專利名稱：一種聚乙烯亞胺納米凝膠的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米藥物載體及納米基因載體的制備方法，尤其是一種聚乙烯亞胺納米凝膠的制備方法，屬于納米生物醫(yī)藥技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
納米凝膠可用于藥物或基因轉(zhuǎn)導(dǎo)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(xué)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(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)非選擇性清除、在血液中易吸附蛋白質(zhì)以及與疏水性藥物偶連時(shí)生成沉淀等缺陷。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(yī)藥領(lǐng)域的前沿和熱點(diǎn)研究問題。
目前，制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(fā)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(lián)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，但采用這種乳化工藝制備納米凝膠，制備過程中需使用大量的引發(fā)劑和表面活性劑，這些有毒化學(xué)物質(zhì)在反應(yīng)完成后極難去除干凈，有毒殘留物的存在嚴(yán)重影響納米凝膠的生物相容性。三是波蘭Ulanski的研究小組發(fā)展了一種用脈沖高能量電子作用于水溶性高分子的極稀溶液制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)。其制備過程中不需使用有毒的單體、引發(fā)劑、有機(jī)溶劑和表面活性劑等化學(xué)物質(zhì)，所得到納米凝膠非常純凈，適合用作生物醫(yī)用材料；而且，可通過調(diào)節(jié)所用水溶性高分子的分子量及分子量分布來調(diào)控納米凝膠的粒徑和粒徑分布。但這種方法所采用的脈沖高能量電子難以獲得，所得到的納米凝膠固含量極低，制備效率低，制備成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述缺陷，提供一種制備Zeta電位較高(大于+32mV)、粒徑分布窄、粒徑在30～80nm可控，易于純化的聚乙烯亞胺納米凝膠的新方法。
本發(fā)明以聚乙烯亞胺預(yù)聚物為原料，以金屬離子為納米誘導(dǎo)劑，通過納米誘導(dǎo)自組裝實(shí)現(xiàn)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(jīng)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(fā)明的金屬離子優(yōu)選為Fe2+，F(xiàn)e3+，Cu2+，Co2+，或者Ni4+中的任意一種。
本發(fā)明上述制備過程中的脫氧方法采用的是超聲與通惰性氣體相結(jié)合的脫氧方法，其中惰性氣體優(yōu)選氮?dú)狻鍤饣蛘吆狻?br> 本發(fā)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(dòng)態(tài)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，大于+32mV；粒徑分布窄、粒徑在30～80nm可控。
該發(fā)明合成方法簡單，合成工藝綠色環(huán)保，通過調(diào)控聚乙烯亞胺預(yù)聚物的分子量、金屬離子的種類、聚乙烯亞胺預(yù)聚物與金屬離子的比例和反應(yīng)時(shí)間實(shí)現(xiàn)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。
由于本發(fā)明采用金屬離子誘導(dǎo)聚乙烯亞胺預(yù)聚物自組裝來實(shí)現(xiàn)，制備過程中不需使用任何引發(fā)劑和乳化劑，所的納米凝膠純凈，產(chǎn)品的儲(chǔ)存穩(wěn)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(yī)藥及其他方面的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。


圖1是聚乙烯亞胺預(yù)聚物的動(dòng)態(tài)光散射(DLS)譜圖(橫軸代表粒徑(nm)，縱軸代表強(qiáng)度，曲線代表粒徑分布)圖2是實(shí)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(qiáng)度，曲線代表粒徑分布)圖3是實(shí)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(qiáng)度，曲線代表粒徑分布)圖4是實(shí)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(qiáng)度，曲線代表粒徑分布)圖5是反應(yīng)時(shí)間與聚乙烯亞胺納米凝膠粒徑的關(guān)系圖(橫軸代表時(shí)間(h)，縱軸代表產(chǎn)物粒徑(nm)，曲線表示反應(yīng)時(shí)間與產(chǎn)物粒徑的關(guān)系)圖6是聚乙烯亞胺預(yù)聚物與金屬離子的不同配比對產(chǎn)物粒徑的影響圖(橫軸代表聚乙烯亞胺預(yù)聚物與金屬離子的投料比，縱軸代表產(chǎn)物粒徑(nm)，曲線表示投料比與產(chǎn)物粒徑的關(guān)系)具體實(shí)施方式
(一)試劑配制1、聚乙烯亞胺溶液稱取一定量純的聚乙烯亞胺溶于純凈水中，稀釋，定溶，使其為所需濃度；過濾，置于冰箱中備用。
2、金屬離子(Mn+)溶液取一定體積的純凈水，用酸將其pH值調(diào)為酸性，將一定量的金屬鹽溶于其中，稀釋，使其濃度為1～10g/L，脫氧，過濾待用。
(二)實(shí)驗(yàn)步驟取一定量濃度的聚乙烯亞胺水溶液于反應(yīng)瓶中，脫氧，按照不同的比例，快速加入相應(yīng)量的金屬離子水溶液，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)并取樣，用動(dòng)態(tài)光散射儀監(jiān)測其粒徑、粒徑分布。反應(yīng)完全后，純化，除去體系中殘留反應(yīng)物而得聚乙烯亞胺納米凝膠，用動(dòng)態(tài)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(yīng)物氧化變質(zhì)；調(diào)節(jié)pH，是防止金屬離子被水解，從而影響反應(yīng)的進(jìn)行。
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述原料聚乙烯亞胺，分子量600～10000，Aldrich產(chǎn)品，濃度1～30g/L；FeCl2，Cu(NO3)2，F(xiàn)eCl3，濃度1～10g/L；鹽酸；純凈水實(shí)施例1取5mL，濃度為1g/L，分子量為600的聚乙烯亞胺水溶液于反應(yīng)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?cái)嚢璺磻?yīng)1天，除去未反應(yīng)的反應(yīng)物，用動(dòng)態(tài)光散射測得產(chǎn)物的粒徑為48nm，多分散系數(shù)為0.17，Zeta電位為32mV。
實(shí)施例2取5mL，濃度為6.4g/L，分子量為1200聚乙烯亞胺水溶液于反應(yīng)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?cái)嚢璺磻?yīng)1天，除去未反應(yīng)的反應(yīng)物，用動(dòng)態(tài)光散射測得產(chǎn)物的粒徑為71nm，多分散系數(shù)為0.13，Zeta電位為33mV(附圖3)。
實(shí)施例3取8mL，濃度為6.4g/L，分子量為2000聚乙烯亞胺水溶液于反應(yīng)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?cái)嚢璺磻?yīng)1天，除去未反應(yīng)的反應(yīng)物，用動(dòng)態(tài)光散射測得產(chǎn)物的粒徑為30nm，多分散系數(shù)為0.27，Zeta電位為32mV(附圖4)。
實(shí)施例4取5mL，濃度為6.4g/L，分子量為3600聚乙烯亞胺水溶液于反應(yīng)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?cái)嚢璺磻?yīng)1天，除去未反應(yīng)的反應(yīng)物，用動(dòng)態(tài)光散射測得產(chǎn)物的粒徑為45nm，多分散系數(shù)為0.20，Zeta電位為34mV。
實(shí)施例5取5mL濃度為25.5g/L，分子量為5000聚乙烯亞胺水溶液于反應(yīng)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?cái)嚢璺磻?yīng)1天，除去未反應(yīng)的反應(yīng)物，用動(dòng)態(tài)光散射測得產(chǎn)物的粒徑為61nm，多分散系數(shù)為0.18，Zeta電位為32mV。
實(shí)施例6取5mL，濃度為40g/L，分子量為6000，聚乙烯亞胺水溶液于反應(yīng)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?cái)嚢璺磻?yīng)1天，除去未反應(yīng)的反應(yīng)物，用動(dòng)態(tài)光散射測得產(chǎn)物的粒徑為75nm，多分散系數(shù)為0.16，Zeta電位為35mV。
實(shí)施例7取5mL，濃度為6.4g/L，分子量為10000聚乙烯亞胺水溶液于反應(yīng)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?cái)嚢璺磻?yīng)1天，除去未反應(yīng)的反應(yīng)物，用動(dòng)態(tài)光散射測得產(chǎn)物的粒徑為42nm，多分散系數(shù)為0.19，Zeta電位為34mV。
實(shí)施例8取5mL，濃度為20g/L，分子量為10000聚乙烯亞胺水溶液于反應(yīng)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?cái)嚢璺磻?yīng)1天，除去未反應(yīng)的反應(yīng)物，用動(dòng)態(tài)光散射測得產(chǎn)物的粒徑為75nm，多分散系數(shù)為0.14，Zeta電位為35mV。
上述實(shí)施例中所使用的反應(yīng)器為一般的玻璃反應(yīng)瓶，反應(yīng)體系以電磁攪拌器攪拌，所有反應(yīng)在常溫下進(jìn)行。
本發(fā)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。按照本方法制備的的聚乙烯亞胺納米凝膠，其粒徑可以在30～90nm范圍內(nèi)精確控制，多分散系數(shù)在0.13～0.28之間，Zeta電位大于+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(dòng)態(tài)光散射(DLS)測試，測試溫度為25℃，入射激光波長為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(shí)施例僅用以說明本發(fā)明但并不局限于此，應(yīng)該理解在不脫離本發(fā)明的精神范圍內(nèi)還可有多種變通或替換方案。
權(quán)利要求
1.一種聚乙烯亞胺納米凝膠的制備方法，其特征在于將濃度為1g/L～30g/L的聚乙烯亞胺溶液與經(jīng)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(quán)利要求1所述的聚乙烯亞胺納米凝膠的制備方法，其特征在于金屬離子為Fe2+，F(xiàn)e3+，Cu2+，Co2+或者Ni4+中的任意一種。
3.如權(quán)利要求1所述的聚乙烯亞胺納米凝膠的制備方法，其特征在于脫氧方法采用的是超聲與通惰性氣體相結(jié)合的方法。
4.如權(quán)利要求3所述的聚乙烯亞胺納米凝膠的制備方法，其特征在于惰性氣體為氮?dú)?、氬氣或者氦氣?br> 5.如權(quán)利要求1所述的聚乙烯亞胺納米凝膠的制備方法，其特征在于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(fā)明提供一種納米藥物載體及納米基因載體的制備方法，尤其是一種聚乙烯亞胺納米凝膠的制備方法，屬于納米生物醫(yī)藥技術(shù)領(lǐng)域。將聚乙烯亞胺水溶液于反應(yīng)瓶中，脫氧，按照不同的比例，快速加入相應(yīng)量的金屬離子水溶液，反應(yīng)完全后，純化，除去體系中殘留反應(yīng)物而得聚乙烯亞胺納米凝膠。本發(fā)明克服已有技術(shù)的缺陷，得到的聚乙烯亞胺納米凝膠用動(dòng)態(tài)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，大于+32mV；粒徑分布窄、粒徑在30～80nm可控。該發(fā)明合成方法簡單，合成工藝綠色環(huán)保，制備過程中不需使用任何引發(fā)劑和乳化劑，所的納米凝膠純凈，產(chǎn)品的儲(chǔ)存穩(wěn)定性和分散性極佳，合成成本較低，為其生物醫(yī)藥及其他方面的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
文檔編號(hào)C08L39/02GK1951982SQ20061011727
公開日2007年4月25日 申請日期2006年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月19日
發(fā)明者余家會(huì), 張淑彥, 羅淑芳, 劉順英, 俞磊 申請人:華東師范大學(xué)