專利名稱：聚乙二醇化學(xué)接枝修飾二氧化鈦納米管的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚乙二醇化學(xué)接枝修飾二氧化鈦納米管的方法，屬有機(jī)化學(xué)接
枝修飾及二氧化鈦納米管改性處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著納米技術(shù)的迅速發(fā)展，各種形式的納米材料正以各種途徑進(jìn)入我們的生 活，納米尺度的材料具有小尺寸效應(yīng)、大比表面積、高反應(yīng)活性等性質(zhì)，從而在光學(xué)、 力學(xué)、電學(xué)、生物學(xué)等方面表現(xiàn)出不同于一般宏觀材料的顯著特點(diǎn)，特別是其能夠進(jìn)入 生物體，對生物體造成的各種的影響已經(jīng)引起科學(xué)界和各國政府的廣泛關(guān)注。
二氧化鈦納米管是近年來發(fā)展的一種新型管狀納米材料，有著比二氧化鈦粉體 和納膜材料更大的比表面積，具有更誘人的應(yīng)用前景，為了適合不同用途的需要，采用 不同方法制備具有特定性能的二氧化鈦納米管逐漸引起人們的興趣，各種各樣的改性二 氧化鈦納米管及其復(fù)合結(jié)構(gòu)被制備出來。 聚乙二醇類聚合物是pH中性、無毒 、水溶性的聚合物，具有線性的(相對 分子量5000 30000)或枝化的(相對分子量40000 60000)鏈狀結(jié)構(gòu)，線性分子為 HO-(CH2CH20)n-CH2CH2-OH，其中聚乙二醇及其衍生物由于具有下述的優(yōu)良性質(zhì)而在化 學(xué)修飾中應(yīng)用最多①PEG具有兩親性，既可溶解于水，又可溶解于大多數(shù)的有機(jī)溶 劑；②PEG無毒，免疫原性低，其生物相容性也已通過美國FDA認(rèn)證；③PEG的分子 量范圍很寬，從幾萬到數(shù)十萬，選擇余地大；④PEG可以將它的許多優(yōu)良性質(zhì)賦予修飾 后的生物分子。納米生物技術(shù)在迅速發(fā)展的生物技術(shù)領(lǐng)域中正處于領(lǐng)先地位，利用具有 生物兼容性較好的聚乙二醇來修飾二氧化鈦納米管，具有生物和化學(xué)惰性以及它的成本 效益，1102納米粒子結(jié)合了無機(jī)和有機(jī)成分的特性，有利于納米管上接載藥物，廣泛的 用于藥物輸送等生物醫(yī)學(xué)的診斷和治療。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種聚乙醇化學(xué)接枝修飾二氧化鈦納米管的方法。 本發(fā)明一種聚乙醇化學(xué)接枝修飾二氧化鈦納米管的方法，其特征在于具有以下
的過程和步驟 a. 二氧化鈦納米管的氨基化 在裝有磁力攪拌轉(zhuǎn)子、回流冷凝管的100ml三頸圓底燒杯中，加入1.0g干燥的 二氧化鈦納米管原料；再加入3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTMs)和甲苯，兩者的體積比為 0.25 0.30;然后以40kHz超聲波處理15min，并在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加熱到80°C ，不斷攪拌 下反應(yīng)24h，反應(yīng)完畢后冷卻至室溫，然后進(jìn)行抽濾，用甲苯反復(fù)洗滌多次以除去未反應(yīng) 的APTMs ;在8(TC真空干燥24h后得到表面帶有氨基的二氧化鈦納米管；
b.聚乙二醇的羥基化 將一定量的聚乙二醇(PEG)加入到裝有溶劑二氧雜環(huán)己烷的三頸圓底燒瓶中，然后將一定量的4-二甲氨基吡啶、丁二酸酐、三乙胺分別加入到燒瓶中；溶于溶劑二氧 雜環(huán)己烷中四種物質(zhì)聚乙二醇(PEG)、 4-二甲氨基吡啶、丁二酸酐、三乙胺的摩爾質(zhì)量比
為0.25 :i:i:i;在室溫氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下和磁力攪拌下反應(yīng)24h;該溶液的質(zhì)量百分
濃度為3%;反應(yīng)完成后將圓底燒瓶放入真空干燥箱中去除溶劑二氧雜環(huán)己烷，然后將四 氯化碳加入到圓底燒瓶中以溶解剩余產(chǎn)物，來完全反應(yīng)多余的丁二酸酐通過過濾除去； 將濾液加入到冷的乙醚溶液中使之沉淀，經(jīng)抽濾得到的沉淀物在真空條件下干燥12h，得
到羧基化的聚乙二醇；其反應(yīng)方程式如下
PEG-0H+〔》 - PEG-C00H
、 c. 二氧化鈦納米管與羧基化聚乙二醇的反應(yīng) 將上述所得的羧基化聚乙二醇(PEG-COOH)溶解在磷酸緩沖溶液(PB S) 中，然后將一定量的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳化二亞胺鹽酸鹽(EDOHCl) 和N-羥基丁二酰亞胺(NHs)加入到上述溶液中；三者的用量其摩爾質(zhì)量比為 PEG-C00H : EDOHC1 : NHs= 1 : 20 : 20 ;經(jīng)磁力攪拌30min后，將上述氨基化 的二氧化鈦納米管加入到上述溶液中；超聲分散15min后，在室溫條件下攪拌反應(yīng)24h， 反應(yīng)完畢后，洗滌多次，以去除未反應(yīng)物質(zhì)；然后離心分離、抽濾，最終得到聚乙二醇 修飾的二氧化鈦納米管。 本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)如下所述 (l)PEG修飾的二氧化鈦納米管合成過程簡單，可控性強(qiáng)，不需要高溫、高壓、 添加催化劑等特殊的反應(yīng)條件； (2)修飾后的二氧化鈦納米管可溶性增強(qiáng)，并且在無機(jī)的二氧化鈦納米管結(jié)構(gòu)中 含有規(guī)則排列的、不同親和性能的、納米級的尺寸聚合物鏈段所組成的納米級空間，可 以作為特殊功能的納米器件，廣泛的應(yīng)用于藥物輸送等生物醫(yī)學(xué)的診斷和治療。


圖1為本發(fā)明中二氧化鈦納米管的氨基化的反應(yīng)示意圖。
圖2為本發(fā)明中聚乙二醇修飾二氧化鈦納米管的反應(yīng)示意圖。
圖3為本發(fā)明中聚乙二醇接枝修飾二氧化鈦納米管的紅外光譜圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)將本發(fā)明的具體實(shí)施例敘述于后。
實(shí)施例本實(shí)施例中的過程和步驟如下所述 1、 二氧化鈦納米管的氨基化在裝有磁力攪拌轉(zhuǎn)子，回流冷凝管的100ml三 頸圓底燒瓶中，加入l.Og干燥的二氧化鈦納米管原料，8.0ml APTMS禾P 30.0ml甲苯，以 40kHz超聲波處理15min后，氮?dú)獗Ｗo(hù)下加熱到80°C ，攪拌反應(yīng)24h后，停止反應(yīng)，冷卻 至室溫，抽濾，甲苯反復(fù)洗滌多次，8(TC真空干燥24h后得到表面帶有氨基的二氧化鈦 納米管。反應(yīng)示意圖參見圖l。 2、聚乙二醇羧基化將聚乙二醇(PEG)(0.5mmo1)、 4-二甲氨基吡啶(2mmo1)、丁二酸酐(2mmo1)、三乙胺(2mmol)溶解在溶劑二氧雜環(huán)己烷中，在室溫氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下 反應(yīng)24h，溶液濃度為3%(質(zhì)量比)。二氧雜環(huán)己烷在真空條件下除去，剩余產(chǎn)物溶解在 四氯化碳中，沒有反應(yīng)的丁二酸酐通過過濾除去。濾液在冷的乙醚溶液中沉淀。得到的 沉淀物在真空條件下干燥12多小時(shí)。最終得到羧基化的聚乙二醇。反應(yīng)方程式如下
<formula>formula see original document page 5</formula> 3、 二氧化鈦納米管與聚乙二醇的反應(yīng)將O.lmmol的PEG-COOH溶解在磷酸 緩沖溶液(PBS)中，然后將2mmo1的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳化二亞胺鹽酸鹽 (EDC.HCL)和2mmo1的N-羥基丁二酰亞胺(NHs)加入到上述溶液中，磁力攪拌30min 后，將氨基化的二氧化鈦納米管加入到上述溶液中；超聲15min后，在室溫條件下攪拌 反應(yīng)24h，未反應(yīng)的物質(zhì)反復(fù)洗滌多次；然后經(jīng)離心、抽濾，得到聚乙二醇修飾后的二 氧化鈦納米管。其反應(yīng)示意圖參見圖2。 本發(fā)明所得產(chǎn)物聚乙二醇修飾二氧化鈦納米管的紅外光譜表征圖3為聚乙二 醇接枝修飾二氧化鈦納米管的紅外光譜圖，從圖中可以看出，與未修飾的二氧化鈦納米 管(a)相比，聚乙二醇修飾后的二氧化鈦納米管(b)的紅外光譜圖存在以下變化二氧化 鈦納米管在1107cm-l處出現(xiàn)新的特征峰值，這主要是PEG的C-O特征峰作用的結(jié)果；在 2928-3000處的小峰是PEG中的甲基和亞甲基伸縮振動(dòng)特征峰鍵合的作用；在1640cm-l 處的特征峰是酰胺的特征峰值，表明聚乙二醇上的羧基與二氧化鈦納米管上的氨基作用 反應(yīng)的結(jié)果。這些特征峰證明了聚乙二醇修飾在二氧化鈦納米管表面上。
權(quán)利要求
一種聚乙二醇化學(xué)接枝修飾二氧化鈦納米管的方法，其特征在于具有以下的過程和步驟a.二氧化鈦納米管的氨基化在裝有磁力攪拌轉(zhuǎn)子、回流冷凝管的100ml三頸圓底燒杯中，加入1.0g干燥的二氧化鈦納米管原料；再加入3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTMs)和甲苯，兩者的體積比為0.25～0.30；然后以40kHz超聲波處理15min，并在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加熱到80℃，不斷攪拌下反應(yīng)24h，反應(yīng)完畢后冷卻至室溫，然后進(jìn)行抽濾，用甲苯反復(fù)洗滌多次以除去未反應(yīng)的APTMs；在80℃真空干燥24h后得到表面帶有氨基的二氧化鈦納米管；b.聚乙二醇的羥基化將一定量的聚乙二醇(PEG)加入到裝有溶劑二氧雜環(huán)己烷的三頸圓底燒瓶中，然后將一定量的4-二甲氨基吡啶、丁二酸酐、三乙胺分別加入到燒瓶中；溶于溶劑二氧雜環(huán)己烷中。四種物質(zhì)聚乙二醇(PEG)、4-二甲氨基吡啶、丁二酸酐、三乙胺的摩爾質(zhì)量比為0.25∶1∶1∶1；在室溫氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下和磁力攪拌下反應(yīng)24h；該溶液的質(zhì)量百分濃度為3％；反應(yīng)完成后將圓底燒瓶放入真空干燥箱中去除溶劑二氧雜環(huán)己烷，然后將四氯化碳加入到圓底燒瓶中以溶解剩余產(chǎn)物，未完全反應(yīng)多余的丁二酸酐通過過濾除去；將濾液加入到冷的乙醚溶液中使之沉淀，經(jīng)抽濾得到的沉淀物在真空條件下干燥12h，得到羧基化的聚乙二醇；其反應(yīng)方程式如下c.二氧化鈦納米管與羧基化聚乙二醇的反應(yīng)將上述所得的羧基化聚乙二醇(PEG-COOH)溶解在磷酸緩沖溶液(PBS)中，然后將一定量的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳化二亞胺鹽酸鹽(EDC·HCl)和N-羥基丁二酰亞胺(NHs)加入到上述溶液中；三者的用量其摩爾質(zhì)量比為PEG-COOH∶EDC·HCl∶NHs＝1∶20∶20；經(jīng)磁力攪拌30min后，將上述氨基化的二氧化鈦納米管加入到上述溶液中；超聲分散15min后，在室溫條件下攪拌反應(yīng)24h，反應(yīng)完畢后，洗滌多次，以去除未反應(yīng)物質(zhì)；然后離心分離、抽濾，最終得到聚乙二醇修飾的二氧化鈦納米管。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聚乙二醇化學(xué)接枝修飾二氧化鈦納米管的方法，屬有機(jī)化學(xué)接枝修飾及二氧化鈦納米管改性處理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的主要過程如下(1)、二氧化鈦納米管的氨基化；將二氧化鈦納米管與3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTMs)和甲苯在氮?dú)獗Ｗo(hù)下80℃加熱攪拌反應(yīng)，然后抽濾、洗滌、干燥，得氨基化的TiO2；(2)、聚乙二醇羧基化；將聚乙二醇溶于二氧雜環(huán)己烷中，再將4-二甲氨基吡啶、丁二酸酐、三乙胺分別加入上述溶液中，在室溫氮?dú)獗Ｗo(hù)下磁力攪拌反應(yīng)24h，然后過濾，將濾液加入至冷乙醚溶液中沉淀，得到沉淀物，即為羧基化的聚乙二醇；(3)、將上述制得的氨基化的二氧化鈦納米管與羧基化的聚乙二醇在室溫下攪拌反應(yīng)24h，經(jīng)離心、抽濾，得乙二醇修飾二氧化鈦納米管。
文檔編號A61K47/34GK101690817SQ20091019657
公開日2010年4月7日 申請日期2009年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月27日
發(fā)明者劉曉磊, 張璐, 焦正, 王佳, 王艷麗, 談順, 陳欣欣 申請人:上海大學(xué)