一種螺旋鏈多糖衍生物共負載單壁碳納米管和核酸的復合物及其制備與應用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物醫(yī)用材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種螺旋鏈多糖衍生物共負載單壁碳納米管和核酸的復合物及其制備與應用。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，通過水溶性陽離子聚合物鏈段修飾改性的單壁碳納米管(SWCNTs)在光熱-基因聯(lián)合治療等領(lǐng)域，顯示出良好的應用前景(Wang L., et al.B1materials，2013，34，262-274.)。一方面，SWCNTs作為一種具有高度離域化π電子共軛體系的新型碳結(jié)構(gòu)一維納米材料，具有對近紅外光響應和產(chǎn)生光熱轉(zhuǎn)換的特性，可用于腫瘤的光熱治療(Moon H.K.，et al.ACS nano, 2009，3，3707-3713 ；Liu X.ff.，et al.B1materials, 2011, 32，144-151.);另一方面，用于修飾改性的水溶性陽離子聚合物不僅可改善SWCNTs的水分散性能，還可借助靜電相互作用與質(zhì)粒DNA或小干擾 RNA 進行復合而實現(xiàn)基因傳遞(Karmakar A., et al.1nternat1nal Journal ofNanomedicine, 2011,6, 1045-1055.)。然而，目前該類研宄還十分有限，主要問題包括:(I)陽離子聚合物對SWCNTs的修飾改性需借助多步化學反應，不僅操作繁瑣，而且破壞SWCNTs本身化學結(jié)構(gòu)，使其性能受到影響；(2)使用的陽離子聚合物通常為聚乙烯亞胺(PEI)等，生物相容性較差；(3)該類功能化單壁碳納米管的水分散穩(wěn)定性有待提高。
[0003]直鏈淀粉是廣泛存在于天然之中的一種由D-R比喃葡萄糖單元通過α-1，4糖苷鍵連接而成天然多糖，在適當條件下可形成內(nèi)腔疏水、腔外親水的圓筒形螺旋鏈結(jié)構(gòu)，是主客體化學的研宄熱點之一。Kim 等(Kim 0.K., et al.Journal of American ChemistrySociety, 2003, 125，4426.)在二甲基亞砜/水的混合溶劑中制備了直鏈淀粉功能化的單壁碳納米管。伏傳龍等(中國發(fā)明專利CN101182394A)使用類似方法制備了螺旋形貌直鏈淀粉功能化碳納米管。該制備方法操作簡便、易于實施，得到的功能化單壁碳納米管生物相容性良好，但其在水溶液中的分散穩(wěn)定性有待提高，且通過陽離子化修飾使之能夠結(jié)合核酸等負電性生物活性分子，在現(xiàn)有技術(shù)中尚未見報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決以上現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種螺旋鏈多糖衍生物共負載單壁碳納米管和核酸的復合物的制備方法。
[0005]本發(fā)明的另一目的在于提供一種由上述方法制備得到的螺旋鏈多糖衍生物共負載單壁碳納米管和核酸的復合物。
[0006]本發(fā)明的再一目的在于提供上述螺旋鏈多糖衍生物共負載單壁碳納米管和核酸的復合物的應用。
[0007]本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0008]一種螺旋鏈多糖衍生物共負載單壁碳納米管和核酸的復合物的制備方法，包括以下制備步驟:
[0009](I)將直鏈淀粉溶解于二甲基亞砜中，在惰性氣體保護下，加入N, N’-羰基二咪唑(⑶I)，在20?40°C溫度下攪拌反應I?6小時，然后往體系中滴加乙二胺，繼續(xù)攪拌反應11?66小時后用水透析，冷凍干燥后得到含伯氨基團的水溶性直鏈淀粉衍生物；
[0010](2)將步驟(I)制備的含伯氨基團的水溶性直鏈淀粉衍生物溶于水配制成0.1?5mg/mL的溶液，加入單壁碳納米管，然后在冰水浴中進行超聲處理，將得到的混合體系進行離心、微孔濾膜過濾，濾渣經(jīng)水洗后冷凍干燥，得到直鏈淀粉衍生物-單壁碳納米管包合物；
[0011](3)將步驟(2)得到的直鏈淀粉衍生物-單壁碳納米管包合物分散在雙蒸水中，配制成0.01?lmg/mL的分散液；接著加入核酸，充分振蕩后置于水浴中孵育，得到螺旋鏈多糖衍生物共負載單壁碳納米管和核酸的復合物。
[0012]步驟(I)中所述的直鏈淀粉優(yōu)選經(jīng)過純化處理的馬鈴薯、玉米或者小麥直鏈淀粉；所述純化處理步驟為:將直鏈淀粉溶于二甲基亞砜中，所得溶液抽濾除去不溶雜質(zhì)，將濾液逐滴加入到攪拌中的甲醇或乙醇進行沉淀，沉淀物重復溶解、抽濾和沉淀操作2?4次后將沉淀物真空干燥，得到純化的直鏈淀粉。
[0013]所述二甲基亞砜在使用前通過以下方法純化:在二甲基亞砜中加入氫化鈣，室溫攪拌2?7天去除水分，減壓蒸餾，收集的餾出液備用。
[0014]所述惰性氣體是指氮氣或氬氣。
[0015]所述的用水透析優(yōu)選用截流分子量為1000?30000的透析袋，用去離子水或蒸餾水透析I?7天。
[0016]所述N，N’-羰基二咪唑與直鏈淀粉的質(zhì)量比為(0.1?6):1;乙二胺與隊^-羰基二咪唑的摩爾比為(2?20):1。
[0017]步驟(2)所述單壁碳納米管是指長度為0.5?10 μ m，直徑為I?5nm的單壁碳納米管；單壁碳納米管與直鏈淀粉衍生物的質(zhì)量比為(0.1?2):1。
[0018]所述超聲處理是指在超聲頻率為20?65kHz條件下處理I?6個周期；所述周期為每隔I?30min超聲處理5?60min。
[0019]所述的離心是指在轉(zhuǎn)速為500?3000rpm的條件下離心I?5min ;所述的微孔濾膜是指孔徑為100?500nm的水系或有機系微孔濾膜。
[0020]所述冷凍干燥前通過重復離心、水洗和過濾以除去未參與形成包合物的物質(zhì)。
[0021]步驟(3)所述核酸優(yōu)選質(zhì)粒DNA(pDNA)或siRNA ;所述的置于水浴中孵育優(yōu)選置于35?40°C水浴中解育10?60min。
[0022]一種螺旋鏈多糖衍生物共負載單壁碳納米管和核酸的復合物，通過以上方法制備得到。
[0023]上述螺旋鏈多糖衍生物共負載單壁碳納米管和核酸的復合物在制備光熱-基因聯(lián)合治療藥物領(lǐng)域中的應用。
[0024]本發(fā)明的制備原理為:首先將直鏈淀粉與N，N’ -羰基二咪唑和乙二胺反應得到含伯氨基團的水溶性直鏈淀粉衍生物；然后通過非共價物理作用在水中包合分散單壁碳納米管，經(jīng)離心、過濾、水洗得到直鏈淀粉衍生物-單壁碳納米管包合物；再利用包合物表面的直鏈淀粉衍生物引入的陽離子化伯氨基團對負電性的核酸進行復合，得到螺旋鏈多糖衍生物共負載單壁碳納米管和核酸的復合物。
[0025]本發(fā)明的制備方法及所得到的產(chǎn)物具有如下優(yōu)點及有益效果:
[0026](I)本發(fā)明所使用的原料之一螺旋鏈天然多糖直鏈淀粉來源十分豐富，且可生物降解，有利于提高復合載體的生物相容性；
[0027](2)本發(fā)明所涉及的多糖衍生物合成過程、單壁碳納米管包合物以及復合載體的制備過程所使用反應條件溫和，且易于實施；
[0028](3)本發(fā)明在不破壞單壁碳納米管本身結(jié)構(gòu)的前提下對其進行功能化修飾，有利于其獨特性能的保持；
[0029](4)本發(fā)明所制備的水溶性直鏈淀粉衍生物通過包合作用提高單壁碳納米管水分散性能的同時，所得包合物還具有明顯的光熱轉(zhuǎn)換效應；同時利用其表面陽離子伯氨基團對帶負電性的核酸分子進行復合，特別是與治療性基因藥物PDNA或SiRNA的復合，使其適用于制備光熱-基因聯(lián)合治療藥物。
【附圖說明】
[0030]圖1為實施例1中的EA-Amy-1 (a)和實施例2中的EA-Amy-1I (b)的核磁共振氫譜圖。
[0031]圖2 為 SWCNTs (a)、實施例1 的 EA-Amy-1/SWCNTs (b)、實施例 2 的 EA-Amy-1I/SWCNTs(c)、實施例1的EA-Amy-1 (d)和實施例2的EA-Amy-1I (e)的熱失重對比圖。
[0032]圖3 為 SWCNTs (a)、實施例1 的 EA-Amy-1/SWCNTs (b)和實施例 2 的 EA-Amy-1I/SWCNTs(c)水分散體系(0.lmg/mL)放置不同時間的光學照片圖。
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