CN104255744A - 一种释放亚甲基蓝二聚体的二氧化硅/磷酸八钙颗粒的制备方法 - Google Patents
一种释放亚甲基蓝二聚体的二氧化硅/磷酸八钙颗粒的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种释放亚甲基蓝二聚体的二氧化硅/磷酸八钙颗粒的制备方法,属于化工原料生产技术领域。在含水和乙醇的溶液中依次加入氨水、亚甲基蓝和正硅酸乙酯后搅拌4小时,经离心、乙醇洗涤后用乙醇配制成含亚甲基蓝的二氧化硅胶体溶液;再在含水和乙醇的溶液中加入柠檬酸、乙二胺四乙酸二钠、硝酸钙和磷酸氢二铵,将溶液的pH值调至9后再加入聚乙二醇并搅拌1小时,将含亚甲基蓝的二氧化硅胶体溶液倒入,搅拌3小时后,离心、洗涤并干燥后即得到释放亚甲基蓝二聚体的二氧化硅/磷酸八钙颗粒。本方法工艺简单、原料价格低且易于工业化生产。本方法制备得到的颗粒生物相容性好,易降解。亚甲基蓝主要以二聚体分子的形式自颗粒内部释放至溶液中,而且释放缓慢。
Description
技术领域
一种释放亚甲基蓝二聚体的二氧化硅/磷酸八钙颗粒的制备方法,属于化工原料制备方法领域。
背景技术
亚甲基蓝在不同领域被广泛采用,主要用于生物细胞染色后的荧光示踪和光敏氧化反应后产生单线态氧分子来灭菌等方面,也用于疟疾和***等疾病的治疗。
在水溶液中,亚甲基蓝分子往往以单体、二聚体和多聚体的形式存在,分子的聚集形态对其荧光性能、光敏氧化反应和氧化还原性能的影响非常显著。据Tardivo JP等人(Tardivo JP, Giglio AD, Oliveira CS, Gabrielli DS, Junqueira HC, Tada DB, Severino D, Turchiello RF, Baptista MS, Phtodiagnosis Photodynamic Therapy 2005; 2(3):175-191)和Seo SH等人(Seo SH, Kim BM, Joe A, Han HW, Chen X, Cheng Z, Jang ES, Biomaterials 2014; 35(10): 3309-3318)的研究报道亚甲基蓝单体和二聚体有不同的光化学反应路线,处于基态的亚甲基蓝单体分子受光激发后,通过与氧气分子交换能量后退激发返回基态,而氧气分子则转变为具有杀菌作用的单线态氧分子;而处于基态的亚甲基蓝二聚体分子通过分子内部电荷转移产生亚甲基蓝自由基,亚甲基蓝自由基可以与氧分子生成高反应活性的过氧分子,也可以生成其他的活性氧反应物(reactive oxygen species,ROS),包括高反应活性的羟基自由基。亚甲基蓝二聚体相比于亚甲基蓝单体分子来说,在去除含氧量低的肿瘤组织方面有明显优势。毕竟在固态的肿瘤组织中,氧的供应和消耗不平衡往往会导致氧气分子的含量较低。提高亚甲基蓝二聚体浓度可以通过增加溶液中亚甲基蓝浓度来实现,但是这会对正常组织的健康带来不利的影响。
亚甲基蓝在光作用下可以发生光敏化学反应从而可用于去除水体中的细菌,这在水产养殖领域有广泛的应用。在水体中定期投放亚甲基蓝可以及时杀害水体内的细菌,能有效保持水产物健康生长的水体环境。据Usacheva MN 等人(Usacheva MN, Teichert MC, Biel MA, Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology 2003; 71: 87-98)报道,相比于亚甲基蓝单体,亚甲基蓝二聚体倾向于在细胞表面聚集,在光激发作用下会产生更有效的光化学反应,进而显著提高灭菌效果。但是单纯依靠增加浓度来提供水体中亚甲基蓝二聚体的方法会对养殖的水产物的健康带来不利的影响,同时也会加深水体颜色,对水体的通透性等水体环境带来不利的影响。
如果亚甲基蓝分子以二聚体为主的方式自颗粒内释放至溶液中则会有效改善亚甲基蓝浓度增大带来的不利影响,而能够自颗粒内释放亚甲基蓝二聚体的研究尚未见报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种释放亚甲基蓝二聚体的二氧化硅/磷酸八钙颗粒的制备方法,为实现上述目的,本发明所采用的技术方案步骤如下:
(1)在含水和乙醇的混合溶液中,依次加入氨水、亚甲基蓝和正硅酸乙酯后搅拌反应4小时,离心并用乙醇洗涤沉降物后再用乙醇配制成含亚甲基蓝的二氧化硅胶体溶液;
(2)在含水和乙醇的混合溶液中,依次加入柠檬酸、乙二胺四乙酸二钠、硝酸钙和磷酸氢二铵后用氨水调节溶液的pH值至9,随后加入聚乙二醇,搅拌反应1小时后将步骤(1)制备得到的含亚甲基蓝的二氧化硅胶体溶液倒入,再搅拌反应3小时;
(3)将步骤(2)得到的反应溶液离心,并用乙醇洗涤沉降物后在70oC下干燥12小时,即得到释放亚甲基蓝二聚体的二氧化硅/磷酸八钙颗粒。
其中,步骤(1)中水、乙醇、氨水和正硅酸乙酯的体积比为26.74:5:0.72:1,亚甲基蓝的浓度为2.32毫摩尔每升。
步骤(2)中水和乙醇的体积比为3:1。柠檬酸的浓度为0.052~0.157毫摩尔每升,乙二胺四乙酸二钠与柠檬酸的摩尔比为1:9,最佳的为0.104毫摩尔每升。溶液中硝酸钙和磷酸氢二铵的浓度分别为0.0567毫摩尔每升和0.0349毫摩尔每升,硝酸钙添加量与步骤(1)中的正硅酸乙酯添加量的摩尔比为 0.68:1。聚乙二醇的分子量为400~6000,浓度为0.83~10微摩尔每升,最佳的聚乙二醇的分子量为2000,最佳的浓度为2.5微摩尔每升。当调节反应溶液的pH值至9时,溶液中的钙离子和磷酸根离子会生成磷酸八钙,在柠檬酸和聚乙二醇的协同作用下沉积至含亚甲基蓝的二氧化硅颗粒表面,进而制备得到释放亚甲基蓝二聚体的二氧化硅/磷酸八钙颗粒。
本发明的有益效果在于:
(1)本方法工艺简单、原料价格低且易于工业化生产;
(2)所制备得到的释放亚甲基蓝二聚体的二氧化硅/磷酸八钙颗粒表面为聚乙二醇、乙二胺四乙酸二钠、柠檬酸和磷酸八钙层,生物相容性好,在水溶液环境中易降解,降解离子为体内友好离子,可安全使用;
(3)在不同的溶液中,如自来水、去离子水和磷缓冲液(pH=7.2~7.4)中亚甲基蓝自含亚甲基蓝的二氧化硅/磷酸钙颗粒内部均主要以二聚体分子的形式释放至溶液中,而且释放的行为表现为缓慢释放。
附图说明
图1是本发明实施例1制备得到的释放亚甲基蓝二聚体的二氧化硅/磷酸八钙颗粒的X射线衍射谱图(a)和JCPDS卡片编号为26-1056的磷酸八钙的标准X射线衍射谱图(b)。
图2是本发明实施例1制备得到的释放亚甲基蓝二聚体的二氧化硅/磷酸八钙颗粒的SEM扫描电子显微镜照片。
图3是在自来水中亚甲基蓝自本发明实施例1制备得到的释放亚甲基蓝二聚体的二氧化硅/磷酸八钙颗粒中释放的行为。
图4是在去离子水中亚甲基蓝自本发明实施例1制备得到的释放亚甲基蓝二聚体的二氧化硅/磷酸八钙颗粒中释放的行为。
图5是在磷缓冲溶液(pH=7.2~7.4)中亚甲基蓝自本发明实施例1制备得到的释放亚甲基蓝二聚体的二氧化硅/磷酸八钙颗粒中释放的行为。
图6是在不同溶液中亚甲基蓝自本发明实施例1制备得到的释放亚甲基蓝二聚体的二氧化硅/磷酸八钙颗粒中释放至溶液后,亚甲基蓝二聚体在610纳米处的吸光度(A610)与单体在664纳米处吸光度(A664)之间的比例(A610/A664)随时间的变化情况。(a)自来水;(b)去离子水;(c)在磷缓冲液中。
图7是在自来水中亚甲基蓝自经本发明实施例1的步骤(1)所制备得到的释放亚甲基蓝二聚体的二氧化硅/磷酸八钙颗粒中释放的行为。
图8是在去离子水中亚甲基蓝自经本发明实施例1的步骤(1)所制备得到的含亚甲基蓝的二氧化硅颗粒中释放的行为。
图9是在磷缓冲溶液(pH=7.2~7.4)中亚甲基蓝自经本发明实施例1的步骤(1)所制备得到的含亚甲基蓝的二氧化硅颗粒中释放的行为。
图10是在不同溶液中亚甲基蓝自经本发明实施例1的步骤(1)所制备得到的含亚甲基蓝的二氧化硅颗粒中释放至溶液后,亚甲基蓝二聚体在610纳米处的吸光度(A610)与单体在664纳米处吸光度(A664)之间的比例(A610/A664)随时间的变化情况。(a)自来水;(b)去离子水;(c)在磷缓冲液中。
具体实施方式
以下结合实施例进一步说明本发明。
实施例1:
(1) 在含92毫升乙醇和17.2毫升水的溶液中,加入2.48毫升氨水搅拌均匀后再加入亚甲基蓝,搅拌10分钟后,再加入3.44毫升正硅酸乙酯,使亚甲基蓝的浓度为2.32毫摩尔每升,搅拌反应4小时后离心并用乙醇洗涤沉降物后,用乙醇配制成含亚甲基蓝的二氧化硅胶体溶液;
(2) 在含138.3毫升水和46.1毫升乙醇的溶液中,依次加入柠檬酸、乙二胺四乙酸二钠、硝酸钙和磷酸氢二铵,使其浓度分别为0.104毫摩尔每升、0.012毫摩尔每升、0.0567毫摩尔每升和0.0349毫摩尔每升,待完全溶解后用氨水调节溶液的pH值至9,再加入分子量为2000的聚乙二醇,使其浓度为2.5微摩尔每升,搅拌反应1小时后将步骤(1)制备得到的含亚甲基蓝的二氧化硅胶体溶液倒入,搅拌反应3小时;
(3) 将步骤(2)得到的反应溶液离心,并用乙醇洗涤后在70oC下干燥12小时后即得到释放亚甲基蓝二聚体的二氧化硅/磷酸八钙颗粒。
X射线衍射法分析颗粒的物相(见图1)。其中,非晶态二氧化硅的宽化衍射峰出现在图1(a)中25度左右的位置,而与图1(b)对照后发现图1(a)中也有磷酸八钙的衍射峰。
SEM扫描电子显微镜检测颗粒的形貌(见图2)。
可见光分光光度法测定在自来水、去离子水和磷缓冲液中亚甲基蓝自释放亚甲基蓝二聚体的二氧化硅/磷酸八钙颗粒内部释放的行为(分别见图3、图4和图5),以及所释放出的二聚体在610纳米处的吸光度(A610)与亚甲基蓝单体在664纳米处的吸光度(A664)之间的比例(A610/A664)随时间的变化情况(见图6)。
为对照起见,经实施例1的步骤(1)制备的含亚甲基蓝的二氧化硅胶体溶液经离心得到沉降物,在70oC下干燥12小时后得到含亚甲基蓝的二氧化硅颗粒。可见光分光光度法测定在自来水、去离子水和磷缓冲液中亚甲基蓝自含亚甲基蓝的二氧化硅颗粒内部释放的行为(分别见图7、图8和图9),以及所释放出的二聚体在610纳米处的吸光度(A610)与亚甲基蓝单体在664纳米处的吸光度(A664)之间的比例(A610/A664)随时间的变化情况(见图10)。
经热分析方法测试,计算得到亚甲基蓝在经实施例1的步骤(1)制备得到的含亚甲基的二氧化硅颗粒内的包裹量为111.4 mg/g,亚甲基蓝在经实施例1制备得到的释放亚甲基蓝二聚体的二氧化硅/磷酸八钙颗粒内的包裹量为96.1 mg/g。
经测试发现,在不同溶液(自来水、去离子水和磷缓冲液)中,亚甲基蓝主要以二聚体的形式自二氧化硅/磷酸八钙颗粒内部缓慢释放。
Claims (9)
1.一种释放亚甲基蓝二聚体的二氧化硅/磷酸八钙颗粒的制备方法,其特征是包括以下步骤:
步骤1. 在含乙醇和水的溶液中,依次加入氨水、亚甲基蓝和正硅酸乙酯后搅拌反应4小时,离心并用乙醇洗涤沉降物后再用乙醇配制成含亚甲基蓝的二氧化硅胶体溶液;
步骤2. 在含水和乙醇的溶液中,依次加入柠檬酸、乙二胺四乙酸二钠、硝酸钙和磷酸氢二铵后用氨水调节溶液的pH值至9,随后加入聚乙二醇,搅拌反应1小时后将步骤1制备得到的含亚甲基蓝的二氧化硅胶体溶液倒入,再搅拌反应3小时;
步骤3. 将步骤2得到的反应溶液离心,并用乙醇洗涤沉降物后在70oC下干燥12小时,即得到释放亚甲基蓝二聚体的二氧化硅/磷酸八钙颗粒。
2.根据权利要求1所述的一种释放亚甲基蓝二聚体的二氧化硅/磷酸八钙颗粒的制备方法,其特征在于:步骤1中水、乙醇、氨水和正硅酸乙酯的体积比为26.74:5:0.72:1。
3.根据权利要求1所述的一种释放亚甲基蓝二聚体的二氧化硅/磷酸八钙颗粒的制备方法,其特征在于:步骤1中亚甲基蓝的浓度为2.32毫摩尔每升。
4.根据权利要求1所述的一种释放亚甲基蓝二聚体的二氧化硅/磷酸八钙颗粒的制备方法,其特征在于:步骤2中水和乙醇的体积比为3:1。
5.根据权利要求1所述的一种释放亚甲基蓝二聚体的二氧化硅/磷酸八钙颗粒的制备方法,其特征在于:步骤2中柠檬酸的浓度为0.052~0.157毫摩尔每升,乙二胺四乙酸二钠与柠檬酸的摩尔比为1:9。
6.根据权利要求1所述的一种释放亚甲基蓝二聚体的二氧化硅/磷酸八钙颗粒的制备方法,其特征在于:步骤2中硝酸钙和磷酸氢二铵的浓度分别为0.0567毫摩尔每升和0.0349毫摩尔每升。
7.根据权利要求1所述的一种释放亚甲基蓝二聚体的二氧化硅/磷酸八钙颗粒的制备方法,其特征在于:步骤2中硝酸钙添加量与步骤1中的正硅酸乙酯添加量的摩尔比为 0.68:1。
8.根据权利要求1所述的一种释放亚甲基蓝二聚体的二氧化硅/磷酸八钙颗粒的制备方法,其特征在于:步骤2中聚乙二醇的浓度为0.83~10微摩尔每升。
9.根据权利要求1所述的一种释放亚甲基蓝二聚体的二氧化硅/磷酸八钙颗粒的制备方法,其特征在于:步骤2中聚乙二醇的分子量为400~6000克每摩尔。
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