CN103920158A - 一种壳聚糖功能化金属有机骨架材料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种壳聚糖功能化金属有机骨架材料，包含至少一种金属离子和一种有机配体，其制备方法是以表面活性剂为模板，将一定比例的金属离子和有机配体在高温下利用反应釜进行水热反应制得或者采用微波法、超声法等制得，反应合成不同形状的金属有机骨架材料，并在合成后用生物相容性材料壳聚糖及其衍生物等进行修饰使其功能化；在合成纳米尺寸金属有机骨架和用壳聚糖及其衍生物进行修饰的过程中，可以将不同的药物分子负载到金属有机骨架内部骨架及外部壳聚糖大分子结构中。本发明的壳聚糖功能化纳米尺寸金属有机骨架材料能够应用于生物体内多种药物的靶向运输及药物的可控释放。

Description

一种壳聚糖功能化金属有机骨架材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种壳聚糖功能化金属有机骨架材料及其制备方法和应用，属于材料化学和生物医学领域。

背景技术

在生物医药领域，纳米材料应用于载药***具有很大的优势。首先，纳米材料具有大的比表面积，可以负载更多的药物分子；其次，纳米材料包载药物分子可以防止药物在运输的过程中降解、扩散，在实现靶向给药的同时降低了药物对体内其他部位的毒性；再者，包载药物分子的纳米材料通过内吞等机制进入细胞，可以增加药物对于生物膜的通透性，有利于药物的吸收及细胞内药效的发挥。因此目前已经有多种有机或者无机纳米材料被应用到载药的研究当中，其中，有机纳米材料具有生物相容性，能够负载多种药物分子，但是其可控释药的机制仍然有待研究，无机纳米材料比如多孔二氧化硅，由于其本身的多孔性和有序的网格结构，可以可控的负载及释放多种药物分子，但是，载药量相比有机纳米材料而言比较少。

金属有机骨架是一种新兴的由金属离子(或金属簇)和有机配体自组装而成的有机无机配位聚合物，同时兼顾传统有机、无机纳米材料的特征。金属有机骨架结构中的有机部分(比如羧酸配体、磷酸配体、咪唑类配体)具有生物相容性，能够负载大量的药物分子，而无机骨架部分则能够控制药物分子的释放。同时，金属有机骨架还具有高孔隙率、可调节孔径大小、易于功能化与修饰等优点。因此，金属有机骨架在载药方面成为了研究热点。目前，制约金属有机骨架在载药领域发展的关键因素有以下两点：第一，金属有机骨架在生理条件下大部分不稳定；第二，金属有机骨架对于生物体的毒性大小和生物相容程度并没有明确的结论。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种壳聚糖功能化金属有机骨架材料，以增加金属有机骨架在生理条件的稳定性，提高其生物相容性，同时还可以继续负载其他药物分子，达到既能增加负载药种类的效果，又能实现靶向输送药物、可控释药的目的。

本发明的另一目的是提供该壳聚糖功能化金属有机骨架材料的制备方法。

本发明的再一目的是提供该壳聚糖功能化金属有机骨架材料在药物负载中的应用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种壳聚糖功能化金属有机骨架材料，其金属有机骨架通过表面裸露的有机配体所含有的化学基团与壳聚糖大分子中含有的氨基基团发生缩合反应，将壳聚糖修饰到金属有机骨架表面。

一种壳聚糖功能化金属有机骨架材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)纳米尺寸金属有机骨架的合成：以表面活性剂为模板，以含有N或O能够提供孤电子对的原子的刚性配体为有机配体，以碱土金属元素，如Be、Mg、Ca、Sr；镧系金属元素，如Ce、Sm、Eu、Ho、Tb、Er；过渡金属元素，如Se、Y、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Re、Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Hg、In；两性元素元素，如Al、Ga、Sn、Pb、Sb、Bi中的一种或一种以上的金属元素的离子为金属离子，采用水热法或微波法或超声法进行合成；

(2)向步骤(1)制得的纳米尺寸金属有机骨架中滴加新鲜配置的EDC/NHS溶液，金属有机骨架与EDC/NHS溶液加入量的摩尔比为1：(1～1.5)，EDC/NHS溶液中，EDC和NHS的浓度均为3～8mmol/L；活化1～3小时之后，离心去除多余的EDC/NHS。将活化后的纳米尺寸金属有机骨架加入到质量分数为1％壳聚糖醋酸溶液中(壳聚糖的平均相对分子量的范围为5000～500000)，每10ml壳聚糖醋酸溶液中加入1～6ml金属有机骨架，在15～45℃发生反应，在电磁搅拌器上搅拌均匀，反应20～60分钟，反应之后经过固液分离、离心或者过滤，直接干燥或者在真空条件下干燥即得壳聚糖功能化纳米尺寸金属有机骨架材料；

步骤(1)中，所述表面活性剂为阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CATB)或阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(LAS)或高分子聚乙烯醇(PVA)、聚乙二醇、聚丙三醇；

步骤(1)中，所述有机配体为多元酸，如对苯二甲酸、草酸、琥珀酸、酒石酸等二羧酸；三苯胺三羧酸、苯三甲酸等三羧酸；

步骤(1)中，金属离子以可溶性盐的形式存在，如硝酸盐、醋酸盐；

步骤(1)中，纳米尺寸金属有机骨架的水热法的合成方法为：将有机配体、金属离子和表面活性剂模板按摩尔比为(0.1～0.5)：1：(1～2.5)加入到反应釜中，然后再加入N,N'-二甲基甲酰胺、乙醇或甲醇、去离子水按体积比为(5～1)：1：(0.1～0.5)组成的混合溶液，反应物中金属离子加入量与混合溶液的加入量的比为1：3～30(mol/ml)，在100～300℃下反应3～72小时，冷却，即得；

步骤(1)中，纳米尺寸金属有机骨架的微波法的合成方法为：将有机配体、金属离子和表面活性剂模板按摩尔比为(0.2～0.4)：1：(1～2.5)加入到N,N'-二甲基甲酰胺、乙醇或甲醇、去离子水按体积比为(5～1)：1：(0.1～0.5)组成的混合溶液中，金属离子加入量与混合溶液的摩尔比为：1：3～30，混匀，将混合体系用微波加热处理1min，停2min，再加热3min，微波加热功率为500～1000W，反应后用水洗、醇洗至少一次，水、醇：金属有机骨架混合溶液体积比为(10～500)：1。洗涤后的产物于真空中干燥或自然干燥即得。

步骤(1)，纳米尺寸金属有机骨架的超声法的合成方法为：将有机配体、金属离子和表面活性剂模板按摩尔比为(0.2～0.4)：1：(1～2.5)加入到N,N'-二甲基甲酰胺、乙醇或甲醇、去离子水按体积比为(5～1)：1：(0.1～0.5)组成的混合溶液中，金属离子加入量与混合溶液的摩尔比为：1：3～30，混匀，在30℃恒温水浴条件下超声30～180min，反应完成后进行离心分离，分离后的固体交替水洗、醇洗至少一次，水、醇：金属有机骨架混合溶液体积比为(10～500)：1。洗涤后的产物于真空中干燥或自然干燥。

上述壳聚糖功能化纳米尺寸金属有机骨架材料在药物负载中的应用。

表面活性剂作为封端剂，在合成纳米材料的过程中可以通过偶极-偶极相互作用或范德华力来降低表面能和反应体系中的总能量，从而控制晶体生长和促进特殊形貌的形成。在合成纳米尺寸金属有机骨架过程中，表面活性剂的加入既能够因为自身性质自组装形成各种有序分子模板，又可以利用其长分子链的位阻效应避免纳米尺寸金属有机骨架间的团聚，不仅能得到均一的晶体纳米材料，而且在形成晶体的过程中微米、纳米尺寸的金属有机骨架能稳定存在而不会聚集。各种反应条件的不同使得合成的金属有机骨架尺寸的不同及外在形貌的不同，如棒状、立方体、球状等规则的几何外形或者无定型形状。

在合成纳米尺寸金属有机骨架后，将药物分子修饰到其骨架中，同时，由于金属有机骨架表面会有裸露的有机配体所含有的化学基团比如羧基等，利用壳聚糖大分子含有的大量活泼的氨基基团，通过化学缩水缩合反应将壳聚糖修饰到金属有机骨架表面，在提高了金属有机骨架的稳定性、生物相容性及靶向性的同时，壳聚糖大分子可以同时负载另外一种药物分子，更好的达到治愈疾病的效果。

药物在体内以多种释放方式同时进行，其中主要以这种方式进行：

(1)负载药物的壳聚糖功能化的纳米尺寸金属有机骨架接上目标方向的靶分子，当与生理介质接触时，纳米粒降解、骨架结构分解之后，药物释放出来；

(2)表面吸附的药物及纳米层表面的药物溶解扩散到介质当中；

(3)溶解介质渗透纳米粒内部，药物从体系内部渗透出来。

载药率和包药率的计算方式如下：

精确量取负载两种药物的壳聚糖修饰金属有机骨架微球10ml，加入到250ml圆底烧瓶中，加入(0.1～1ml)盐酸和(0.1～5ml)的二甲基亚砜混合溶液，超声30～60分钟后药物充分溶解释放。过滤，滤液定容于250ml容量瓶中，分取溶液2ml然后用无水乙醇稀释1000倍，用分光光度计测其吸光度，与标准曲线比较求出其浓度，两种药物的包封率和载药率可用以下计算公式计算：

载药率＝W_c×100％/Wm，包药率＝W_c×100％/Wo

式中，Wo为加入药物的总量，W_c为药物被包裹入壳聚糖修饰金属有机骨架的量，Wm为壳聚糖修饰金属有机骨架所包裹药物的总重量。

本发明制备的壳聚糖功能化金属有机骨架材料的载药量约为5wt％～20wt％,包药率约为30wt％～70wt％。

本发明相对于现有技术具有如下有益效果：

(1)本发明的壳聚糖功能化纳米尺寸金属有机骨架材料将天然生物大分子壳聚糖及其衍生物通过化学反应修饰到金属有机骨架上，其中壳聚糖具有生物相容性和生物可降解性，是自然界存在的唯一碱性无毒多糖，壳聚糖纳米微粒具有附着在生物体粘膜表面的特性，尤其适应于粘膜药物的靶向输送等，在药物靶向运输及释放、抗凝血药物研发等医学领域广泛应用，将壳聚糖及其衍生物修饰到金属有机骨架使其功能化，可以在增加金属有机骨架在生理条件的稳定性、提高生物相容性的同时，又可以继续负载其他药物分子，达到既能增加负载药种类的效果，又能实现靶向输送药物、可控释药的目的。

(2)本发明的壳聚糖功能化纳米尺寸金属有机骨架材料的制备方法简单，制备条件易于控制和实现。

附图说明

图1为壳聚糖的分子结构式；

图2为壳聚糖/壳聚糖衍生物修饰表面具有羧酸基团的金属有机骨架示意图；

图3为壳聚糖/壳聚糖衍生物修饰表面具有羧酸基团的金属有机骨架负载两种药物分子示意图。

具体实施方式

结合实施例对本发明作进一步的说明，应该说明的是，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。

实施例1

将合成纳米尺寸金属有机骨架材料并负载抗肿瘤药物5-氟尿嘧啶，利用壳聚糖对金属有机骨架进行修饰使其具有更好的生物相容性及稳定性，之后负载上药物分子亚叶酸，使其更好的应用于***。选用4,4',4''-三羧基三苯胺为有机配体，利用晶体工程理论和化学自组装技术与金属元素Zn为节点来构筑系列不同形状的金属有机骨架，将5-氟尿嘧啶修饰到金属有机骨架之中。金属有机骨架表面的羧基基团用EDC活化后可连接带有氨基的壳聚糖，通过壳聚糖负载药物分子亚叶酸，具体步骤如下：

(1)水热法制备以锌为节点，4,4',4''-三羧基三苯胺为有机连接体的纳米尺寸金属有机骨架：

将4,4',4''-三羧基三苯胺(0.25mmol)和醋酸锌(1mmol)、0.5g CATB加入聚四氟乙烯釜衬中，然后加入15ml N,N'-二甲基甲酰胺和乙醇、去离子水按体积比为5：1：0.1组成的混合溶液，放入300℃烘箱中反应13小时，将其自然冷却，不同形貌的以锌为节点，以4,4',4''-三羧基三苯胺为有机连接体的纳米尺寸金属有机骨架晶体就会析出。

(2)5-氟尿嘧啶的负载：

取2mg的5-氟尿嘧啶溶于5ml合成的以金属Zn为节点，以4,4',4''-三羧基三苯胺为配体的纳米尺寸金属有机骨架溶液，微热使其溶解，然后放在超声仪中超声30min，使5-氟尿嘧啶进入金属有机骨架中。

(3)金属有机骨架的壳聚糖修饰及负载亚叶酸：

取36％的醋酸溶液将其稀释到2％，加壳聚糖于2％的醋酸溶液中，经过0.22μm的过滤膜过滤，制成质量浓度为1％的壳聚糖醋酸溶液。取5ml新鲜配置的3mM EDC/NHS溶液加入3ml负载5-氟尿嘧啶的以金属Zn为中心，以4,4',4''-三羧基三苯胺为配体的纳米尺寸金属有机骨架中活化2小时，之后离心，去除多余的EDC/NHS。将3ml活化后的负载5-氟尿嘧啶的以金属Zn为中心，以4,4',4''-三羧基三苯胺为配体的纳米尺寸金属有机骨架加入8ml含有壳聚糖醋酸溶液质量分数为1％的聚乙烯醇中，在电磁搅拌器上搅拌均匀35分钟，得到壳聚糖修饰的负载5-氟尿嘧啶的金属有机骨架；将4mg亚叶酸加入10ml壳聚糖修饰的负载5-氟尿嘧啶的金属有机骨架中，微热使其溶解，在超声仪中超声30分钟，使亚叶酸吸附到壳聚糖有机大分子中，得到同时负载抗肿瘤药物5-氟尿嘧啶和亚叶酸的以金属Zn为节点，以4,4',4''-三羧基三苯胺为配体的纳米尺寸金属有机骨架。

(4)载药率和包药率的计算

精确量取本实施例制备的负载两种药物的壳聚糖修饰金属有机骨架微球10ml，加入到250ml圆底烧瓶中，加入0.5ml盐酸和2.5ml的二甲基亚砜混合溶液，超声60分钟后药物充分溶解释放。过滤，滤液定容于250ml容量瓶中，分取溶液2ml然后用无水乙醇稀释1000倍，用分光光度计测其吸光度，与标准曲线比较求出其浓度，两种药物的包封率和载药率可用以下计算公式计算：

载药率＝W_c×100％/Wm，包药率＝W_c×100％/Wo

式中，Wo为加入药物的总量，W_c为药物被包裹入壳聚糖修饰金属有机骨架的量，Wm为壳聚糖修饰金属有机骨架所包裹药物的总重量。

本实施例的载药量约为10wt％,包药率约为30wt％。

实施例2

当药物治疗眼部疾病时，眼部被刺激后会产生大量泪液，将药物稀释并清除，使治疗效果比较差，用壳聚糖修饰的纳米尺寸金属有机骨架作为药物载体，由于壳聚糖纳米微粒具有附着在生物体粘膜表面的特性，因此可以提高纳米尺寸金属有机骨架的靶向性，使其负载的药物在眼部滞留的时间较长，有利于对眼部疾病的治疗。本实例将壳聚糖修饰的纳米尺寸金属有机骨架同时负载治疗原发性青光眼的药物马来酸噻吗洛尔和倍他洛尔，可将其用于治疗原发性青光眼。具体步骤如下：

(1)超声法制备以铜为节点，以三苯胺三羧酸为有机连接体的纳米尺寸金属有机骨架：

取三苯胺三羧酸(0.2mmol)、硝酸铜(1mmol)、0.4g CATB加入烧杯中，继续加15ml的N,N'-二甲基甲酰胺、乙醇和去离子水按体积比为1：1：0.5组成的混合溶液，搅拌混合均匀，放入在30℃恒温水浴条件下超声30分钟,超声功率为500W，反应完成后离心分离，交替水洗醇洗至少一次，得到以铜为节点，以三苯胺三羧酸为有机连接体的纳米尺寸金属有机骨架晶体。

(2)马来酸噻吗洛尔的负载：

取3mg的马来酸噻吗洛尔加入8ml合成的以金属Cu为节点，以三苯胺三羧酸为配体的纳米尺寸金属有机骨架溶液，微热使其溶解，然后放在超声仪中超声10分钟，使马来酸噻吗洛尔进入金属有机骨架中。

(3)金属有机骨架的壳聚糖修饰及负载倍他洛尔：

取36％的醋酸溶液将其稀释到2％，加壳聚糖于2％的醋酸溶液中，制成质量浓度为1％的壳聚糖醋酸溶液，取5ml新鲜配置的5mM EDC/NHS溶液加入5ml负载马来酸噻吗洛尔的以金属Cu为节点，以三苯胺三羧酸为配体的纳米尺寸金属有机骨架中活化1～3小时，之后离心，去除多余的EDC/NHS。取5ml负载马来酸噻吗洛尔的以金属Cu为节点，以三苯胺三羧酸为配体的纳米尺寸金属有机骨架加入10ml含有壳聚糖醋酸溶液质量分数为1％的聚乙烯醇中，在电磁搅拌器上搅拌均匀15～35分钟，得到壳聚糖修饰的负载马来酸噻吗洛尔的金属有机骨架；将3mg倍他洛尔加入10ml壳聚糖修饰的负载马来酸噻吗洛尔的金属有机骨架中，使其溶解，在超声仪中超声20分钟，使倍他洛尔吸附到壳聚糖有机大分子中，得到同时负载治疗青光眼药物马来酸噻吗洛尔和倍他洛尔的以金属Cu为中心，以三苯胺三羧酸为配体的纳米尺寸金属有机骨架。

(4)载药率和包药率的计算

方法同实施例1，本实施例的载药量约为12wt％,包药率约为35wt％。

实施例3

针对某些病菌感染，抗菌药物的联用可以有效的杀菌、减缓疾病症状。本实例针对变形杆菌感染，使合成的壳聚糖修饰的壳聚糖修饰后的金属Cu为节点，以对二苯甲酸为配体的纳米尺寸金属有机骨架同时负载抗菌药物氨苄青霉素和庆大霉素，可用于治疗变形杆菌感染。具体步骤如下：

(1)：微波法制备以金属Cu为节点，以对二苯甲酸为配体的纳米尺寸金属有机骨架：

取对二苯甲酸(0.3mmol)、硝酸铜(1mmol)、0.5g CATB、20ml的N,N'-二甲基甲酰胺、乙醇和去离子水按体积比为3：1：0.3组成的混合溶液，放入烧杯中，搅拌15min后，将混合体系用微波加热处理1min，停2分钟，再加热3分钟，微波加热功率为1000W，反应后醇洗，得到不同形貌的以铜为节点，以对二苯甲酸为有机连接体的纳米尺寸金属有机骨架。

(2)庆大霉素的负载：

取庆大霉素配成浓度为50mg/ml的溶液，将0.5ml加入5ml合成的以金属Cu为中心，以对二苯甲酸为配体的纳米尺寸金属有机骨架溶液，微热使其溶解，然后放在超声仪中超声10min，使庆大霉素进入金属有机骨架中。

(3)金属有机骨架的壳聚糖修饰及负载氨苄青霉素：

取36％的醋酸溶液将其稀释到2％，加壳聚糖于2％的醋酸溶液中，制成质量浓度为1％的壳聚糖醋酸溶液，取5ml新鲜配置的8mM EDC/NHS溶液加入3ml负载庆大霉素的以金属Cu为中心，以对二苯甲酸为配体的纳米尺寸金属有机骨架中活化1小时，之后离心，去除多余的EDC/NHS。取3ml负载庆大霉素的以金属Cu为中心，以对二苯甲酸为配体的纳米尺寸金属有机骨架在加入10ml含有壳聚糖醋酸溶液质量分数为1％的聚乙烯醇中，在电磁搅拌器上搅拌均匀35分钟，得到壳聚糖修饰的负载庆大霉素的金属有机骨架；将3mg氨苄青霉素加入8mL壳聚糖修饰的负载庆大霉素的金属有机骨架中，在超声仪中超声10min，使氨苄青霉素吸附到壳聚糖有机大分子中，得到同时负载抗菌药物氨苄青霉素和庆大霉素的以金属Cu为中心，以对二苯甲酸为配体的纳米尺寸金属有机骨架。

(4)载药率和包药率的计算

方法同实施例1，本实施例的载药量约为15wt％,包药率约为40wt％。

实施例4

鼻腔中的鼻粘膜具有丰富的血管，对鼻腔给药能够提高药物的吸收率。鼻腔给药由于吸收率高、起效快、简单方便等成为制剂领域热点之一。在生理条件下，鼻粘膜表面细胞蛋白具有负电荷，由于负载药物的壳聚糖修饰金属有机骨架表面由于带有正电荷，可以产生电吸附从而使负载药物的纳米粒穿过鼻粘膜上皮细胞进入人体循环。本实例将壳聚糖修饰的纳米尺寸金属有机骨架同时负载抗惊厥药物***(diazepam)和氯硝西泮(clonazepam)，可将其用于癫痫持续状态的急救。具体步骤如下：

(1)水热法制备以镉为节点，4,4',4''-三羧基三苯胺为有机连接体的纳米尺寸金属有机骨架：

将4,4',4''-三羧基三苯胺(0.25mmol)和硝酸镉(1mmol)、0.5g CATB加入聚四氟乙烯釜衬中，然后加入15ml N,N'-二甲基甲酰胺和甲醇、去离子水按体积比为3：1：0.3组成的混合溶液，放入300℃烘箱中反应3小时，将其自然冷却，不同形貌的以镉为节点，以4,4',4''-三羧基三苯胺为有机连接体的纳米尺寸金属有机骨架晶体就会析出。

(2)***的负载：

取1ml5mg/ml***加入5ml合成的以金属镉为中心，以4,4',4''-三羧基三苯胺为配体的纳米尺寸金属有机骨架溶液，微热使其溶解，然后放在超声仪中超声10分钟，使***进入金属有机骨架中。

(3)金属有机骨架的壳聚糖修饰及负载氯硝西泮：

取36％的醋酸溶液将其稀释到2％，加壳聚糖于2％的醋酸溶液中，制成质量浓度为1％的壳聚糖醋酸溶液，取5ml新鲜配置的5mM EDC/NHS溶液加入4ml负载***的以金属镉为中心，以4,4',4''-三羧基三苯胺为配体的纳米尺寸金属有机骨架中活化3小时，之后离心，去除多余的EDC/NHS。取4ml负载***的以金属镉为中心，以4,4',4''-三羧基三苯胺为配体的纳米尺寸金属有机骨架在一定的条件下加入10ml含有壳聚糖醋酸溶液质量分数为1％的聚乙烯醇中，在电磁搅拌器上搅拌均匀15分钟，得到壳聚糖修饰的负载***的金属有机骨架；将3mg氯硝西泮加入10ml壳聚糖修饰的负载***的金属有机骨架中，使其溶解，在超声仪中超声20分钟，使氯硝西泮吸附到壳聚糖有机大分子中，得到同时负载抗癫痫药物***和氯硝西泮的以金属镉为中心，以4,4',4''-三羧基三苯胺为配体的纳米尺寸金属有机骨架。

(4)载药率和包药率的计算

方法同实施例1，本实施例的载药量约为10wt％,包药率约为40wt％。

实施例5

氯吡格雷和阿司匹林联用可以治疗稳定型心绞痛及糖尿病，这已经被证明是安全和有效的。同时，这两种药品的联用能够降低血小板聚集率，可以抗血栓并预防心血管疾病的发生。但是阿司匹林在体内水解成水杨酸后对胃肠道粘膜有刺激作用，为降低胃肠道不良反应，提高药物疗效，将其包载到纳米微球里面可以有效降低药物副作用并且延长药物代谢时间。本实例将壳聚糖修饰的纳米尺寸金属有机骨架同时负载氯吡格雷和阿司匹林，可将其用于心绞痛及糖尿病的治疗及心血管疾病的预防。具体步骤如下：

(1)超声法制备以铁为节点，以苯三甲酸为有机连接体的纳米尺寸金属有机骨架：

取苯三甲酸(0.3mmol)、硝酸铁(1mmol)、0.5g CATB加入烧杯中，继续加15ml的N,N'-二甲基甲酰胺、乙醇和去离子水按体积比为3：1：0.3组成的混合溶液，搅拌混合均匀，放入在30℃恒温水浴条件下超声30分钟,超声功率为500W，反应完成后离心分离，交替水洗醇洗至少一次，得到以铁为节点，以苯三甲酸为有机连接体的纳米尺寸金属有机骨架晶体。

(2)氯吡格雷的负载：

取4mg氯吡格雷加入10ml合成的以金属Fe为中心，以苯三甲酸为配体的纳米尺寸金属有机骨架溶液，微热使其溶解，然后放在超声仪中超声10分钟，使氯吡格雷进入金属有机骨架中。

(3)金属有机骨架的壳聚糖修饰及负载阿司匹林：

取36％的醋酸溶液将其稀释到2％，加壳聚糖于2％的醋酸溶液中，制成质量浓度为1％的壳聚糖醋酸溶液，取5ml新鲜配置的3mM EDC/NHS溶液加入5ml负载氯吡格雷的以金属Fe为中心，以苯三甲酸为配体的纳米尺寸金属有机骨架中活化2小时，之后离心，去除多余的EDC/NHS。取5ml负载氯吡格雷的以金属Fe为中心，以苯三甲酸为配体的纳米尺寸金属有机骨架在一定的条件下加入15ml含有壳聚糖醋酸溶液质量分数为1％的聚乙烯醇中，在电磁搅拌器上搅拌均匀20分钟，得到壳聚糖修饰的负载氯吡格雷的金属有机骨架；将5mg阿司匹林加入10ml壳聚糖修饰的负载氯吡格雷的金属有机骨架中，使其溶解，在超声仪中超声20分钟，使阿司匹林吸附到壳聚糖有机大分子中，得到同时负载氯吡格雷和阿司匹林的以金属Fe为中心，以苯三甲酸为配体的纳米尺寸金属有机骨架。

(4)载药率和包药率的计算

方法同实施例1，本实施例的载药量为约15wt％,包药率约为60wt％。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种壳聚糖功能化金属有机骨架材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)纳米尺寸金属有机骨架的合成：以表面活性剂为模板，以含有N或O能够提供孤电子对的原子的刚性配体为有机配体，以碱土金属元素，镧系金属元素，过渡金属元素，两性元素中的一种或一种以上的金属元素的离子为金属离子，采用水热法或微波法或超声法进行合成；

(2)向步骤(1)制得的纳米尺寸金属有机骨架中滴加新鲜配置的EDC/NHS溶液，金属有机骨架与EDC/NHS溶液加入量的摩尔比为1：(1～1.5)，EDC/NHS溶液中，EDC和NHS的浓度均为3～8mmol/L；活化1～3小时之后，离心去除多余的EDC/NHS；将活化后的纳米尺寸金属有机骨架加入到含有壳聚糖醋酸溶液的质量分数为1％的聚乙烯醇溶液中，每10ml壳聚糖溶液中加入1～6ml金属有机骨架，在15～45℃发生反应，在电磁搅拌器上搅拌均匀反应20～60分钟，反应之后经过固液分离、离心或者过滤，直接干燥或者在真空条件下干燥即得壳聚糖功能化纳米尺寸金属有机骨架材料；

步骤(1)中，所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵或阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠或聚乙烯醇或聚乙二醇或聚丙三醇；

步骤(1)中，所述有机配体为对苯二甲酸、草酸、琥珀酸、酒石酸、三苯胺三羧酸或苯三甲酸；

步骤(1)中，所述碱土金属元素为Be、Mg、Ca、Sr；镧系金属元素为Ce、Sm、Eu、Ho、Tb、Er；过渡金属元素为Se、Y、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Re、Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Hg；两性元素元素为Al、Ga、Sn、Pb、Sb、Bi。

2.如权利要求1所述的一种壳聚糖功能化金属有机骨架材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，纳米尺寸金属有机骨架的水热法的合成方法为：将有机配体、金属离子和表面活性剂模板按摩尔比为(0.1～0.5)：1：(1～2.5)加入到反应釜中，然后再加入N,N'-二甲基甲酰胺、乙醇或甲醇、去离子水按体积比为(5～1)：1：(0.1～0.5)组成的混合溶液，反应物中金属离子加入量与混合溶液的加入量的比为1mol：3～30ml，在100～300℃下反应3～72小时，冷却，即得；

纳米尺寸金属有机骨架的微波法的合成方法为：将有机配体、金属离子和表面活性剂模板按摩尔比为(0.2～0.4)：1：(1～2.5)加入到N,N'-二甲基甲酰胺、乙醇或甲醇、去离子水按体积比为(5～1)：1：(0.1～0.5)组成的混合溶液中，金属离子加入量与混合溶液的加入量的比为1mol：3～30ml；将混合体系用微波加热处理1分钟，停2分钟，再加热3分钟，微波加热功率为500～1000W，反应后用水洗、醇洗至少一次，水、醇：金属有机骨架混合溶液体积比为(10～500)：1，洗涤后的产物于真空中干燥或自然干燥，即得；

纳米尺寸金属有机骨架的超声法的合成方法为：将有机配体、金属离子和表面活性剂模板按摩尔比为(0.2～0.4)：1：(1～2.5)加入到N,N'-二甲基甲酰胺、乙醇和去离子水按体积比为(5～1)：1：(0.1～0.5)组成的混合溶液中，金属离子加入量与混合溶液的加入量的比为1mol：3～30ml，混匀，在30℃恒温水浴条件下超声30～180min，反应完成后进行离心分离，分离后的固体交替水洗、醇洗至少一次，水、醇：金属有机骨架混合溶液体积比为(10～500)：1，洗涤后的产物于真空中干燥或自然干燥，即得。

3.权利要求1或2所述的制备方法制备得到的壳聚糖功能化金属有机骨架材料。

4.权利要求3所述的一种壳聚糖功能化金属有机骨架材料在药物负载中的应用。

5.如权利要求4所述的一种壳聚糖功能化金属有机骨架材料在药物负载中的应用，其特征在于，所述壳聚糖功能化纳米尺寸金属有机骨架材料在负载抗肿瘤药物5-氟尿嘧啶和亚叶酸中的应用。

6.如权利要求5所述的应用，其特征在于，应用方法为：

(1)水热法制备以锌为节点，4,4',4''-三羧基三苯胺为有机连接体的纳米尺寸金属有机骨架：

将0.25mmol4,4',4''-三羧基三苯胺和1mmol醋酸锌、0.5g CATB加入聚四氟乙烯釜衬中，然后加入15ml N,N'-二甲基甲酰胺和乙醇、去离子水按体积比为5：1：0.1组成的混合溶液，放入300℃烘箱中反应3小时，将其自然冷却，不同形貌的以锌为节点，以4,4',4''-三羧基三苯胺为有机连接体的纳米尺寸金属有机骨架晶体就会析出；

(2)5-氟尿嘧啶的负载：

取2mg的5-氟尿嘧啶溶于5ml合成的以金属Zn为节点，以4,4',4''-三羧基三苯胺为配体的纳米尺寸金属有机骨架，微热使其溶解，然后放在超声仪中超声30分钟，使5-氟尿嘧啶进入金属有机骨架中；

(3)金属有机骨架的壳聚糖修饰及负载亚叶酸：

取36％的醋酸溶液将其稀释到2％，加壳聚糖于2％的醋酸溶液中，经过0.22μm的过滤膜过滤，制成质量浓度为1％的壳聚糖醋酸溶液；取5ml新鲜配置的3～8mM EDC/NHS溶液加入3ml负载5-氟尿嘧啶的以金属Zn为中心，以4,4',4''-三羧基三苯胺为配体的纳米尺寸金属有机骨架中活化1～3小时，之后离心，去除多余的EDC/NHS；取3ml负载5-氟尿嘧啶的以金属Zn为中心，以4,4',4''-三羧基三苯胺为配体的纳米尺寸金属有机骨架加入8ml含有壳聚糖醋酸溶液质量分数为1％的聚乙烯醇中，在电磁搅拌器上搅拌均匀15～35分钟，得到壳聚糖修饰的负载5-氟尿嘧啶的金属有机骨架；将4mg亚叶酸加入10ml壳聚糖修饰的负载5-氟尿嘧啶的金属有机骨架中，微热使其溶解，在超声仪中超声30min，使亚叶酸吸附到壳聚糖有机大分子中，得到同时负载抗肿瘤药物5-氟尿嘧啶和亚叶酸的以金属Zn为节点，以4,4',4''-三羧基三苯胺为配体的纳米尺寸金属有机骨架。

7.如权利要求4所述的一种壳聚糖功能化金属有机骨架材料在药物负载中的应用，其特征在于，所述壳聚糖功能化纳米尺寸金属有机骨架材料在负载马来酸噻吗洛尔和倍他洛尔中的应用。

8.如权利要求4所述的一种壳聚糖功能化金属有机骨架材料在药物负载中的应用，其特征在于，所述壳聚糖功能化纳米尺寸金属有机骨架材料在负载氨苄青霉素和庆大霉素中的应用。

9.如权利要求4所述的一种壳聚糖功能化金属有机骨架材料在药物负载中的应用，其特征在于，所述壳聚糖功能化纳米尺寸金属有机骨架材料在负载***和氯硝西泮中的应用。

10.如权利要求4所述的一种壳聚糖功能化金属有机骨架材料在药物负载中的应用，其特征在于，所述壳聚糖功能化纳米尺寸金属有机骨架材料在负载氯吡格雷和阿司匹林中的应用。