CN117777475A - 一种载一氧化氮的纳米金基聚轮烷及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种载一氧化氮的纳米金基聚轮烷及其制备方法和应用。本发明通过巯基聚乙二醇和环糊精之间的主客体自组装制备得到准聚轮烷PPR,然后利用金纳米粒子作为封端剂,通过金巯键的形成制备得到聚轮烷Au@PR;接着利用五乙烯六胺修饰聚轮烷上的环糊精,最后在NO氛围中通过高压反应制备得到载NO的纳米金基聚轮烷Au@PR@PEHA/NO。Au@PR@PEHA/NO生物相容性良好,增强了NO对白色念珠菌的杀菌效果,在生物医学工程特别是抗菌领域应用广泛。
Description
技术领域
本发明属于生物医学工程领域,特别涉及一种载一氧化氮的纳米金基聚轮烷及其制备方法和应用。
背景技术
一氧化氮(NO)作为一种新型的抗菌分子越来越受到关注,近年来基于NO的抗菌材料快速发展。然而,目前的NO材料仍需在抗菌性能方面进一步提升,以期满足临床的抗菌需求、甚至在一定程度上替代抗生素。围绕如何提高NO材料的抗菌性能,当前策略多局限于NO与其它抗生素或抗菌剂联用、利用刺激响应型材料实现NO的控释、利用多尺度结构材料实现NO的缓释等(Advanced Functional Materials,2018,28(20):1707440;CarbohydratePolymers,2020,234:115928;Small,2018,14(45):1802290;ACS Applied Materials&
Interfaces,2019,12(1):312-321;Advanced Healthcare Materials,2018,7(13):1800155)。此外,从材料“结构与性能”的关系入手,对NO载体材料自身的化学结构进行设计,提高材料与细菌的相互作用,进而提升NO材料的抗菌效果,也是弥合其抗菌性能与医疗需求之间差距的有效方法。
聚轮烷是由多个环状分子与一个链状分子组成的分子集合,其链分子作为轴穿过环的空腔,链分子两端以体积较大的分子封端以防止环的滑出,从而形成了具有独特分子运动特性的轮烷结构(Inflammation and Regeneration,2020,40(1):1-8)。聚轮烷结构的独特之处在于,其主体分子环糊精可在聚合物链上进行滑动与转动,从而赋予材料动态可逆的特殊性能。在生物医学工程领域,聚轮烷结构的分子运动特性不仅可改善材料的初始响应性能,还可与所作用的对象(如药物、基因、细胞等)通过多点的同时作用而协同增强两者之间的相互作用,进而影响作用对象的功能、甚至影响细胞骨架的形成。Yui等制备了一种RGD修饰的聚轮烷分子,相对于接枝共聚物等其它结构的聚合物材料,聚轮烷因其更加灵活的分子运动(环糊精的滑动与转动)使得其与细胞的作用位点更多、亲和力更强,表现出多点同时作用细胞的“多点协同锚定”作用(Journal of Materials Chemistry B,2019,7(13):2123-2129)。该材料可根据细胞膜上受体的位置动态地进行结构调整,从而实现更好的亲和作用。
迄今为止,尚无关于利用金纳米粒子作为封端剂制备聚轮烷作为一氧化氮载体用于增强抗真菌治疗效果的相关研究报道。
发明内容
本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足,提供一种载一氧化氮(NO)的纳米金基聚轮烷的制备方法。该方法首先利用巯基聚乙二醇和α-环糊精(α-CD)通过主客体自组装的方法制备准聚轮烷(PPR),接着利用金纳米粒子(Au NPs)作为封端剂制备得到聚轮烷(Au@PR);然后利用五乙稀六胺(PEHA)修饰聚轮烷上的α-CD得到阳离子化聚轮烷(Au@PR@PEHA);最后在高压反应釜中利用PEHA的仲胺基团负载NO,最终得到载NO的纳米金基聚轮烷Au@PR@PEHA/NO。
本发明的另一目的在于提供通过上述制备方法得到的载NO的纳米金基聚轮烷。该材料生物相容性良好,可有效负载和释放NO,在真菌感染的治疗方面显示出重要应用前景。
本发明的再一目的在于提供上述载NO的纳米金基聚轮烷在生物医学工程中的应用,特别是在真菌感染治疗中的应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现:一种载一氧化氮的纳米金基聚轮烷的制备方法,包括如下步骤:
(1)准聚轮烷(PPR)的制备:将二巯基聚乙二醇(SH-PEG-SH)溶解于α-CD的饱和水溶液中,超声处理后接着搅拌反应;反应结束后固液分离,将得到的固体干燥,得到PPR;
(2)聚轮烷(Au@PR)的合成:将Au NPs和步骤(1)得到的PPR分别分散于溶剂中,接着将得到的两种溶液混合得到反应体系A,搅拌反应;反应结束后,固液分离收集固体,洗涤固体,干燥,得到Au@PR;
(3)阳离子化聚轮烷(Au@PR@PEHA)的合成:将步骤(2)得到的Au@PR分散于无水DMSO中,接着加入N,N'-羰基二咪唑(CDI),得到溶液A;将溶液A置于反应器中,抽真空通氮气,进行初步搅拌反应;然后加入五乙烯六胺(PEHA),继续搅拌反应;反应结束后进行固液分离,得到固体透析、干燥,得到Au@PR@PEHA;
(4)载NO聚轮烷(Au@PR@PEHA/NO)的制备:将步骤(3)得到的Au@PR@PEHA和甲醇钠分别溶解于无水甲醇中,两者混合后,在NO氛围中进行NO负载反应;反应结束后固液分离,对得到的固体洗涤,干燥,得到载NO聚轮烷Au@PR@PEHA/NO。
步骤(1)中所述的二巯基聚乙二醇优选为分子量3000~8000的二巯基聚乙二醇。
步骤(1)中所述的二巯基聚乙二醇和所述的α-CD优选按摩尔比1:100~200配比。
步骤(1)中所述的超声处理的条件优选为于200~700W处理5~30min。
步骤(1)中所述的搅拌反应的条件优选为于300~500rpm搅拌12~24h。
步骤(1)中所述的固液分离的方式优选为离心。
所述的离心的条件优选为于1500~5000rpm离心10~20min。
步骤(2)中所述的Au NPs优选为粒径是10~20nm的Au NPs;更优选为粒径是10~15nm的Au NPs。
步骤(2)中所述的溶剂优选为纯水。
步骤(2)中所述的Au NPs在所述的反应体系A中的浓度优选为0.4~0.6mg/mL。
步骤(2)中所述的Au NPs和所述的PPR优选按质量比1:500~1000配比。
步骤(2)中所述的搅拌反应的条件优选为于500~700rpm反应12~24h。
步骤(2)中所述的固液分离的方式优选为离心。
所述的离心的条件优选为于10000~12000rpm离心30~60min。
步骤(2)中所述的洗涤的溶剂优选为二甲基亚砜。
步骤(3)中所述的无水DMSO的用量优选按1~3mg Au@PR配比5mL无水DMSO计算;更优选按2mg Au@PR配比5mL无水DMSO计算。
步骤(3)中各反应成分的用量优选按Au@PR:CDI:PEHA=1:10~50:50~100配比计算。
步骤(3)中所述的初步搅拌反应的条件优选为300~500rpm搅拌反应4~24h。
步骤(3)中所述的继续搅拌反应的条件优选为300~500rpm搅拌反应6~24h。
步骤(3)中所述的透析优选为利用截留分子量为500~1000Da的透析袋进行透析2~5天。
步骤(1)~(3)中所述的干燥优选为冷冻干燥。
所述的冷冻干燥的条件优选为于-50℃~-80℃冷冻干燥1~3天。
步骤(4)中所述的无水甲醇是反应介质,其用量基于能溶解反应成分,有利于反应为宜;其用量优选按1~3mg Au@PR@PEHA配比20mL无水甲醇计算;更优选按2mg Au@PR@PEHA配比20mL无水甲醇计算。
步骤(4)中所述的Au@PR@PEHA和所述的甲醇钠优选按质量比1:200~500配比。
步骤(4)中所述的NO氛围优选通过如下步骤制备得到:排除反应器的空气,然后通入NO气体,得到NO氛围;更优选通过如下步骤制备得到:先通入5~15min氮气使反应器的压强为10~20psi,排除空气,然后通入NO气体使反应器的压强为40~80psi。
步骤(4)中所述的NO负载反应的时间优选为3~7天。
步骤(4)中所述的反应结束的操作步骤优选如下:向反应器中通入10~20psi氮气10~20min以排除未反应的NO气体,取出反应产物。
步骤(4)中所述的固液分离的方式优选为离心。
所述的离心的条件优选为10000~12000rpm离心30~40min。
步骤(4)中所述的洗涤的步骤优选为使用无水甲醇洗涤后用0~10℃的无水***洗涤。
所述的无水甲醇洗涤的次数优选为2~3次。
所述的0~10℃的无水***洗涤的次数优选为1~2次。
步骤(4)中所述的干燥的方式优选为真空干燥。
本发明中反应的温度如无特殊说明,均为室温。
所述的室温优选为15℃~35℃。
一种载一氧化氮的纳米金基聚轮烷,通过上述方法制备得到。
上述载一氧化氮的纳米金基聚轮烷作为新型抗菌材料在制备抗菌药物中的应用。
所述的菌优选为真菌;更优选为白色念珠菌。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果:
(1)本发明采用PEHA修饰后的聚轮烷结构作为NO载体,其大量的仲胺基团有利于NO的高效负载,从而提升材料的抗真菌性能。
(2)本发明引入聚轮烷结构作为NO载体材料,其分子动态运动性能可通过“多点协同锚定”作用增强材料与真菌细胞的静电相互作用,提高NO的生物利用度,从而提升材料的抗真菌性能。
(3)本发明利用金纳米粒子作为模型***,将聚轮烷结构修饰其表面,作为NO载体材料,可进一步通过“多点协同锚定”作用放大聚轮烷的结构优势,进而提高NO材料的抗菌能力。
(4)本发明提供了一种全新的抗真菌策略,相对于运动受限的聚轮烷或游离的聚轮烷有机物而言,该纳米金基聚轮可实现对真菌的杀伤能力显著提升,负载NO后显示出最佳的杀菌效果;
(5)本发明的载NO的纳米金基聚轮烷,可通过增强的静电相互作用以及NO的广谱抗菌性能实现对其他微生物感染的治疗,在生物材料领域应用范围广泛。
(6)本发明制备的载NO的纳米金基聚轮烷生物形容性良好。
附图说明
图1是本发明Au@PR@PEHA/NO的合成路线示意图。
图2是实施例1所得Au@PR、实施例1所得PPR、巯基聚乙二醇、α-环糊精的红外光谱图。
图3是实施例3所得Au@PR和实施例2所得PPR的1H NMR图谱。
图4是实施例1所得Au@PR@PEHA/NO的1H NMR谱图。
图5是Au NPs、实施例3所得Au@PR、实施例3所得Au@PR@PEHA和实施例3所得Au@PR@PEHA/NO的高分辨透射电镜图。
图6是实施例3所得Au@PR@PEHA/NO的NO释放曲线图。
图7是各实施例对白色念珠菌的杀菌效果图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例及附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。下述实施例中所用的材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。
所述无水DMSO的制备方法为:将氢化钙加入到DMSO中,搅拌6~24h,然后减压蒸馏,得到无水DMSO;所述氢化钙的加入量以每500mL DMSO加入1~2g计。
所述无水甲醇的制备方法为:将氢化钙加入到甲醇中,搅拌6~24h,然后常压蒸馏,得到无水甲醇;所述氢化钙的加入量以每500mL甲醇加入1~2g计。
本发明中载一氧化氮的纳米金基聚轮烷的合成路线示意图如图1所示,具体如下所示。
实施例1
(1)制备准聚轮烷(PPR):将二巯基聚乙二醇(SH-PEG-SH)溶解于α-环糊精(α-CD)的饱和水溶液(1.218g,8.4mL)中,超声(200W)处理5min后,室温搅拌12h,搅拌速度为300rpm。反应结束后,1500rpm离心10min,将得到的沉淀进行冷冻干燥,得到PPR。其中,二巯基聚乙二醇分子量分布为3000;二巯基聚乙二醇和α-CD按摩尔比1:100配比计算。
(2)合成聚轮烷(Au@PR):称量一定量步骤(1)得到的PPR,分别将PPR和Au NPs分别分散于纯水中,两者混合得到反应体系A,室温搅拌(500rpm)反应12h;反应结束后,10000rpm离心30min并收集沉淀,将沉淀分散于二甲基亚砜(DMSO)中,离心,再用DMSO洗涤2遍后收集沉淀,冷冻干燥后得到Au@PR。其中,Au NPs和PPR按质量比为1:500配比计算;AuNPs从西安昊然生物科技有限公司购买,规格为13nm,下同;Au NPs在应体系A中的浓度为0.5mg/mL。
(3)合成阳离子化聚轮烷(Au@PR@PEHA):称量2mg步骤(2)得到的Au@PR分散于5mL无水DMSO中,得到溶液A,接着加入N,N'-羰基二咪唑(CDI)后,抽真空通氮气,室温搅拌(300rpm)反应4h,;然后加入五乙烯六胺(PEHA),室温搅拌(300rpm)反应6h。反应结束后,于纯水中利用截留分子量为500Da的透析袋进行透析2天,冷冻干燥得到产物Au@PR@PEHA。其中,Au@PR、CDI和PEHA按质量比1:10:50配比计算。
(4)制备载NO聚轮烷(Au@PR@PEHA/NO):称量步骤(3)得到的Au@PR@PEHA,将Au@PR@PEHA(2mg)和甲醇钠溶解于20mL无水甲醇中,得到溶液A,将溶液A置于高压反应釜内,先向反应器中通入5min氮气使反应器的压强为10psi,排除空气,然后通入NO气体(40psi),室温下在NO氛围中进行NO负载反应,反应3天;反应结束后,用10psi的高纯氮气将未负载上的NO排出,并继续通气20min后打开反应釜,取出反应产物。然后离心(12000rpm,30min),使用无水甲醇洗涤3次,4℃预冷的冰无水***洗涤1次,室温真空干燥12h,得到载NO聚轮烷Au@PR@PEHA/NO。其中,Au@PR@PEHA和甲醇钠按质量比1:200配比。
实施例2
(1)制备准聚轮烷(PPR):将二巯基聚乙二醇溶解于α-CD的饱和水溶液(1.218g,8.4mL)中,超声(400W)处理15min后,室温搅拌18h,搅拌速度为400rpm。反应结束后,3000rpm离心15min,将得到的沉淀进行冷冻干燥,得到PPR。其中,二巯基聚乙二醇分子量分布为6000;二巯基聚乙二醇和α-CD按摩尔比1:150配比计算。
(2)合成聚轮烷(Au@PR):称量一定量步骤(1)得到的PPR,分别将PPR和Au NPs分别分散于纯水中,两者混合得到反应体系A,室温搅拌(600rpm)反应18h;反应结束后,11000rpm离心40min并收集沉淀,将沉淀分散于二甲基亚砜(DMSO)中,离心,再用DMSO洗涤2遍后收集沉淀,冷冻干燥后得到Au@PR。其中,Au NPs和PPR按质量比为1:800配比计算;AuNPs在应体系A中的浓度为0.5mg/mL。
(3)合成阳离子化聚轮烷(Au@PR@PEHA):称量2mg步骤(2)得到的Au@PR分散于5mL无水DMSO中,得到溶液A,接着加入N,N'-羰基二咪唑(CDI)后,抽真空通氮气,室温搅拌(400rpm)反应6h;然后加入五乙烯六胺(PEHA),室温搅拌(400rpm)反应12h。反应结束后,于纯水中利用截留分子量为800Da的透析袋进行透析3天,冷冻干燥得到产物Au@PR@PEHA。其中,Au@PR、CDI和PEHA按质量比1:25:80配比计算。
(4)制备载NO聚轮烷(Au@PR@PEHA/NO):称量步骤(3)得到的Au@PR@PEHA,将Au@PR@PEHA(2mg)和甲醇钠溶解于无水甲醇(20mL)中,得到溶液A,将溶液A置于高压反应釜内,先向反应器中通入10min氮气使反应器的压强为15psi,排除空气,然后通入NO气体(60psi)室温下在NO氛围中进行NO负载反应,反应5天;反应结束后,用10psi的高纯氮气将未负载上的NO排出,并继续通气15min后打开反应釜,取出反应产物。然后离心(12000rpm,40min),使用无水甲醇洗涤3次,冰无水***洗涤2次,室温真空干燥24h,得到载NO聚轮烷Au@PR@PEHA/NO。其中,Au@PR@PEHA和甲醇钠按质量比1:350配比。
实施例3
(1)制备准聚轮烷(PPR):将二巯基聚乙二醇溶解于α-CD的饱和水溶液(1.218g,8.4mL)中,超声(700W)处理30min后,室温搅拌24h,搅拌速度为500rpm。反应结束后,5000rpm离心20min,将得到的沉淀进行冷冻干燥,得到PPR。其中,二巯基聚乙二醇分子量分布为8000;巯基聚乙二醇和α-CD按摩尔比1:200配比计算。
(2)合成聚轮烷(Au@PR):称量一定量步骤(1)得到的PPR,分别将PPR和Au NPs分别分散于纯水中,两者混合得到反应体系A,室温搅拌(700rpm)反应24h;反应结束后,12000rpm离心60min并收集沉淀,将沉淀分散于二甲基亚砜(DMSO)中,离心,再用DMSO洗涤2遍后收集沉淀,冷冻干燥后得到Au@PR。其中,Au NPs和PPR按质量比为1:1000配比计算;AuNPs在应体系A中的浓度为0.5mg/mL。
(3)合成阳离子化聚轮烷(Au@PR@PEHA):称量2mg步骤(2)得到的Au@PR分散于5mL无水DMSO中,得到溶液A,接着加入N,N'-羰基二咪唑(CDI)后,抽真空通氮气,室温搅拌(500rpm)反应12h;然后加入五乙烯六胺(PEHA),室温搅拌(500rpm)反应24h。反应结束后,于纯水中利用截留分子量为1000Da的透析袋进行透析5天,冷冻干燥得到产物Au@PR@PEHA。其中,Au@PR、CDI和PEHA按质量比1:50:100配比计算。
(4)制备载NO聚轮烷(Au@PR@PEHA/NO):称量步骤(3)得到的Au@PR@PEHA,将Au@PR@PEHA(2mg)和甲醇钠分别溶解于无水甲醇(20mL)中,得到溶液A,将溶液A置于高压反应釜内,先向反应器中通入15min氮气使反应器的压强为20psi,排除空气,然后通入NO气体(80psi)室温下在NO氛围中进行NO负载反应,反应7天;反应结束后,用10psi的高纯氮气将未负载上的NO排出,并继续通气20min后打开反应釜,取出反应产物。然后离心(12000rpm,60min),使用无水甲醇洗涤3次,冰无水***洗涤2次,室温真空干燥48h,得到载NO聚轮烷Au@PR@PEHA/NO。其中,Au@PR@PEHA和甲醇钠按质量比1:500配比。
实施例4
取实施例1所得PPR、实施例1所得Au@PR通过溴化钾压片法进行红外光谱表征,结果如图2所示:α-CD的对称和不对称O-H伸缩振动即νs(O-H)和νa(O-H),同时出现在α-CD和PPR谱图的3000-3500cm-1区间;2800-3000cm-1处是C-H的伸缩振动,在α-CD、SH-PEG-SH和PPR的谱图中均出现;此外,1150cm-1和1020cm-1处的特征峰分别为C-H弯曲δ(C-H)、C-O伸缩νs(C-O),在α-CD和PPR的谱图中均存在;而对于SH-PEG-SH而言,1100-1400cm-1处是C-H弯曲δ(C-H),1080cm-1处是C-O对称伸缩νs(O-H),同样也出现在PPR的谱图中。因此,FTIR证明了PPR的成功制备。Au@PR的FTIR图谱与PPR相似,同样包含了α-CD和SH-PEG-SH的特征峰。然而,更为重要的是,在3000-3500cm-1处的O-H伸缩振动峰变得更加尖锐,这是由于α-CD分子中的羟基与Au NPs的结合,导致O-H伸缩振动峰形改变,证明了Au@PR的成功合成。
实施例5
取实施例3所得Au@PR测定其1H NMR图谱,从图3可以看出,用Au NPs封锁PPR的链端后,Au@PR的1H NMR图谱与PPR相似,不同之处是封端后α-CD的特征峰变宽,这是由于α-CD分子的运动受到分子互锁的限制。而PPR在DMSO溶液中会解组装,α-CD从SH-PEG-SH轴上脱落,α-CD分子可以在溶液中自由移动,因此PPR谱图中α-CD的特征峰相对较窄。因此,Au@PR的1H NMR图谱中α-CD特征峰峰型的变化说明准聚轮烷已成功通过Au NPs封端形成聚轮烷Au@PR。同时,通过Au@PR图谱中3.5ppm处的PEG质子峰和4.8ppm处α-CD的质子峰积分面积,计算得到平均每个聚轮烷PR链上有16个α-CD,穿环率为21%,高于文献报道的大多数环糊精聚轮烷材料的穿环率。
实施例6
取实施例1所得Au@PR@PEHA/NO测定其1H NMR图谱,从图4中可以清楚地看到:在3.6~4.2ppm处α-CD的特征峰,3.5ppm为PEG特征峰,2.4~2.6ppm为PEHA的质子特征峰。负载NO后的Au@PR@PEHA/NO形成大量的NONOate活性离子基团,从而导致PEHA内仲胺基团相邻的亚甲基(b和c)发生明显的位移,在2.9~3.1ppm处出现新的亚甲基特征峰(b’和c’),证明了Au@PR@PEHA/NO的成功合成。
实施例7
取实施例3所得Au@PR、实施例3所得Au@PR@PEHA、实施例3(所得Au@PR@PEHA/NO利用高分辨透射电镜观察尺寸形貌。如图5所示:Au NPs呈规则球形,尺寸分布均一,平均粒径为13nm左右,边界清晰;与Au NPs相比,表面修饰后的产物包括Au@PR、Au@PR@PEHA和Au@PR@PEHA/NO的形貌尺寸无明显变化,但在局部放大的图像中可观察到有机物修饰后的纳米粒子边界模糊,其中Au@PR@PEHA/NO尤为明显。因此,证明载NO的纳米金基聚轮烷材料Au@PR@PEHA/NO成功制备。
实施例8
取1mg实施例3所得Au@PR@PEHA/NO分散于磷酸盐缓冲液(pH=7.4,0.01M)中,利用格里斯试剂测定其NO释放曲线。通过测定格里斯试剂与NO的反应产物的OD540 nm,利用标准方程y=0.0052x-0.0118,R2=0.9993(y代表OD540 nm,x代表NO2 -浓度)计算得到Au@PR@PEHA/NO的NO负载量为2.4μmol/mg。如图6中Au@PR@PEHA/NO生理条件下的NO释放曲线所示,NO的释放半衰期约15min。随后,Au@PR@PEHA/NO持续释放NO长达24h。
实施例9
取Au NPS、实施例3的Au@PR、实施例3的Au@PR@PEHA、实施例3所得Au@PR@PEHA/NO用生理盐水配制成100μg/mL的溶液,将其分别与等体积的白色念珠菌(ATCC 10231)悬浮液(OD600 nm=0.1)混合,其中Control组为将等体积的生理盐水与菌液混合,并以金纳米粒子和金刚烷封堵的游离聚轮烷PR@PEHA的混合物(Au+PR@PEHA)为对照组(Au NPs和PR@PEHA的质量比与Au@PR@PEHA产物中Au和有机物的质量比一致,为81.7%:18.3%)。共培养过夜后通过涂布平板法观察菌落数量。结果如图7所示,与混合物Au+PR@PEHA相比,将聚轮烷修饰于金纳米粒子表面的组别(Au@PR@PEHA)具有更强的杀菌效果,说明利用金纳米粒子作为封端剂制备聚轮烷可通过多价相互作用增强材料与白色念珠菌的静电相互作用,从而增强杀菌效果。在此基础上,负载NO后的Au@PR@PEHA/NO组别的白色念珠菌菌落最少,证明了这种载NO纳米金基聚轮烷具有优异的抗真菌效果。
上文中金刚烷封堵的游离聚轮烷PR@PEHA通过如下步骤制备得到:首先根据实施例1二巯基聚乙二醇和α-CD制备PPR的方法,利用NH2-PEG-NH2和α-CD制备准聚轮烷PPR。然后取1g冷冻干燥后得到的PPR与0.492g金刚烷、1.326g卡特缩合剂(BOP)和0.387g n,n-二异丙基乙胺(EDIPA)混合,加入4.5mL无水DMF,搅拌,使反应体系成泥浆状,置于4℃条件下搅拌反应过夜。反应结束后,往反应体系加入DMF和甲醇按体积比1:得到的混合溶剂100mL洗涤一遍、用100mL甲醇洗涤一遍,最后用100mL纯水洗涤两遍,3000rpm离心10min收集沉淀,-80℃冷冻干燥3天后得到金刚烷封端的聚轮烷Ada@PR。最后根据Au@PR@PEHA的制备方法修饰PEHA,反应结束后,将体系置于截留分子量为1000Da的透析袋在纯水中透析3天,-80℃冷冻干燥3天,得到产物PR@PEHA。
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,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种载一氧化氮的纳米金基聚轮烷的制备方法,其特征在于包括如下步骤:
(1)准聚轮烷的制备:将二巯基聚乙二醇溶解于α-CD的饱和水溶液中,超声处理后接着搅拌反应;反应结束后固液分离,将得到的固体干燥,得到PPR;
(2)聚轮烷的合成:将Au NPs和步骤(1)得到的PPR分别分散于溶剂中,接着将得到的两种溶液混合得到反应体系A,搅拌反应;反应结束后,固液分离收集固体,洗涤固体,干燥,得到Au@PR;
(3)阳离子化聚轮烷的合成:将步骤(2)得到的Au@PR分散于无水DMSO中,接着加入N,N'-羰基二咪唑,得到溶液A;将溶液A置于反应器中,抽真空通氮气,进行初步搅拌反应;然后加入五乙烯六胺,继续搅拌反应;反应结束后进行固液分离,得到固体透析、干燥,得到Au@PR@PEHA;
(4)载NO聚轮烷的制备:将步骤(3)得到的Au@PR@PEHA和甲醇钠分别溶解于无水甲醇中,两者混合后,在NO氛围中进行NO负载反应;反应结束后固液分离,对得到的固体洗涤,干燥,得到载NO聚轮烷Au@PR@PEHA/NO。
2.根据权利要求1所述的载一氧化氮的纳米金基聚轮烷的制备方法,其特征在于:
步骤(1)中所述的二巯基聚乙二醇为分子量3000~8000的二巯基聚乙二醇;
步骤(2)中所述的Au NPs为粒径是10~20nm的Au NPs;
步骤(2)中所述的溶剂为纯水。
3.根据权利要求1所述的载一氧化氮的纳米金基聚轮烷的制备方法,其特征在于:
步骤(1)中所述的二巯基聚乙二醇和所述的α-CD按摩尔比1:100~200配比;
步骤(2)中所述的Au NPs和所述的PPR按质量比1:500~1000配比;
步骤(3)中各反应成分的用量按Au@PR:CDI:PEHA=1:10~50:50~100配比计算;
步骤(4)中所述的Au@PR@PEHA和所述的甲醇钠按质量比1:200~500配比。
4.根据权利要求1所述的载一氧化氮的纳米金基聚轮烷的制备方法,其特征在于:
步骤(2)中所述的Au NPs在所述的反应体系A中的浓度为0.4~0.6mg/mL;
步骤(3)中所述的无水DMSO的用量按1~3mg Au@PR配比5mL无水DMSO计算;
步骤(4)中所述的无水甲醇的用量按1~3mg Au@PR@PEHA配比20mL无水甲醇计算。
5.根据权利要求1所述的载一氧化氮的纳米金基聚轮烷的制备方法,其特征在于:
步骤(1)中所述的超声处理的条件为于200~700W处理5~30min;
步骤(1)中所述的搅拌反应的条件为于300~500rpm搅拌12~24h;
步骤(2)中所述的搅拌反应的条件为于500~700rpm反应12~24h;
步骤(3)中所述的初步搅拌反应的条件为300~500rpm搅拌反应4~24h;
步骤(3)中所述的继续搅拌反应的条件为300~500rpm搅拌反应6~24h。
6.根据权利要求1所述的载一氧化氮的纳米金基聚轮烷的制备方法,其特征在于:
步骤(1)中所述的固液分离的方式为离心;
步骤(2)中所述的固液分离的方式为离心;
步骤(2)中所述的洗涤的溶剂为二甲基亚砜;
步骤(3)中所述的透析为利用截留分子量为500~1000Da的透析袋进行透析2~5天;
步骤(1)~(3)中所述的干燥为冷冻干燥;
步骤(4)中所述的固液分离的方式为离心;
步骤(4)中所述的洗涤的步骤为使用无水甲醇洗涤后用0~10℃的无水***洗涤;
步骤(4)中所述的干燥的方式为真空干燥。
7.根据权利要求1所述的载一氧化氮的纳米金基聚轮烷的制备方法,其特征在于:
步骤(4)中所述的NO氛围通过如下步骤制备得到:排除反应器的空气,然后通入NO气体,得到NO氛围;
步骤(4)中所述的NO负载反应的时间为3~7天;
步骤(4)中所述的反应结束的操作步骤如下:向反应器中通入10~20psi氮气10~20min以排除未反应的NO气体,取出反应产物。
8.根据权利要求7所述的载一氧化氮的纳米金基聚轮烷的制备方法,其特征在于:
步骤(4)中所述的NO氛围通过如下步骤制备得到:先通入5~15min氮气使反应器的压强为10~20psi,排除空气,然后通入NO气体使反应器的压强为40~80psi。
9.一种载一氧化氮的纳米金基聚轮烷,其特征在于:通过权利要求1~8任一项所述的制备方法制备得到。
10.权利要求9所述的载一氧化氮的纳米金基聚轮烷作为抗菌材料在制备抗菌药物中的应用。
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