一種含乳糖酸修飾的多壁碳納米管復(fù)合材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種含乳糖酸修飾的多壁碳納米管復(fù)合材料的制備方法，包括：將CNT分散在溶劑中，加入EDC活化，然后加入PEI溶液，在常溫反應(yīng)12-24h，透析，冷凍干燥，得到CNT-PEI；將LA溶解在磷酸鹽緩沖液中，加入EDC、NHS活化，加入NH2-mPEG-COOH，常溫下，反應(yīng)12-24h，透析，冷凍干燥，得到PEG-LA；將上述CNT-PEI溶于水中，加入FITC溶液；將上述PEG-LA加入EDC、NHS活化，加入CNT-PEI溶液，反應(yīng)得到CNT-PEI-FI-PEG-LA，加入三乙胺混合，加入乙酸酐，室溫下反應(yīng)，透析，冷凍干燥，即得。本發(fā)明的制備過程簡單，實(shí)驗(yàn)條件為常溫常壓，易于操作。
【專利說明】一種含乳糖酸修飾的多壁碳納米管復(fù)合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于碳納米管復(fù)合材料的制備領(lǐng)域，特別涉及一種含乳糖酸修飾的多壁碳納米管復(fù)合材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]1991年日本科學(xué)家飯島教授首次從顯微鏡中發(fā)現(xiàn)了碳納米管(CNTs)，1992年Ebbesn等提出了碳納米管的實(shí)驗(yàn)室規(guī)模生產(chǎn)的方法，碳納米管被廣泛應(yīng)用于成為各種生物材料的載體，比如化療藥物、診斷試劑、DNA、SiRNA、蛋白和多肽，以及腫瘤的熱療等。由于制備技術(shù)的日益完整與低成本化合成技術(shù)的成熟，對碳納米管的研究到達(dá)了新的高度。碳納米管的結(jié)構(gòu)決定了它的功能與用途。碳納米管由于其獨(dú)特的性質(zhì)，在生物、化學(xué)、材料等方面都表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。但由于碳納米管存在容易積聚，難以分散的特點(diǎn)，對碳納米管的研究也有待進(jìn)一步摸索。作為一種新型的納米級別材料，碳納米管在生物應(yīng)用方面表現(xiàn)出了良好的潛能，由于碳納米管能夠攜帶藥物分子進(jìn)入細(xì)胞，并通過對碳納米管表明連接靶向分子，特異性地靶向目標(biāo)細(xì)胞，從而降低常規(guī)的毒副作用。因此碳納米管很可能成為未來抗腫瘤藥物的理想載體，目前在基因、藥物、蛋白載體方面已經(jīng)獲得廣泛的研究。
[0003]聚乙烯亞胺(Polyethyleneimine, PEI)是一種帶正電荷的高分子聚電解質(zhì)材料，分為直連型和超支化型兩種，由于氨基的存在，使得它同時(shí)也具有很強(qiáng)的給電子能力，能對金屬離子具有良好的分離、富集性能，這與PEI對金屬離子的螯合作用有關(guān)，因此PEI已被廣泛應(yīng)用于金屬離子的分離吸附、環(huán)境保護(hù)等研究領(lǐng)域與方向。
[0004]聚乙烯亞胺(PEI)同時(shí)也是一種高效的非病毒基因載體，它所具有的多個(gè)氨基使得PEI具有非常高的轉(zhuǎn)染效率。有研究結(jié)果表明，PEI的轉(zhuǎn)染效率隨著其分子質(zhì)量的增加而增加，但是其分子毒性也相應(yīng)增加，因此限制了 PEI的應(yīng)用。因此，有必要對聚乙烯亞胺進(jìn)行表面改性，一方面降低其細(xì)胞毒性；另一方面賦予PEI以新的功能，拓寬其應(yīng)用范圍。
[0005]乳糖酸是指乳糖上的端羥基被羧基取代所生成的酸。乳糖酸本身即存在于人體中，其強(qiáng)力的抗氧化作用，早已應(yīng)用在器官移植中以防止器官受到自由基的傷害，增加了器官的保存性。因此，在醫(yī)學(xué)美容方面，乳糖酸亦被應(yīng)用于抗老化保養(yǎng)上，可避免細(xì)胞膜受到氧化破壞，效果與左旋維他命C和葡萄糖酸相同。此外乳糖酸表面的半乳糖基團(tuán)還能特異性識別肝組織上的唾液酸糖蛋白受體。為復(fù)合材料主動(dòng)識別特異組織提供可能性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種含乳糖酸修飾的多壁碳納米管復(fù)合材料的制備方法，該發(fā)明采用化學(xué)鍵合的方法，合成含乳糖酸的多壁碳納米管復(fù)合材料，操作簡單，實(shí)驗(yàn)條件溫和；所得材料可作為藥物的負(fù)載及緩釋。
[0007]本發(fā)明的一種含乳糖酸修飾的多壁碳納米管復(fù)合材料的制備方法，包括:
[0008](I)將多壁碳納米管CNT分散在溶劑中，加入EDC活化2_3h，然后加入聚乙烯亞胺PEI溶液， 在常溫條件下反應(yīng)12-24h，透析，冷凍干燥，得到CNT-PEI ;其中多壁碳納米管與PEI的質(zhì)量比為1:1-1:2 ；
[0009](2)將乳糖酸LA溶解在磷酸鹽緩沖液中，加入EDC、NHS活化2_3h，加入NH2-mPEG-C00H,在常溫條件下，反應(yīng)12_24h，透析，冷凍干燥，得到PEG-LA ;乳糖酸與EDC、DHS的摩爾比為1:1:1 ；
[0010](3)將上述CNT-PEI溶于水中，加入異硫氰酸熒光素FITC溶液；其中CNT-PEI與FITC的摩爾比為1:10~1:20 ;
[0011](4)將上述PEG-LA加入EDC、NHS活化2_3h，然后加入步驟(3)溶液，常溫條件下，反應(yīng) 12-24h，得到 CNT-PE1-F1-PEG-LA ;其中 CNT-PEI 與 PEG-LA 的摩爾比為 1:10-1:20 ；
[0012](5)將上述CNT-PE1-F1-PEG-LA中，加入三乙胺混合，然后加入乙酸酐，室溫條件下反應(yīng)12-24h，透析，冷凍干燥，即得含乳糖酸修飾的多壁碳納米管復(fù)合材料。
[0013]所述步驟(1)中溶劑為二甲基亞砜；PEI溶液的溶劑為二甲基亞砜。
[0014]所述步驟(1)中CNT和EDC的質(zhì)量比為1-3:1。
[0015]所述步驟⑵中磷酸鹽緩沖液的pH值為5-6。
[0016]所述步驟(2)中乳糖酸與EDC、NHS的摩爾比為1:1:1。
[0017]所述步驟(3)中FITC溶液的溶劑為二甲基亞砜。
[0018]所述步驟(4)中PEG-LA、EDC、NHS 的摩爾比為 1:1:1-1:10:10。
[0019]所述步驟(5)中加入三乙胺混合時(shí)間為15_30min。
[0020]所述步驟(5)中CNT-PE1-F1-PEG-LA中氨基與乙酸酐的摩爾比為1:5-1:10。
[0021]所述步驟⑴、⑵、(5)中透析為采用透析袋，先在pH = 6-7的緩沖液中透析，再在水中透析。
[0022]有益.效果
[0023](I)本發(fā)明采用化學(xué)鍵合的方法，合成含乳糖酸的多壁碳納米管復(fù)合材料，制備方法操作簡單、實(shí)驗(yàn)條件溫和；
[0024](2)本發(fā)明的多壁碳納米管復(fù)合材料克服了碳納米管分散性差的缺陷，通過乳糖酸及乙酰化的修飾，降低了 PEI的毒性并改善材料的生物相容性，具有應(yīng)用其做后續(xù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)分析的潛力；
[0025](3)含乳糖酸的多壁碳納米管復(fù)合材料可以用作藥物的負(fù)載及緩釋，特定組織的定向輸送。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為實(shí)施例1所得的含乳糖酸的多壁碳納米管復(fù)合材料的投射電鏡照片；
[0027]圖2 為實(shí)施例 2 所得的 CNT-PE1、PEG-LA 及含 CNT-PE1-F1-PEG-LA 的 1H-NMR 圖譜；其中 a 為 CNT-PE1、b 為 PEG-LA、c 為 CNT-PE1-F1-PEG-LA ；
[0028]圖3 為實(shí)施例 3 所得的 CNT-PE1、PEG-LA 及含 CNT-PE1-F1-PEG-LA 的 UV-Vis 圖
-1'Tfe1曰；
[0029]圖4 為實(shí)施例 4 所得的 CNT-PE1、PEG-LA 及含 CNT-PE1-F1-PEG-LA 的 TGA 分析?！揪唧w實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0031]實(shí)施例1
[0032](I)將羧基化的CNT (IOOmg)，溶解在20mL DMSO中，然后加入EDC (48mg)活化攪拌反應(yīng)3h。在攪拌的情況下，逐滴加入IOmL含PEI (150mg)的DMSO溶液，在室溫狀態(tài)下超聲攪拌反應(yīng)24h。最后將反應(yīng)溶液放入透析袋(MW= 100, 000)中，用透析法將未反應(yīng)的雜質(zhì)及副產(chǎn)物除去，先用PBS緩沖液透析2次，每次2L，再用蒸餾水透析7次。最后將產(chǎn)物冷凍干燥后獲得CNT-PEI。
[0033](2)稱取33mgLA于磷酸緩沖液中加入11.5mgEDC、6.9mgNHS活化三小時(shí)，加入120mgNH2-mPEG-C00H，攪拌24h，最后將反應(yīng)溶液放入透析袋(MW= 1,000)中，用透析法將未反應(yīng)的雜質(zhì)及副產(chǎn)物除去，先用PBS緩沖液透析2次，每次2L，再用蒸餾水透析7次。最后將產(chǎn)物冷凍干燥。
[0034](3)稱取 40mgCNT-PEI 于水中加入 1.4mgFITC 的 DMSO 溶液，另稱取 18mgPEG_LA 于水中加入14mgEDC、8.6mgNHS活化三小時(shí)，之后加入CNT-PEI溶液中，攪拌反應(yīng)24h后，加入360ul三乙胺，半小時(shí)后加240ul乙酸酐。攪拌反應(yīng)24h。最后將反應(yīng)溶液放入透析袋(MW=8，000~14，000)中，用透析法將未反應(yīng)的雜質(zhì)及副產(chǎn)物除去，先用PBS緩沖液透析2次，每次2L，再用蒸餾水透析7次。最后將產(chǎn)物冷凍干燥。
[0035](4)對最終產(chǎn)物 的TEM表征如圖1所示，可以看出多壁碳納米管經(jīng)過多功能修飾過后依然保持其中空管狀結(jié)構(gòu)，即修飾僅發(fā)生在碳納米管的表面，并不改變碳納米管本身的結(jié)構(gòu)。
[0036]實(shí)施例2
[0037](I)將羧基化的CNT (360mg)，溶解在40mL DMSO中，然后加入EDC (120mg)活化攪拌反應(yīng)3h。在攪拌的情況下，逐滴加入20mL含PEI (450mg)的DMSO溶液，在室溫狀態(tài)下超聲攪拌反應(yīng)24h。最后將反應(yīng)溶液放入透析袋(MW= 100, 000)中，用透析法將未反應(yīng)的雜質(zhì)及副產(chǎn)物除去，先用PBS緩沖液透析2次，每次2L，再用蒸餾水透析7次。最后將產(chǎn)物冷凍干燥后獲得CNT-PEI。
[0038](2)稱取23mgLA于磷酸緩沖液中加入8.0ImgEDC,4.8mgNHS活化三小時(shí)，加入100mgNH2-mPEG-C00H，攪拌24h，最后將反應(yīng)溶液放入透析袋(MW= 1,000)中，用透析法將未反應(yīng)的雜質(zhì)及副產(chǎn)物除去，先用PBS緩沖液透析2次，每次2L，再用蒸餾水透析7次。最后將產(chǎn)物冷凍干燥。
[0039](3)稱取 20mgCNT-PEI 于水中加入 0.6mgFITC 的 DMSO 溶液，另稱取 33mgPEG_LA 于水中加入10mgEDC、6.3mgNHS活化三小時(shí)，之后加入CNT-PEI溶液中，攪拌反應(yīng)24h后，加入240ul三乙胺，半小時(shí)后加130ul乙酸酐。攪拌反應(yīng)24h。最后將反應(yīng)溶液放入透析袋(MW=8，000~14，000)中，用透析法將未反應(yīng)的雜質(zhì)及副產(chǎn)物除去，先用PBS緩沖液透析2次，每次2L，再用蒸餾水透析7次。最后將產(chǎn)物冷凍干燥。
[0040](4) CNT-PE1、PEG-LA, CNT-PE1-F1-PEG-LA 的 1H-NMR 圖譜如圖 2 所示，圖 2_a 中的δ = 2.37~3.31ppm為PEI上的氨基質(zhì)子峰；圖2_b中的δ = 3.4~3.6ppm之間，為NH2-mPEG-C00H中聚乙二醇中的氫原子，δ = 3.9ppm處，為LA中特異性的氫原子，圖2_c與圖2-b相比，在δ = 2.37~3.31ppm出多了許多質(zhì)子峰，表明CNT-PEI和PEG-LA已經(jīng)成功結(jié)合，進(jìn)一步進(jìn)行積分運(yùn)算，每分子PEI上大約有10個(gè)PEG-LA。
[0041]實(shí)施例3
[0042](I)將羧基化的CNT (50mg)，溶解在IOmL DMSO中，然后加入EDC (33mg)活化攪拌反應(yīng)3h。在攪拌的情況下，逐滴加入IOmL含PEI (75mg)的DMSO溶液，在室溫狀態(tài)下超聲攪拌反應(yīng)24h。最后將反應(yīng)溶液放入透析袋(MW= 100, 000)中，用透析法將未反應(yīng)的雜質(zhì)及副產(chǎn)物除去，先用PBS緩沖液透析2次，每次2L，再用蒸餾水透析7次。最后將產(chǎn)物冷凍干燥后獲得CNT-PEI。
[0043](2)稱取40mgLA于磷酸緩沖液中加入20mgEDC、12mgNHS活化三小時(shí)，加入150mgNH2-mPEG-C00H，攪拌24h，最后將反應(yīng)溶液放入透析袋(MW= 1,000)中，用透析法將未反應(yīng)的雜質(zhì)及副產(chǎn)物除去，先用PBS緩沖液透析2次，每次2L，再用蒸餾水透析7次。最后將產(chǎn)物冷凍干燥。
[0044](3)稱取30mgCNT-PEI于水中加入ImgFITC的DMSO溶液，另稱取23mgPEG_LA于水中加入15.3mgEDCUImgNHS活化三小時(shí)，之后加入CNT-PEI溶液中，攪拌反應(yīng)24h后，加入300ul三乙胺，半小時(shí)后加200ul乙酸酐。攪拌反應(yīng)24h。最后將反應(yīng)溶液放入透析袋(MW = 8，000~14，000)中，用透析法將未反應(yīng)的雜質(zhì)及副產(chǎn)物除去，先用PBS緩沖液透析2次，每次2L，再用蒸餾水透析7次。最后將產(chǎn)物冷凍干燥。
[0045](4)CNT-PE1、PEG-LA、CNT-PE1-F1-PEG-LA 的 UV-Vis 圖譜如圖 3 所示，CNT-PE1-F1-PEG-LA在50Inm處存在吸收峰，該吸收峰為FITC的特征吸收峰，說明FITC已經(jīng)成功接入到碳納米管復(fù)合材料中。
[0046]實(shí)施例4
[0047](I)將羧基化的CNT (70mg)，溶解在20mL DMSO中，然后加入EDC (30mg)活化攪拌反應(yīng)3h。在攪拌的情況下，逐滴加入IOmL含PEI (IOOmg)的DMSO溶液，在室溫狀態(tài)下超聲攪拌反應(yīng)24h。最后將反應(yīng)溶液放入透析袋(MW= 100, 000)中，用透析法將未反應(yīng)的雜質(zhì)及副產(chǎn)物除去，先用PBS緩沖液透析2次，每次2L，再用蒸餾水透析7次。最后將產(chǎn)物冷凍干燥后獲得CNT-PEI。
[0048](2)稱取54mgLA于磷酸緩沖液中加入27mgEDC、21.3mgNHS活化三小時(shí)，加入202mgNH2-mPEG-C00H，攪拌24h，最后將反應(yīng)溶液放入透析袋(MW= 1,000)中，用透析法將未反應(yīng)的雜質(zhì)及副產(chǎn)物除去，先用PBS緩沖液透析2次，每次2L，再用蒸餾水透析7次。最后將產(chǎn)物冷凍干燥。
[0049](3)稱取 20mgCNT-PEI 于水中加入 1.4mgFITC 的 DMSO 溶液，另稱取 IlmgPEG-LA 于水中加入llmgEDC、7.3mgNHS活化三小時(shí)，之后加入CNT-PEI溶液中，攪拌反應(yīng)24h后，加入180ul三乙胺，半小時(shí)后加140ul乙酸酐。攪拌反應(yīng)24h。最后將反應(yīng)溶液放入透析袋(MW=8，000~14，000)中，用透析法將未反應(yīng)的雜質(zhì)及副產(chǎn)物除去，先用PBS緩沖液透析2次，每次2L，再用蒸餾水透析7次。最后將產(chǎn)物冷凍干燥。
[0050] (4) CNT-PE1、PEG-LA, CNT-PE1-F1-PEG-LA 的 TGA 圖譜如圖 4 所示，選取 420 度為計(jì)算溫度，修飾在碳納米管表面的PEI約為30%，PEF-LA約為14%。
【權(quán)利要求】
1.一種含乳糖酸修飾的多壁碳納米管復(fù)合材料的制備方法，包括: (1)將多壁碳納米管CNT分散在溶劑中，加入EDC活化2-3h，然后加入聚乙烯亞胺PEI溶液，在常溫條件下反應(yīng)12-24h，透析，冷凍干燥，得到CNT-PEI ;其中多壁碳納米管與PEI的質(zhì)量比為1:1-1:2; (2)將乳糖酸LA溶解在磷酸鹽緩沖液中，加入EDC、NHS活化2-3h，加入NH2-mPEG-COOH，在常溫條件下，反應(yīng)12-24h，透析，冷凍干燥，得到PEG-LA ； (3)將上述CNT-PEI溶于水中，加入異硫氰酸熒光素FITC溶液；其中CNT-PEI與FITC的摩爾比為1:10~1:20 ; (4)將上述PEG-LA加入EDC、NHS活化2-3h，然后加入步驟(3)溶液，常溫條件下，反應(yīng)12-24h，得到 CNT-PE1-F1-PEG-LA ;其中 CNT-PEI 與 PEG-LA 的摩爾比為 1:10-1:20 ； (5)將上述CNT-PE1-F1-PEG-LA中，加入三乙胺混合，然后加入乙酸酐，室溫條件下反應(yīng)12-24h，透析，冷凍干燥，即得含乳糖酸修飾的多壁碳納米管復(fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含乳糖酸修飾的多壁碳納米管復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述步驟(1)中溶劑為二甲基亞砜；PEI溶液的溶劑為二甲基亞砜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含乳糖酸修飾的多壁碳納米管復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述步驟(1)中CNT和EDC的質(zhì)量比為1-3:1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含乳糖酸修飾的多壁碳納米管復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述步驟(2)中磷酸鹽緩沖液的pH值為5-6。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含乳糖酸修飾的多壁碳納米管復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述步驟⑵中乳糖酸與EDC、NHS的摩爾比為1:1:1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含乳糖酸修飾的多壁碳納米管復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述步驟(3)中FITC溶液的溶劑為二甲基亞砜。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含乳糖酸修飾的多壁碳納米管復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述步驟(4)中PEG-LA、EDC、NHS的摩爾比為1:1:1-1:10:10。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含乳糖酸修飾的多壁碳納米管復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述步驟(5)中加入三乙胺混合時(shí)間為15-30min。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含乳糖酸修飾的多壁碳納米管復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述步驟(5)中CNT-PE1-F1-PEG-LA中氨基與乙酸酐的摩爾比為1:5_1:10。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含乳糖酸修飾的多壁碳納米管復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述步驟(1)、(2)、(5)中透析為采用透析袋，先在pH = 6-7的緩沖液中透析，再在水中透析。
【文檔編號】B82Y30/00GK103991858SQ201410222818
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月23日
【發(fā)明者】朱利民, 陶磊 申請人:東華大學(xué)