一种中空介孔二氧化硅纳米药物胶囊的合成方法

摘要

本发明属于纳米药物领域，具体涉及一种中空介孔二氧化硅纳米药物胶囊的合成方法，该方法先对中空介孔二氧化硅进行丙烯酸丙酯基团修饰、将其分散在含有药物的缓冲液中，然后加入聚乙二醇二丙烯酸酯和引发剂过硫酸铵，再向其中滴加加速剂N,N,N',N'‑四甲基乙二胺，使聚乙二醇二丙烯酸酯在中空介孔二氧化硅表面与丙烯酸丙酯基团发生聚合反应，形成聚合物包裹层。在含有药物的缓冲液中完成药物的装载、纳米胶囊的封装，可以避免在封装过程中药物的泄露，合成过程简单，包裹的厚度和致密程度可调。

说明书

技术领域

本发明属于纳米药物领域，具体涉及一种中空介孔二氧化硅纳米药物胶囊的合成方法。

背景技术

纳米技术在生物医学方面的发展催生了纳米药物，即将药物与辅料制备成粒径在1 ～ 100 nm 范围内的纳米载药微粒并构建纳米药物输送体系。纳米药物的出现使得医药领域很多传统难题得以解决。相比于传统药物，纳米药物输送可以改善药物的稳定性、代谢动力学，并通过对病灶组织的靶向输送大幅度提高药效和减小副作用。目前研究较多的纳米药物载体有脂质体、聚合物胶束、血清蛋白、金纳米颗粒和介孔二氧化硅等。其中介孔二氧化硅具有有序可调的介孔结构、高比孔容积、易于表面修饰及良好的生物安全性等特性，成为纳米药物的研究热点。中空介孔二氧化硅纳米颗粒是一种以介孔二氧化硅为壳的中空纳米材料，所具有的空腔可占颗粒总体积的50%以上，极大地提高了负载量，非常适合于作为纳米药物载体。

虽然中空介孔二氧化硅纳米颗粒很适合作为纳米药物载体，但如何使用中空介孔二氧化硅纳米颗粒实现对药物的装载和封装，仍然是一项挑战，目前的一种方式是利用范德华力直接进行药物负载，而不采取表面封装（Small, 2010, 6, 471-478; ACS Nano,2008, 2, 889-896），使用该方式装载和封装时中空介孔二氧化硅纳米颗粒表面不进行封装，会造成药物泄露，造成纳米药物的保存时间缩短和药效降低；另一种合成纳米药物的方式是通过表面修饰对中空介孔二氧化硅纳米颗粒进行封装（J. Am. Chem. Soc., 2011,133, 8778- 8781; Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 2013, 52, 5580-5584），该封装方法需要多步反应，过程繁琐，并且由于封装前需要先将装载药物后的介孔二氧化硅从药物溶液中分离出来，这一过程同样会造成药物泄露，因此需要对现有技术做进一步的改进。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种简单有效、可直接在药物溶液中进行装载和封装的纳米药物胶囊的合成方法，旨在提高药效、避免泄露、延长保质期。

基于上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种中空介孔二氧化硅纳米药物胶囊的合成方法，由以下步骤制成：

（1）将中空介孔二氧化硅纳米颗粒超声分散在无水乙醇中，再加入氨水和3-(三甲氧基甲硅基)甲基丙烯酸丙酯，在30 - 35 °C下，以500 rpm的搅拌速度，搅拌3 - 8 h后，离心分离，所得沉淀超声分散在1 × PBS缓冲液中，再离心分离，以除去残余的乙醇，得到表面修饰丙烯酸丙酯基团的中空介孔二氧化硅纳米颗粒沉淀；

其中，所述的无水乙醇、中空介孔二氧化硅纳米颗粒、氨水、3-(三甲氧基甲硅基)甲基丙烯酸丙酯的比例为（10 ~ 100）mL∶(5 ~ 50) mg∶（0.2 ~ 5）mL∶（50 ~ 500）mg，所述的氨水的质量百分浓度为28 - 30 %；

（2）将药物在1 × PBS缓冲液中充分溶解，再加入步骤（1）的表面修饰丙烯酸丙酯基团的中空介孔二氧化硅纳米颗粒沉淀，超声分散均匀；

其中，所述的含药物的1 × PBS缓冲液、表面修饰丙烯酸丙酯基团的中空介孔二氧化硅纳米颗粒沉淀的比例为（10 ~ 50）mL∶（5 ~ 50）mg；

（3）在步骤（2）中的溶液中加入聚乙二醇二丙烯酸酯和引发剂过硫酸铵，在40 °C下，边搅拌边向其中滴加含加速剂N,N,N',N'-四甲基乙二胺的1 × PBS缓冲液，反应4 - 6 h；然后离心分离，将表面包裹聚合物的纳米颗粒与药物溶液进行分离，得到中空介孔二氧化硅纳米药物胶囊；

其中，所述的单体聚乙二醇二丙烯酸酯、过硫酸铵、N,N,N',N'-四甲基乙二胺比为（20~ 200）mg∶（1 ~ 10）mg∶（1 ~ 10）mg。

进一步的，所述的中空介孔二氧化硅纳米颗粒粒径为300 - 500 nm。

进一步的，所述的聚乙二醇二丙烯酸酯分子量大小可选自250 - 2000。

进一步的，所述的超声分散的频率为40 kHz、时间15 - 20 min。

进一步的，所述的离心分离的速度12000 rpm、时间15 min。

进一步的，所述的步骤（3）中搅拌速度为500 rpm。

与现有技术相比，本发明的技术效果为：

1.本发明的合成方法是直接在药物溶液中完成药物的装载、纳米胶囊的封装，避免在封装过程中药物泄露损失，合成过程简单，并且表面聚乙二醇包裹的厚度、致密程度可根据聚乙二醇二丙烯酸酯的加入量进行调控，聚乙二醇二丙烯酸酯分子量降低，包裹层的致密程度提高，增加聚乙二醇二丙烯酸酯用量可提高厚度。

2.本发明的合成方法的药物溶液与合成好的纳米胶囊分离后可用于下一批纳米胶囊的合成，重复使用经济效益好，易于放大生产。

3.本发明所述的中空介孔二氧化硅纳米药物胶囊表面为聚乙二醇包裹，具有生物相容性好的特点，因而不需要进行进一步修饰，可直接应用于生物医学领域。

附图说明

图1为本发明实施例2中空介孔二氧化硅纳米药物胶囊的高分辨和低分辨透射电镜图；

图2为本发明实施例3中空介孔二氧化硅纳米药物胶囊的高分辨和低分辨透射电镜图。

具体实施方式

实施例1：

一种装载盐酸吉西他滨的中空介孔二氧化硅纳米药物胶囊的合成方法，包括以下步骤：

（1）将50 mg粒径为500 nm的中空介孔二氧化硅纳米颗粒以40 kHz的频率超声20 min，分散在50 mL无水乙醇中，再加入5 mL氨水和500mg的3-(三甲氧基甲硅基)甲基丙烯酸丙酯，在35 °C下，以500 rpm的速度搅拌反应8 h；之后以12000 rpm转速离心15 min，将离心后的沉淀以40 kHz频率超声20 min，分散在20 mL 1 × PBS缓冲液中，再以12000 rpm的速度离心15 min，以除去残余的乙醇，得到表面修饰丙烯酸丙酯基团的中空介孔二氧化硅纳米颗粒沉淀。

（2）将300 mg盐酸吉西他滨在50 mL 的1 × PBS缓冲液中充分溶解，再加入步骤（1）所得的表面修饰丙烯酸丙酯基团的中空介孔二氧化硅纳米颗粒沉淀，在40 kHz频率下超声分散20 min。

（3）向步骤（2）中的溶液中加入100 mg分子量为1000聚乙二醇二丙烯酸酯和10 mg引发剂过硫酸铵，在40 °C下，以500 rpm的速度搅拌，同时向其中滴加5 mL加速剂溶液（所述的加速剂溶液为含有10 mg N,N,N',N'-四甲基乙二胺的1 × PBS缓冲液），滴加过程持续1 h，继续反应4 h，之后以12000 rpm转速离心15 min，将表面包裹聚合物的纳米颗粒与药物溶液进行分离，得到中空介孔二氧化硅纳米药物胶囊。

实施例2：

一种装载盐酸阿霉素的中空介孔二氧化硅纳米药物胶囊的合成方法，包括以下步骤：

（1）将10 mg粒径为300 nm的中空介孔二氧化硅纳米颗粒以40 kHz超声20 min，分散在10 mL无水乙醇中，再加入0.4 mL氨水和100 mg 3-(三甲氧基甲硅基)甲基丙烯酸丙酯，在30 °C下，以500 rpm的速度搅拌反应8 h；之后以12000 rpm转速离心15 min，将离心后的沉淀以40 kHz频率超声20 min，分散在20 mL 1 × PBS缓冲液中，再以12000 rpm转速离心15min，以除去残余的乙醇。得到表面修饰丙烯酸丙酯基团的中空介孔二氧化硅纳米颗粒沉淀。

（2）将100 mg盐酸阿霉素溶解在10 mL的1 × PBS缓冲液中，再加入步骤（1）所得的表面修饰丙烯酸丙酯基团的中空介孔二氧化硅纳米颗粒沉淀，在40 kHz频率下超声分散20 min。

（3）向步骤（2）所得溶液中加入80 mg分子量为2000聚乙二醇二丙烯酸酯和2 mg引发剂过硫酸铵，在40 °C下，以500 rpm的速度搅拌，同时向其中滴加5 mL加速剂溶液（所述的加速剂溶液为含有2 mg N,N,N',N'-四甲基乙二胺的1 × PBS缓冲液），滴加过程持续1h，之后继续反应5 h；之后12000 rpm离心15 min，将表面包裹聚合物的纳米颗粒与药物溶液进行分离，得到中空介孔二氧化硅纳米药物胶囊。

如图1所示，实施例2中装载阿霉素的中空介孔二氧化硅纳米药物胶囊分别在放大60000倍和10000倍下透射电镜照片，中空介孔二氧化硅空腔内装载药物，壳层外包裹着一层疏松的聚合物层，厚度约为10 nm。

实施例3

一种装载顺铂的中空介孔二氧化硅纳米药物胶囊的合成方法，包括以下步骤：

（1）将20 mg粒径为300 nm的中空介孔二氧化硅纳米颗粒以40 kHz超声20 min，分散在20 mL无水乙醇中，再加入0.4 mL氨水和200 mg 3-(三甲氧基甲硅基)甲基丙烯酸丙酯，在30 °C下，以500 rpm的速度搅拌反应4 h；之后以12000 rpm转速离心15 min，将离心后的沉淀以40 kHz频率超声20 min，分散在20 mL 1 × PBS缓冲液中，再以12000 rpm转速离心15min，以除去残余的乙醇。得到表面修饰丙烯酸丙酯基团的中空介孔二氧化硅纳米颗粒沉淀。

（2）将40 mg顺铂溶解在20 mL的1 × PBS缓冲液中，再加入步骤（1）所得的表面修饰丙烯酸丙酯基团的中空介孔二氧化硅纳米颗粒沉淀，在40 kHz频率下超声分散20 min。

（3）向步骤（2）所得溶液中加入50 mg分子量为250聚乙二醇二丙烯酸酯和3 mg的引发剂过硫酸铵，在40 °C下，以500 rpm的速度搅拌，同时向其中滴加5 mL加速剂溶液（所述的加速剂溶液为含有3 mg N,N,N',N'-四甲基乙二胺的1 × PBS缓冲液），滴加过程持续1 h，之后继续反应3 h；之后以12000 rpm转速离心15 min，将将表面包裹聚合物的纳米颗粒与药物溶液进行分离，得到中空介孔二氧化硅纳米药物胶囊。

如图2所示，实施例3中装载顺铂的中空介孔二氧化硅纳米药物胶囊分别在放大40000倍和10000倍下透射电镜照片，中空介孔二氧化硅内层包裹药物，中空介孔二氧化硅外壳包裹着一层致密的聚合物层，厚度约为4 nm。

由图1 - 2可知，中空介孔二氧化硅药物胶囊的聚合物包裹层的厚度和致密程度与聚乙二醇二丙烯酸酯的分子量和相对加入量有关：聚乙二醇二丙烯酸酯的分子量减小时，聚合物包裹层致密程度增加；聚乙二醇二丙烯酸酯的相对加入量提高时，聚合物包裹层厚度增加。