乳糖-多巴胺分子的合成及含糖聚多巴胺纳米粒子的制备

摘要

本发明涉及一种乳糖-多巴胺分子的合成方法及含糖聚多巴胺纳米粒子的制备方法，由三步化学反应完成，即先由乳糖酸合成乳糖酸内酯，再以乳糖酸内酯与多巴胺盐酸盐合成乳糖-多巴胺分子，最后以乳糖-多巴胺分子与多巴胺盐酸盐在碱性条件下，在蒸馏水与无水乙醇的混合溶剂中合成含糖聚多巴胺纳米粒子。与现有技术相比，本发明为制备新型乳糖-多巴胺分子以及含糖聚多巴胺纳米粒子提供了一种简单而有效的途径，为获得用于癌症协同治疗体系(光热治疗和化疗一体化)提供了理论与实验依据。

说明书

技术领域

本发明涉及多巴胺化合物的合成，尤其是涉及一种乳糖-多巴胺分子的合成及 含糖聚多巴胺纳米粒子的制备，属于化工技术领域。

背景技术

由于易于操作和时空可控，光动力治疗和光热治疗已在癌症治疗中受到广泛 关注，并在临床中应用。特别地，可以利用波长在750nm至1000nm的近红外光， 其对人的皮肤具有很好的穿透力，可达到几厘米深，但几乎不产生皮肤损伤。另外， 有机纳米粒子(装载吲哚菁绿的纳米粒子、卟啉类囊泡)和聚合物纳米粒子(共轭 聚苯胺，聚吡咯，聚多巴胺)在近红外区有强烈的吸收，光热转换效率高，光热稳 定性好，可作为有效的光热治疗剂。因此，设计合成乳糖-多巴胺分子，为制备具 有靶向性的含糖聚多巴胺纳米粒子及其用于癌症协同治疗体系(光热治疗和化疗一 体化)提供了一种切实可行的途径，具有重要的应用前景。

经过对现有技术的检索，Alessandro Pezzella等人在题目<Disentangling  Eumelanin“Black Chromophore”:Visible Absorption Changes As Signatures of  Oxidation State-and Aggregation-Dependent Dynamic Interactions in a Model  Water-Soluble 5,6-Dihydroxyindole Polymer>(解开的真黑素“黑色发色团”：可见 光吸收变化用于鉴别水溶性5,6-二羟基吲哚聚合物的氧化态与聚集相关动态相互 作用)论文中(Alessandro Pezzella,*Alfonso Iadonisi,Silvia Valerio,Lucia Panzella, Alessandra Napolitano,Matteo Adinolfi,and Marco d’Ischia,J.AM.CHEM.SOC. 2009,131,15270–15275)报道了水溶性的含乳糖的聚多巴胺类似物的制备。但是， 其单体合成需要六步反应，再需要叔丁醇钠脱保护反应，最后经辣根过氧化物酶和 双氧水复合氧化剂的氧化聚合制备。该制备方法总共经过八步反应，而且反应条件 苛刻，氧化剂昂贵，难于操作与实际应用。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种新型乳糖- 多巴胺分子的合成方法及含糖聚多巴胺纳米粒子的制备方法。

本发明为制备新型乳糖-多巴胺分子以及含糖聚多巴胺纳米粒子提供了一种 简单而有效的途径，为获得用于癌症协同治疗体系(光热治疗和化疗一体化)提供 了理论与实验依据，设计合理，操作方便。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种乳糖-多巴胺分子的合成方法，包括以下步骤：

(1)将乳糖酸的甲醇溶液，冷凝回流后，减压蒸馏，得到白色泡沫状固体乳 糖酸内酯；

(2)将乳糖酸内酯溶于甲醇溶液后通氮气鼓泡后，加入多巴胺盐酸盐，冰浴， 滴入三乙胺，25～35℃下反应24～48小时；

(3)以甲醇:乙酸乙酯(体积比1:2)为淋洗液过柱分离提纯，旋转蒸发，在 无水乙醚中沉淀，离心，干燥，得到乳糖-多巴胺分子。

所述的甲醇用量为乳糖酸质量的30～35倍。

所述的乳糖酸内酯与多巴胺盐酸盐的摩尔比为1.2:1～1.5:1。

所述的三乙胺与多巴胺盐酸盐的摩尔比为2:1～3:1。

沉淀的操作步骤是将物质溶于少量易溶溶剂，然后在不溶或难溶溶剂中搅拌， 沉淀，离心。按体积计，沉淀时以无水乙醚作为难溶溶剂，以甲醇作为易溶溶剂， 且作为难溶溶剂的无水乙醚的用量为作为易溶溶剂的甲醇用量的6～7倍。

一种含糖聚多巴胺纳米粒子的制备方法，以乳糖-多巴胺分子为原料，与多巴 胺盐酸盐在碱性条件下，在蒸馏水与无水乙醇的混合溶剂中，30℃反应24小时， 透析，得到含糖聚多巴胺纳米粒子。

所述的乳糖-多巴胺分子与多巴胺盐酸盐的摩尔比为0.1:1～1:1。

所述的蒸馏水的体积为无水乙醇体积的2.25倍，体积分数25％～28％的氨水 的体积为无水乙醇体积的0.1倍。

透析时所用的透析袋截留分子量是3500，透析两天，1000mL蒸馏水透析， 期间换8次水。

本发明的合成路线如下：

与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：

(1)合成了乳糖-多巴胺分子，乳糖分子既可以稳定纳米粒子又可以与HepG2 肝癌细胞进行特异性识别，在肝癌治疗时发挥靶向作用；

(2)抗癌药物阿霉素可以被高效地装载到纳米粒子中，其载药量高达 66-73wt％；

(3)聚乳糖-多巴胺分子可作为生物可降解的药物载体，同时具有靶向性，光 热转换作用和化学治疗作用，它在治疗癌症时可发挥协同作用。

附图说明

图1为乳糖-多巴胺分子的¹H NMR图谱；

图2为乳糖-多巴胺分子的¹³C NMR图谱；

图3为实施例2中，含糖聚多巴胺纳米粒子溶液和RCA₁₂₀凝集素(0.5mg/mL)、 伴刀豆蛋白Con A(0.5mg/mL)作用随时间的粒径变化趋势图；

图4为实施例3中，含糖聚多巴胺纳米粒子溶液(280μg/mL)光照三圈下的升 温降温曲线图(808nm，2W/cm²，5min)；

图5为实施例6中，含糖聚多巴胺纳米粒子溶液和RCA₁₂₀凝集素(0.5mg/mL)、 伴刀豆蛋白Con A(0.5mg/mL)作用随时间的粒径变化趋势图；

图6为实施例7中，含糖聚多巴胺纳米粒子溶液(250μg/mL)光照三圈下的升 温降温曲线图(808nm，2W/cm²，5min)。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

步骤一，1.5006g乳糖酸溶于50mL甲醇中，70℃冷凝回流6小时，在空气 中冷却，将上层清液用滴管加入另一烧瓶。水泵减压蒸馏，逐步升温至45℃，至 无液体，得到白色泡沫状固体，然后补加50mL甲醇，重复以上步骤2次。30℃ 真空烘箱干燥。产率93％。

步骤二，称取乳糖酸内酯0.2708g，溶于5mL甲醇，通氮气鼓泡15分钟，加 入多巴胺盐酸盐0.1034g，冰浴，慢慢滴入三乙胺184μL(溶于2mL甲醇)，30℃ 反应36小时。趁热过滤除去过量的乳糖酸内酯，35℃旋转蒸发。采用石油醚装柱， 淋洗液为甲醇:乙酸乙酯(1:2)的混合溶剂，Rf₁＝0.18，Rf₂＝0.32，1为乳糖-多巴胺分 子,2为乳糖酸内酯。过柱洗脱后，将收集到的液体旋转蒸发至2-3mL液体，1mL 液体在7mL乙醚中作沉淀，离心，真空烘箱干燥。产物为白色固体。产率：43％

步骤三，在50mL圆底烧瓶中加入氨水320μL，无水乙醇3.2mL，蒸馏水7.2 mL，30℃搅拌30分钟，0.036g多巴胺盐酸盐和0.0104g乳糖-多巴胺分子溶于 0.8mL蒸馏水，快速注射到上述溶液中，溶液很快变棕色，20分钟后用锡纸包裹， 锡纸扎孔通大气，反应时间24小时，纳米粒子溶液呈黑色。蒸馏水透析(透析袋 截留分子量3500)两天，1000mL蒸馏水透析，期间换8次水。冷冻干燥48h， 得到乳糖-多巴胺分子。产率为18％。

本实施例制得的乳糖-多巴胺分子的¹H NMR图谱如图1所示，乳糖-多巴胺分 子的¹³C NMR图谱如图2所示，图中*表示溶剂。

本实施例制得的乳糖-多巴胺分子的物性参数如下：

¹H NMR(DMSO-d₆/CF₃COOD,v:v＝5:1)δ6.50(ddd,J＝11.9,10.1,5.0Hz,3H), 4.24(d,J＝7.0Hz,1H),4.09(d,J＝2.1Hz,1H),4.01(dd,1H),3.67(d,2H),3.61– 3.55(m,2H),3.53(s,1H),3.50(d,1H),3.46(dd,J＝11.3,5.0Hz,2H),3.41–3.12(m, 6H).

¹³C NMR(DMSO-d₆/CF₃COOD,v:v＝5:1):δ(ppm)＝172.80,145.53,144.00, 130.81,119.89,116.52,116.13,105.09,83.25,76.25,73.77,72.55,71.89,71.72,70.96, 68.87,62.84,61.34,40.87,35.20.

TOF-MS(m/z)＝494.1852

实施例2

对实施例1制得的含糖聚多巴胺纳米粒子的靶向性进行测试。

RCA₁₂₀凝集素能够识别半乳糖和乳糖残基，凝集素与糖共聚物一旦发生相互 作用，会形成交联结构聚集体。本实施例研究了在室温下水溶液中，RCA₁₂₀凝集 素(0.5mg/mL)、半刀豆蛋白Con A(0.5mg/mL)与该含糖聚多巴胺纳米粒子的 相互作用，在含糖聚多巴胺纳米粒子溶液中加入RCA₁₂₀或者Con A后采用动态光 散射监测其粒径的变化。

含糖聚多巴胺纳米粒子溶液和RCA₁₂₀凝集素(0.5mg/mL)、Con A(0.5mg/mL) 作用随时间的粒径变化趋势如图3所示，由图3可以看出，含糖聚多巴胺纳米粒子 具有靶向性。

实施例3

对实施例1制得的含糖聚多巴胺纳米粒子的光热转换作用进行测试。

200uL该含糖聚多巴胺纳米粒子溶液(280ug/mL)，在2W/cm²的808nm近红 外光照射，通过热电偶探针，每隔30s记录溶液的温度，5分钟后切断光照，每隔 30s记录溶液的温度。重复该过程3次。如图4所示，溶液的温度升高约30℃，且 具有好的光热稳定性。

实施例4

对实施例1制得的含糖聚多巴胺纳米粒子的化学治疗作用进行测试。

在制备含糖聚多巴胺纳米粒子的基础上，可实现一锅法制备载药含糖聚多巴胺 纳米粒子。例子：氨水320uL，乙醇3.2mL，去离子水7.2mL，30℃搅拌30分钟， 0.036g多巴胺盐酸盐，0.0104g乳糖-多巴胺和阿霉素盐酸盐(0.023g)溶于1.6mL 蒸馏水，注射到上述溶液中，反应很快变黑色，20分钟后用锡纸包裹，锡纸扎孔 通大气，反应时间24小时。反应避光。蒸馏水透析(透析袋截留分子量3500)两 天。冷冻干燥，产率为26％。测得其载药量为70％，载药效率为66％。

实施例5

本实施例步骤同实施例1，不同之处在于，步骤三中，多巴胺盐酸盐与乳糖- 多巴胺分子的质量分别为0.028g和0.0312g。本实施例所得产物产率为13％。

实施例6

对实施例5制得的含糖聚多巴胺纳米粒子的靶向性进行测试。

RCA₁₂₀凝集素能够识别半乳糖和乳糖残基，凝集素与糖共聚物一旦发生相互 作用，会形成交联结构聚集体。本实施例研究了在室温下水溶液中，RCA₁₂₀凝集 素(0.5mg/mL)、半刀豆蛋白Con A(0.5mg/mL)与该含糖聚多巴胺纳米粒子的 相互作用，在含糖聚多巴胺纳米粒子溶液中加入RCA₁₂₀或者Con A后采用动态光 散射监测其粒径的变化。

含糖聚多巴胺纳米粒子溶液和RCA₁₂₀凝集素(0.5mg/mL)、Con A(0.5mg/mL) 作用随时间的粒径变化趋势如图5所示，由图5可以看出，含糖聚多巴胺纳米粒子 具有靶向性。

实施例7

对实施例5制得的含糖聚多巴胺纳米粒子的光热转换作用进行测试。

200uL该含糖聚多巴胺纳米粒子溶液(250ug/mL)，在2W/cm²的808nm近红 外光照射，通过热电偶探针，每隔30s记录溶液的温度，5分钟后切断光照，每隔 30s记录溶液的温度。重复该过程3次。如图6所示，溶液的温度升高约27℃，且 具有好的光热稳定性。

实施例8

对实施例5制得的含糖聚多巴胺纳米粒子的化学治疗作用进行测试。

在制备含糖聚多巴胺纳米粒子的基础上，可实现一锅法制备载药含糖聚多巴胺 纳米粒子。例子：氨水320uL，乙醇3.2mL，去离子水7.2mL，30℃搅拌30分钟， 0.028g多巴胺盐酸盐，0.0312g乳糖-多巴胺和阿霉素盐酸盐(0.03g)溶于1.6mL 蒸馏水，注射到上述溶液中，反应很快变黑色，20分钟后用锡纸包裹，锡纸扎孔 通大气，反应时间24小时。反应避光。蒸馏水透析(透析袋截留分子量3500)两 天。冷冻干燥，产率26％。测得其载药量为73％，载药效率为55％。

实施例9

一种乳糖-多巴胺分子的合成方法，包括以下步骤：

(1)将乳糖酸的甲醇溶液(甲醇用量为乳糖酸质量的30倍)，冷凝回流后， 减压蒸馏，得到白色泡沫状固体乳糖酸内酯；

(2)将乳糖酸内酯溶于甲醇溶液后通氮气鼓泡后，加入多巴胺盐酸盐，乳糖 酸内酯与多巴胺盐酸盐的摩尔比为1.2:1，冰浴，滴入三乙胺，三乙胺与多巴胺盐 酸盐的摩尔比为2:1，25℃下反应48小时；

(3)以甲醇:乙酸乙酯(体积比1:2)为淋洗液过柱分离提纯，旋转蒸发，沉 淀时以无水乙醚作为难溶溶剂，以甲醇作为易溶溶剂，且作为难溶溶剂的无水乙醚 的用量为作为易溶溶剂的甲醇用量的6倍(按体积技术)，离心，干燥，得到乳糖- 多巴胺分子。

一种含糖聚多巴胺纳米粒子的制备方法，以乳糖-多巴胺分子为原料，与多巴 胺盐酸盐在碱性条件下，在蒸馏水与无水乙醇的混合溶剂中，30℃反应24小时， 透析，得到含糖聚多巴胺纳米粒子。其中，乳糖-多巴胺分子与多巴胺盐酸盐的摩 尔比为0.1:1。蒸馏水的体积为无水乙醇体积的2.25倍，体积分数25％的氨水的体 积为无水乙醇体积的0.1倍。透析时所用的透析袋截留分子量是3500，透析两天， 1000mL蒸馏水透析，期间换8次水。

实施例10

一种乳糖-多巴胺分子的合成方法，包括以下步骤：

(1)将乳糖酸的甲醇溶液(甲醇用量为乳糖酸质量的35倍)，冷凝回流后， 减压蒸馏，得到白色泡沫状固体乳糖酸内酯；

(2)将乳糖酸内酯溶于甲醇溶液后通氮气鼓泡后，加入多巴胺盐酸盐，乳糖 酸内酯与多巴胺盐酸盐的摩尔比为1.5:1，冰浴，滴入三乙胺，三乙胺与多巴胺盐 酸盐的摩尔比为3:1，35℃下反应24小时；

(3)以甲醇:乙酸乙酯(体积比1:2)为淋洗液过柱分离提纯，旋转蒸发，沉 淀时以无水乙醚作为难溶溶剂，以甲醇作为易溶溶剂，且作为难溶溶剂的无水乙醚 的用量为作为易溶溶剂的甲醇用量的7倍(按体积技术)，离心，干燥，得到乳糖- 多巴胺分子。

一种含糖聚多巴胺纳米粒子的制备方法，以乳糖-多巴胺分子为原料，与多巴 胺盐酸盐在碱性条件下，在蒸馏水与无水乙醇的混合溶剂中，30℃反应24小时， 透析，得到含糖聚多巴胺纳米粒子。其中，乳糖-多巴胺分子与多巴胺盐酸盐的摩 尔比为1:1。蒸馏水的体积为无水乙醇体积的2.25倍，体积分数28％的氨水的体积 为无水乙醇体积的0.1倍。透析时所用的透析袋截留分子量是3500，透析两天， 1000mL蒸馏水透析，期间换8次水。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发 明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此 说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限 于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改 进和修改都应该在本发明的保护范围之内。