一种植物油基纳米载体材料的制备方法、产品及应用

摘要

本发明公开了一种植物油基纳米载体材料的制备方法、产品及应用。解决目前还没有出现双亲植物油基聚合物用于药物载体方面的问题。本发明包括以下步骤：（1）将液体植物油、不含端羟基的丙烯酸酯类单体、含有端羟基的丙烯酸酯类单体在溶剂A中进行溶液聚合；（2）在搅拌条件下，将溶液倾倒入烷烃中得到浆液，接着将浆液再溶于氯仿中，然后往溶液中逐滴加入甲醇得沉淀，最后过滤、干燥得固体目标产物；（3）在搅拌条件下，将固体目标产物溶于溶剂B中；然后在超声波条件下往溶液中逐滴加入去离子水；再将其转移至透析管中，即得产品。本发明所制备的载体材料不但可自组装成核壳结构，还具有优良的可生物降解性和生物相容性。

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种植物油基纳米载体材料的制备方法，属于生物医用功能高分子材料的制备领域。

背景技术

在过去二十年间，因为可生物降解材料在医药卫生领域（比如体内缝合线、人体组织工程、基因治疗、再生医学、药物控制释放等）的广泛应用，其开发变得炙手可热。近期关于生物材料的研究热点都集中于新型可生物降解高分子及其衍生物的设计与研发，包括聚酯型、聚乳酸型、聚酸酐型、聚氨酯型等。与具有生物稳定性的材料相比，可生物降解材料不存在长期相容性问题，它们会逐渐分解或降解成无毒小分子并被排出体外。兼之其具有适当的机械性能、优异的可成型性，因此在生命科学领域显示出巨大的价值。但是，大部分已报道的用于合成可生物降解高分子的原材料都是不可再生的石油基物质。随着全球对石油基塑料的需求日益增加，不稳定的原油价格和相关环境问题促使人们寻求方法替代那些不可生物降解和不可持续发展的塑料制品。可以说，来源广泛、价格低廉的植物基（比如植物油基）产品的开发和应用是解决前述问题的上佳方法之一。

植物油的主要成分为不饱和脂肪酸甘油酯，其中含有大量具有反应活性的基元（不饱和双键），故而可通过适宜的方法对其进行共聚合反应。正如工业上在聚丁二烯橡胶存在的条件下，通过对其残余不饱和双键的接枝聚合生产高抗冲击聚苯乙烯（HIPS）一样。以大豆油为例，它是全球应用最广泛的可生物降解和产量巨大的食用油。从化学结构上看，大豆油是一种含有两类脂肪酸（亚油酸和油酸）残基的三甘油酯，其双键含量为平局每分子4.6个，平均相对分子量约为874g/mol。大豆油含有51%的甘油酸、25%的油酸、11%的棕榈酸、9%的亚麻油酸，以及4%的硬脂酸残基。大量不饱和双键的存在使豆油基可生物降解高分子的合成与改性得以实现。

目前还没有关于双亲植物油基聚合物用于药物载体方面的研究报道，因此，开发一种新型的植物油基双亲大分子的药物载体是十分必要的。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术不足而提出的一种可自组装成核壳结构的植物油基纳米载体材料的制备方法，其特点是将可生物降解的植物油与丙烯酸酯类单体进行接枝共聚反应，所得共聚物具有双亲性，在超声波条件下可自组装成直径40～80nm的核壳结构的大分子。

本发明通过下述技术方案实现：

一种植物油基纳米载体材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将液体植物油、不含端羟基的丙烯酸酯类单体、含有端羟基的丙烯酸酯类单体按质量比30～60:30～60:1～10在溶剂A中进行溶液聚合；聚合温度为50～85℃，聚合时间5～10小时，所获得溶液的有效固体质量含量为40～85%；

（2）在搅拌条件下，将步骤（1）所得溶液倾倒入烷烃中得到浆液，接着将浆液再溶于氯仿中，然后往溶液中逐滴加入甲醇得沉淀，最后过滤、干燥即得固体目标产物；

（3）在搅拌条件下，将固体目标产物溶于溶剂B中，得质量分数为1～5%的溶液（该质量分数是溶液中的产物相对溶液质量）；然后在超声波条件下往溶液中逐滴加入去离子水，得到浓度为1～10mg/mL的悬浮液；再将悬浮液转移至透析管中，在去离子水中透析1～10天，即得浓度为10^-4～1mg/mL的具有核壳结构的植物油基纳米载体材料。

进一步地，所述步骤（1）聚合时还添加有引发剂。所述引发剂的加入量为液体植物油、不含端羟基的丙烯酸酯类单体和含有端羟基的丙烯酸酯类单体总质量的0～5%。

上述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯、过氧化二碳酸酯、过氧化十二酰、过硫酸钾、过硫酸铵中的至少一种。

上述液体植物油为大豆油、花生油、小桐子油、芝麻油、葵花籽油、橡胶籽油、棉籽油、橄榄油、棕榈油、蓖麻油中的至少一种。

上述不含端羟基的丙烯酸酯类单体为丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异辛酯中的至少一种。

上述含有端羟基的丙酸酯类单体为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中的至少一种。

上述溶剂A为乙腈、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酮、苯、甲苯、二甲苯中的至少一种。

上述溶剂B为氯仿、乙腈、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃中的至少一种。

本发明的制备方法制得的具有核壳结构的植物油基纳米载体材料。

本发明的具有核壳结构的植物油基纳米载体材料在纳米反应器、生物医药领域上的应用。

本发明具有以下优点及有益效果：

（1）本发明所制备的载体材料不但可自组装成核壳结构，还具有优良的可生物降解性和生物相容性。

（2）本发明所制备的载体材料以液体植物油为基，无毒无害，来源广泛，价格低廉。

（3）本发明所制备的载体材料在水介质中具有较低的临界胶束浓度，在药物控制释放领域有较大应用价值。

附图说明

图1为本发明-实施例1植物油基纳米载体材料的制备机理示意图。

图2为本发明植物油基纳米载体材料的荧光发射及吸收谱图。

图3为本发明植物油基纳米载体材料的透射电镜形貌图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

实施例1

如图1～3所示，一种植物油基纳米载体材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）在自带加热及搅拌装置的四口烧瓶中依次加入60g大豆油、1 g甲基丙烯酸甲酯、2.5g丙烯酸丁酯、0.5 g丙烯酸羟乙酯、1 g过氧化苯甲酰及15g乙酸乙酯。在75℃下反应30分钟。将4g过氧化苯甲酰溶于5g乙酸乙酯中，所得引发剂溶液转入恒压滴液漏斗1中。将9g甲基丙烯酸甲酯、22.5g丙烯酸丁酯、4.5g丙烯酸羟乙酯、5g乙酸乙酯的混合溶液搅拌均匀，转入恒压滴液漏斗2中。控制流速，保证恒压滴液漏斗1和2中的溶液在约2小时滴加完毕。75℃保温反应6小时。搅拌条件下在上述反应液中加入0.05g过氧化二苯甲酰，同时升高反应体系温度至80℃，保温反应1小时后冷却至常温即得粗产物。

（2）将粗产物倾倒入大量正辛烷中，所得浆液再溶于氯仿，得到浓度为50mg/mL的溶液。然后向此溶液中加入甲醇，析出沉淀。过滤、干燥即得目标产物。

（3）在搅拌条件下，将目标产物溶于二甲基乙酰胺中，得到1wt.%的溶液。在超声波作用下，将去离子水加入前述溶液中，得到2mg/ml的悬浮液。将此悬浮液转移至透析管中，在去离子水中透析3天。用去离子水稀释成10^-4mg/mL的溶液即为具有核壳结构的植物油基纳米载体材料。

实施例2

一种植物油基纳米载体材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）在自带加热及搅拌装置的四口烧瓶中依次加入50g橡胶籽油、1.2 g甲基丙烯酸甲酯、3g丙烯酸丁酯、0.8 g甲基丙烯酸羟乙酯、1 g过氧化苯甲酰及100g二甲苯。在75℃下反应30分钟。将4g过氧化苯甲酰溶于10g二甲苯中，所得引发剂溶液转入恒压滴液漏斗1中。将10.8g甲基丙烯酸甲酯、27g丙烯酸丁酯、7.2g甲基丙烯酸羟乙酯、30g二甲苯的混合溶液搅拌均匀，转入恒压滴液漏斗2中。控制流速，保证恒压滴液漏斗1和2中的溶液在约2小时滴加完毕。75℃保温反应6小时。搅拌条件下在上述反应液中加入0.05g过氧化苯甲酰，同时升高反应体系温度至80℃，保温反应1小时后冷却至常温即得粗产物。

（2）将粗产物倾倒入大量辛烷中，所得浆液再溶于氯仿，得到浓度为50mg/mL的溶液。然后向此溶液中加入甲醇，析出沉淀。过滤、干燥即得目标产物。

（3）在搅拌条件下，将目标产物溶于二甲基亚砜中，得到2wt.%的溶液。在超声波作用下，将去离子水加入前述溶液中，得到5mg/ml的悬浮液。将此悬浮液转移至透析管中，在去离子水中透析5天。用去离子水稀释成10^-2mg/mL的溶液即为具有核壳结构的植物油基纳米载体材料。

实施例3

一种植物油基纳米载体材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）在自带加热及搅拌装置的四口烧瓶中依次加入40g蓖麻油、2 g甲基丙烯酸甲酯、3.5g甲基丙烯酸丁酯、0.5 g甲基丙烯酸羟乙酯、1 g偶氮二异丁腈及70g甲苯。在70℃下反应1小时。将4g偶氮二异丁腈溶于10g甲苯中，所得引发剂溶液转入恒压滴液漏斗1中。将18g丙烯酸甲酯、31.5g甲基丙烯酸丁酯、4.5g甲基丙烯酸羟乙酯、20g甲苯的混合溶液搅拌均匀，转入恒压滴液漏斗2中。控制流速，保证恒压滴液漏斗1和2中的溶液在约2小时滴加完毕。70℃保温反应5小时。搅拌条件下在上述反应液中加入0.05g偶氮二异丁腈，同时升高反应体系温度至75℃，保温反应1小时后冷却至常温即得粗产物。

（2）将粗产物倾倒入大量己烷中，所得浆液再溶于氯仿，得到浓度为50mg/mL的溶液。然后向此溶液中加入甲醇，析出沉淀。过滤、干燥即得目标产物。

（3）在搅拌条件下，将目标产物溶于二甲基甲酰胺中，得到3wt.%的溶液。在超声波作用下，将去离子水加入前述溶液中，得到7mg/ml的悬浮液。将此悬浮液转移至透析管中，在去离子水中透析7天。用去离子水稀释成10^-1mg/mL的溶液即为具有核壳结构的植物油基纳米载体材料。

实施例4

一种植物油基纳米载体材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）在自带加热及搅拌装置的四口烧瓶中依次加入50g小桐子油、1.8 g丙烯酸甲酯、3g甲基丙烯酸丁酯、0.8 g甲基丙烯酸羟乙酯、1 g偶氮二异丁腈及70g二甲苯。在70℃下反应1小时。将4g偶氮二异丁腈溶于10g二甲苯中，所得引发剂溶液转入恒压滴液漏斗1中。将18g丙烯酸甲酯、30g甲基丙烯酸丁酯、4g甲基丙烯酸羟乙酯、20g甲苯的混合溶液搅拌均匀，转入恒压滴液漏斗2中。控制流速，保证恒压滴液漏斗1和2中的溶液在约2小时滴加完毕。70℃保温反应5小时。搅拌条件下在上述反应液中加入0.08g偶氮二异丁腈，同时升高反应体系温度至75℃，保温反应1小时后冷却至常温即得粗产物。

（2）将粗产物倾倒入大量正庚烷中，所得浆液再溶于氯仿，得到浓度为50mg/mL的溶液。然后向此溶液中加入甲醇，析出沉淀。过滤、干燥即得目标产物。

（3）在搅拌条件下，将目标产物溶于二甲基乙酰胺中，得到5wt.%的溶液。在超声波作用下，将去离子水加入前述溶液中，得到5mg/ml的悬浮液。将此悬浮液转移至透析管中，在去离子水中透析3天。用去离子水稀释成10^-1mg/mL的溶液即为具有核壳结构的植物油基纳米载体材料。

实施例5

一种植物油基纳米反应器的制备方法，包括以下步骤：

（1）在自带加热及搅拌装置的四口烧瓶中依次加入40g菜籽油、2.5 g丙烯酸甲酯、3.5g甲基丙烯酸丁酯、0.6 g甲基丙烯酸羟乙酯、1 g偶氮二异丁腈及70g甲苯。在70℃下反应1小时。将4g偶氮二异丁腈溶于10g乙酸乙酯中，所得引发剂溶液转入恒压滴液漏斗1中。将18g丙烯酸甲酯、28g甲基丙烯酸丁酯、4.5g甲基丙烯酸羟乙酯、20g甲苯的混合溶液搅拌均匀，转入恒压滴液漏斗2中。控制流速，保证恒压滴液漏斗1和2中的溶液在约2小时滴加完毕。70℃保温反应5小时。搅拌条件下在上述反应液中加入0.1g偶氮二异丁腈，同时升高反应体系温度至75℃，保温反应1小时后冷却至常温即得粗产物。

（2）将粗产物倾倒入大量己烷中，所得浆液再溶于氯仿，得到浓度为50mg/mL的溶液。然后向此溶液中加入甲醇，析出沉淀。过滤、干燥即得目标产物。

（3）在搅拌条件下，将目标产物溶于二甲基甲酰胺中，得到2wt.%的溶液。在超声波作用下，将去离子水加入前述溶液中，得到4mg/ml的悬浮液。将此悬浮液转移至透析管中，在去离子水中透析5天。用去离子水稀释成10^-3mg/mL的溶液即为具有核壳结构的植物油基纳米反应器。将可进行自由基聚合的油性单体加入上述植物油基纳米反应器水溶液后即可聚合得到尺寸均匀的聚合物纳米粒子。

应当说明的是，以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。