節所用水溶性高分子的分子量及分子量分布來調控納米凝膠的粒徑和粒徑分布。但這種方法所採用的脈衝高能量電子難以獲得，所得到的納米凝膠固含量極低，製備效率低，製備成本較高。
發明內容
本發明的目的在於克服上述缺陷，提供一種製備Zeta電位較高(大於+32mV)、粒徑分布窄、粒徑在30～80nm可控，易於純化的聚乙烯亞胺納米凝膠的新方法。
本發明以聚乙烯亞胺預聚物為原料，以金屬離子為納米誘導劑，通過納米誘導自組裝實現上述目的。具體而言為將濃度為1g/L～30g/L的聚乙烯亞胺溶液與經過超濾純化的濃度為1g/L～10g/L的酸性金屬離子溶液按照聚乙烯亞胺與金屬離子的摩爾比為5∶1～70∶1的比例混合，脫氧攪拌、分離純化得聚乙烯亞胺納米凝膠；其中，聚乙烯亞胺分子量在600～10000之間；金屬離子溶液為含有d軌道的金屬離子的可溶性氯化物溶液、硫酸鹽溶液或者硝酸鹽溶液。
本發明的金屬離子優選為Fe2+，Fe3+，Cu2+，Co2+，或者Ni4+中的任意一種。
本發明上述製備過程中的脫氧方法採用的是超聲與通惰性氣體相結合的脫氧方法，其中惰性氣體優選氮氣、氬氣或者氦氣。
本發明提供的聚乙烯亞胺納米凝膠的純化工藝為透析或超濾，且透析膜或超濾膜的截留分子量在7000～25000。
將得到的聚乙烯亞胺納米凝膠用動態光散射測定納米凝膠的粒徑、粒徑分布及Zeta電位。測得的Zeta電位較高，大於+32mV；粒徑分布窄、粒徑在30～80nm可控。
該發明合成方法簡單，合成工藝綠色環保，通過調控聚乙烯亞胺預聚物的分子量、金屬離子的種類、聚乙烯亞胺預聚物與金屬離子的比例和反應時間實現聚乙烯亞胺納米凝膠高的Zeta電位、粒徑分布窄、粒徑在30～80nm且可控的目的。
由於本發明採用金屬離子誘導聚乙烯亞胺預聚物自組裝來實現，製備過程中不需使用任何引發劑和乳化劑，所的納米凝膠純淨，產品的儲存穩定性和分散性極佳；合成過程不需特殊裝置，合成成本較低，為其生物醫藥及其他方面的應用奠定了基礎。
圖1是聚乙烯亞胺預聚物的動態光散射(DLS)譜圖(橫軸代表粒徑(nm)，縱軸代表強度，曲線代表粒徑分布)圖2是實施例1合成聚乙烯亞胺納米凝膠DLS譜圖(橫軸代表粒徑(nm)，縱軸代表強度，曲線代表粒徑分布)圖3是實施例2的合成聚乙烯亞胺納米凝膠DLS譜圖(橫軸代表粒徑(nm)，縱軸代表強度，曲線代表粒徑分布)圖4是實施例3的合成聚乙烯亞胺納米凝膠DLS譜圖(橫軸代表粒徑(nm)，縱軸代表強度，曲線代表粒徑分布)圖5是反應時間與聚乙烯亞胺納米凝膠粒徑的關係圖(橫軸代表時間(h)，縱軸代表產物粒徑(nm)，曲線表示反應時間與產物粒徑的關係)圖6是聚乙烯亞胺預聚物與金屬離子的不同配比對產物粒徑的影響圖(橫軸代表聚乙烯亞胺預聚物與金屬離子的投料比，縱軸代表產物粒徑(nm)，曲線表示投料比與產物粒徑的關係)具體實施方式
(一)試劑配製1、聚乙烯亞胺溶液稱取一定量純的聚乙烯亞胺溶於純淨水中，稀釋，定溶，使其為所需濃度；過濾，置於冰箱中備用。
2、金屬離子(Mn+)溶液取一定體積的純淨水，用酸將其pH值調為酸性，將一定量的金屬鹽溶於其中，稀釋，使其濃度為1～10g/L，脫氧，過濾待用。
(二)實驗步驟取一定量濃度的聚乙烯亞胺水溶液於反應瓶中，脫氧，按照不同的比例，快速加入相應量的金屬離子水溶液，室溫攪拌反應並取樣，用動態光散射儀監測其粒徑、粒徑分布。反應完全後，純化，除去體系中殘留反應物而得聚乙烯亞胺納米凝膠，用動態光散射測定其粒徑、粒徑分布及Zeta電位。
上述方法中，脫氧的目的是避免反應物氧化變質；調節pH，是防止金屬離子被水解，從而影響反應的進行。
下面結合實施例對本發明作進一步詳述原料聚乙烯亞胺，分子量600～10000，Aldrich產品，濃度1～30g/L；FeCl2，Cu(NO3)2，FeCl3，濃度1～10g/L；鹽酸；純淨水實施例1取5mL，濃度為1g/L，分子量為600的聚乙烯亞胺水溶液於反應器中，脫氧，快速加入3.7mL，濃度為2.5g/L，PH值為1～3的FeCl2溶液，室溫攪拌反應1天，除去未反應的反應物，用動態光散射測得產物的粒徑為48nm，多分散係數為0.17，Zeta電位為32mV。
實施例2取5mL，濃度為6.4g/L，分子量為1200聚乙烯亞胺水溶液於反應器中，脫氧，快速加入2.5mL，濃度為2.5g/L，PH值為1～3的FeCl2溶液，室溫攪拌反應1天，除去未反應的反應物，用動態光散射測得產物的粒徑為71nm，多分散係數為0.13，Zeta電位為33mV(附圖3)。
實施例3取8mL，濃度為6.4g/L，分子量為2000聚乙烯亞胺水溶液於反應器中，脫氧，快速加入1.58mL濃度為7.2g/L，PH值為1～3的FeCl2溶液，室溫攪拌反應1天，除去未反應的反應物，用動態光散射測得產物的粒徑為30nm，多分散係數為0.27，Zeta電位為32mV(附圖4)。
實施例4取5mL，濃度為6.4g/L，分子量為3600聚乙烯亞胺水溶液於反應器中，脫氧，快速加入3.56mL濃度為1g/L，PH值為2～5的Cu(NO3)2溶液，室溫攪拌反應1天，除去未反應的反應物，用動態光散射測得產物的粒徑為45nm，多分散係數為0.20，Zeta電位為34mV。
實施例5取5mL濃度為25.5g/L，分子量為5000聚乙烯亞胺水溶液於反應器中，脫氧，快速加入3.24mL，濃度為5g/L，PH值為2～5的Cu(NO3)2溶液，室溫攪拌反應1天，除去未反應的反應物，用動態光散射測得產物的粒徑為61nm，多分散係數為0.18，Zeta電位為32mV。
實施例6取5mL，濃度為40g/L，分子量為6000，聚乙烯亞胺水溶液於反應器中，脫氧，快速加入2.4mL，濃度為10g/L，PH值為2～5的Cu(NO3)2溶液，室溫攪拌反應1天，除去未反應的反應物，用動態光散射測得產物的粒徑為75nm，多分散係數為0.16，Zeta電位為35mV。
實施例7取5mL，濃度為6.4g/L，分子量為10000聚乙烯亞胺水溶液於反應器中，脫氧，快速加入3.5mL，濃度為2.7g/L，PH值為1～3的FeCl3溶液，室溫攪拌反應1天，除去未反應的反應物，用動態光散射測得產物的粒徑為42nm，多分散係數為0.19，Zeta電位為34mV。
實施例8取5mL，濃度為20g/L，分子量為10000聚乙烯亞胺水溶液於反應器中，脫氧，快速加入2.5mL濃度為6.4g/L，PH值為2～6的FeCl3溶液，室溫攪拌反應1天，除去未反應的反應物，用動態光散射測得產物的粒徑為75nm，多分散係數為0.14，Zeta電位為35mV。
上述實施例中所使用的反應器為一般的玻璃反應瓶，反應體系以電磁攪拌器攪拌，所有反應在常溫下進行。
本發明所用的金屬離子除Fe2+外，還可以是Fe3+，Cu2+，Co2+，Ni4+等含有d軌道的金屬離子的可溶性氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽。按照本方法製備的的聚乙烯亞胺納米凝膠，其粒徑可以在30～90nm範圍內精確控制，多分散係數在0.13～0.28之間，Zeta電位大於+32mV。
聚乙烯亞胺納米凝膠的粒徑、粒徑分布、Zeta電位用MARLVEN公司Zetasizer Nano-ZS型動態光散射(DLS)測試，測試溫度為25℃，入射雷射波長為633nm。亦可使用原子力顯微鏡(AFM)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)測定納米凝膠的粒徑分布及形貌。
上述實施例僅用以說明本發明但並不局限於此，應該理解在不脫離本發明的精神範圍內還可有多種變通或替換方案。
權利要求
1.一種聚乙烯亞胺納米凝膠的製備方法，其特徵在於將濃度為1g/L～30g/L的聚乙烯亞胺溶液與經過超濾純化的濃度為1g/L～10g/L的酸性金屬離子溶液按照聚乙烯亞胺與金屬離子的摩爾比為5∶1～70∶1的比例混合，脫氧攪拌、分離純化得聚乙烯亞胺納米凝膠；其中，聚乙烯亞胺分子量在600～10000之間；金屬離子溶液為含有d軌道的金屬離子的可溶性氯化物溶液、硫酸鹽溶液或者硝酸鹽溶液。
2.如權利要求1所述的聚乙烯亞胺納米凝膠的製備方法，其特徵在於金屬離子為Fe2+，Fe3+，Cu2+，Co2+或者Ni4+中的任意一種。
3.如權利要求1所述的聚乙烯亞胺納米凝膠的製備方法，其特徵在於脫氧方法採用的是超聲與通惰性氣體相結合的方法。
4.如權利要求3所述的聚乙烯亞胺納米凝膠的製備方法，其特徵在於惰性氣體為氮氣、氬氣或者氦氣。
5.如權利要求1所述的聚乙烯亞胺納米凝膠的製備方法，其特徵在於純化工藝為透析或超濾，且透析膜或超濾膜的截留分子量在7000～25000之間。
全文摘要
本發明提供一種納米藥物載體及納米基因載體的製備方法，尤其是一種聚乙烯亞胺納米凝膠的製備方法，屬於納米生物醫藥技術領域。將聚乙烯亞胺水溶液於反應瓶中，脫氧，按照不同的比例，快速加入相應量的金屬離子水溶液，反應完全後，純化，除去體系中殘留反應物而得聚乙烯亞胺納米凝膠。本發明克服已有技術的缺陷，得到的聚乙烯亞胺納米凝膠用動態光散射測定納米凝膠的粒徑、粒徑分布及Zeta電位。測得的Zeta電位較高，大於+32mV；粒徑分布窄、粒徑在30～80nm可控。該發明合成方法簡單，合成工藝綠色環保，製備過程中不需使用任何引發劑和乳化劑，所的納米凝膠純淨，產品的儲存穩定性和分散性極佳，合成成本較低，為其生物醫藥及其他方面的應用奠定了基礎。
文檔編號C08L39/02GK1951982SQ20061011727
公開日2007年4月25日 申請日期2006年10月19日 優先權日2006年10月19日
發明者餘家會, 張淑彥, 羅淑芳, 劉順英, 俞磊 申請人:華東師範大學