pH和葡萄糖双重敏感性的介孔二氧化硅@聚合物药物载体的制备[发明专利]

(10)申请公布号
(43)申请公布日 (21)申请号 201510180823.1
(22)申请日 2015.04.16
A61K 47/34(2006.01)
A61K 47/04(2006.01)
C08F 283/06(2006.01)
C08F 8/42(2006.01)
(71)申请人厦门大学
地址361005 福建省厦门市思明南路422号
(72)发明人戴李宗 毛杰 袁丛辉 邵志恒
刘诚 陈婷 许一婷 罗伟昂
(74)专利代理机构厦门南强之路专利事务所
(普通合伙) 35200
代理人马应森
(54)发明名称
pH 和葡萄糖双重敏感性的介孔二氧化硅@聚
合物药物载体的制备
(57)摘要
pH 和葡萄糖双重敏感性的介孔二氧化硅@聚
合物药物载体的制备，属于纳米材料技术领域。

1)
制备邻苯二酚修饰的介孔二氧化硅；2)制备含苯
硼酸的聚合物；3)将邻苯二酚修饰的介孔二氧化
硅分散于甲醇中配成第三溶液，将含苯硼酸的聚
合物溶于甲醇中配成第四溶液，将第四溶液加入
第三溶液中反应12～24h，反应结束离心出去未
反应的聚合物，即得所述载体。

通过3,4-二羟基
苯甲醛修饰氨基化的介孔二氧化硅，使介孔二氧
化硅表面带上双羟基酚结构，同时连上了具有pH
敏感性的亚胺键；通过合成具有苯硼酸结构的聚
合物，可以和介孔二氧化硅表面的双羟基酚结构
形成具有葡萄糖敏感性的硼酸酯键，且该聚合物
修饰了聚乙二醇，生物相容性好。

(51)Int.Cl.
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书2页 说明书5页 附图2页
(10)申请公布号CN 104826119 A (43)申请公布日2015.08.12
C N 104826119
A
1.pH和葡萄糖双重敏感性的介孔二氧化硅@聚合物药物载体的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1)制备邻苯二酚修饰的介孔二氧化硅；
2)由N-(4氨基苯基)-甲基丙烯酰胺和聚乙二醇甲基丙烯酸酯无规共聚后经4-甲酰基苯硼酸修饰得到含苯硼酸的聚合物；
3)将邻苯二酚修饰的介孔二氧化硅分散于甲醇中配成第三溶液，将含苯硼酸的聚合物溶于甲醇中配成第四溶液，将第四溶液加入第三溶液中反应12～24h，反应结束离心除去未反应的聚合物，即得所述pH和葡萄糖双重敏感性的介孔二氧化硅@聚合物药物载体，其中邻苯二酚修饰的介孔二氧化硅与含苯硼酸的聚合物的质量比为1～3∶2～5。

2.如权利要求1所述pH和葡萄糖双重敏感性的介孔二氧化硅@聚合物药物载体的制备方法，其特征在于在步骤1)中，所述制备邻苯二酚修饰的介孔二氧化硅的具体方法，包括如下步骤：
a、将CTAB、氨水和TEOS溶于蒸馏水中，50～55℃油浴锅中搅拌反应2～4h后离心收集白色沉淀，用蒸馏水和乙醇分别洗涤，干燥得到白色粉末；
b、将步骤a制得的白色粉末分散于0.5～0.8g/ml的硝酸铵乙醇溶液中，加热回流6～12h，反应结束离心收集白色沉淀，用乙醇洗涤，干燥后得到白色粉末；
c、将步骤b制得的白色粉末分散于乙醇中，加入0.2～1ml 3-氨丙基三乙氧基硅烷，80～85℃下加热回流6～24h后离心收集白色沉淀，用乙醇洗涤，干燥得到白色粉末；
d、将步骤c制得的白色粉末分散于甲醇中，加入3,4-二羟基苯甲醛，反应结束用甲醇洗涤，干燥得到黄色粉末，即为邻苯二酚修饰的介孔二氧化硅。

3.如权利要求2所述pH和葡萄糖双重敏感性的介孔二氧化硅@聚合物药物载体的制备方法，其特征在于在步骤a)中，所述CTAB在蒸馏水中的质量浓度0.006～0.013g/mL，3,4-二羟基苯甲醛与CTAB的质量比为(0.3～1)∶(0.3～0.8)，氨水、TEOS、3-氨丙基三乙氧基硅烷与蒸馏水的体积比为(0.3～0.8)∶(0.1～0.4)∶(0.2～1)∶(40～60)。

4.如权利要求1所述pH和葡萄糖双重敏感性的介孔二氧化硅@聚合物药物载体的制备方法，其特征在于在步骤2)中，所述由N-(4氨基苯基)-甲基丙烯酰胺和聚乙二醇甲基丙烯酸酯无规共聚后经4-甲酰基苯硼酸修饰得到含苯硼酸的聚合物的具体方法如下：
a、将N-(4氨基苯基)-甲基丙烯酰胺、聚乙二醇甲基丙烯酸酯和引发剂溶于溶剂后，置于反应容器中冷冻脱气并充入氩气后密封下65～80℃反应24h，聚合后液氮冷冻2～3min 停止反应，其中，引发剂为可以加热产生自由基并引发聚乙二醇甲基丙烯酸酯和N-(4氨基苯基)-甲基丙烯酰胺聚合的化合物；
b、采用溶解沉淀法除去未反应的单体，加溶剂稀释后用沉淀剂沉淀，干燥，得聚合物；
c、将步骤b制得聚合物溶于二氯甲烷中配成质量浓度为0.08～0.2g/mL的第一溶液，将0.1～1g 4-甲酰基苯硼酸溶于甲醇溶液中配成质量浓度为0.15～0.5g/mL的第二溶液，且第一溶液和第二溶液的体积比为2～6∶0.5～2；
d、将第二溶液注入第一溶液中反应12～14h，反应结束后用甲醇洗涤、抽滤、干燥，得到所述含苯硼酸的聚合物。

5.如权利要求4所述pH和葡萄糖双重敏感性的介孔二氧化硅@聚合物药物载体的制备方法，其特征在于在步骤a)中，所述溶剂选自四氢呋喃或1,4-二氧六环。

6.如权利要求4所述pH和葡萄糖双重敏感性的介孔二氧化硅@聚合物药物载体的制备方法，其特征在于在步骤a)中，N-(4氨基苯基)-甲基丙烯酰胺和聚乙二醇甲基丙烯酸酯的摩尔浓度均为0.2～1.0mol/L。

7.如权利要求4所述pH和葡萄糖双重敏感性的介孔二氧化硅@聚合物药物载体的制备方法，其特征在于在步骤a)中，N-(4氨基苯基)-甲基丙烯酰胺和聚乙二醇甲基丙烯酸酯的摩尔比为(1～4)∶1。

8.如权利要求4所述pH和葡萄糖双重敏感性的介孔二氧化硅@聚合物药物载体的制备方法，其特征在于在步骤a)中，所述N-(4氨基苯基)-甲基丙烯酰胺和聚乙二醇甲基丙烯酸酯的总摩尔数与所述引发剂的摩尔比为(50～100)∶1。

9.如权利要求4所述pH和葡萄糖双重敏感性的介孔二氧化硅@聚合物药物载体的制备方法，其特征在于在步骤a)中，所述引发剂为偶氮二异丁腈。

10.如权利要求4所述pH和葡萄糖双重敏感性的介孔二氧化硅@聚合物药物载体的制备方法，其特征在于在步骤b)中，所述沉淀剂选自正己烷或石油醚。

pH和葡萄糖双重敏感性的介孔二氧化硅@聚合物药物载体
的制备
技术领域
[0001] 本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种pH和葡萄糖双重敏感性的介孔二氧化硅@聚合物药物载体的制备方法。

背景技术
[0002] 近年来，介孔材料由于其独特的优异性能成为了研究开发的热点，在催化、吸附分离、药物释放等领域的应用前景更使其备受关注。

自1992年Kresge等人在Nature杂志上首次报道了一种名为MCM-41的有序介孔二氧化硅材料以来，介孔二氧化硅的研究迅速成为国际上的热点。

有序介孔氧化硅的出现是分子筛与多孔物质发展史上的一次飞跃。

[0003] 介孔二氧化硅纳米粒子(mesoporous silica nanoparticles，MSN)具有在2～50nm范围内可连续调节的均一介孔孔径、规则的孔道、稳定的骨架结构、易于修饰的内外表面和无生理毒性等特点，非常适合用作药物分子的载体。

同时，MSN具有巨大的比表面积(＞900m2/g)和比孔容(＞0.9cm3/g)，可以在孔道内负载各种药物，并可对药物起到缓释作用，提高药效的持久性。

因此，近年来MSN在可控药物传输系统方面的应用日益得到重视，Chiyoung Park等(Chiyoung Park,Kyoungho Oh et al.Angew. Chem.Int.Ed.2007,46,1455–1457)利用3-氨基丙基三乙氧基硅烷先对介孔二氧化硅纳米粒子进行表面改性，使其表面带有氨基，进而再利用含端羧基的聚合物与氨基修饰的介孔二氧化硅反应，在介孔二氧化硅表面修饰一层pH响应性聚合物，可控释放介孔二氧化硅孔道内的药物分子。

Zink等(Huan Meng,Min Xue,Tian Xia et al.J.Am.Chem. Soc.2010,132(36),12690–12697)先用含芳胺的MBI表面修饰介孔二氧化硅，再将环糊精分子嵌套在MBI上加盖在介孔孔洞上，封装药物分子形成具有pH响应性的药物释放体系。

[0004] 综上所述，目前介孔二氧化硅@聚合物药物载体系统，多采用的是单一的pH敏感性作为药物分子控制释放的手段。

而在介孔二氧化硅@聚合物药物载体系统采用双重响应释放手段，尤其是兼具pH和葡萄糖响应性功能的控释体系鲜见报道。

发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供一种pH和葡萄糖双重敏感性的介孔二氧化硅@聚合物药物载体的制备方法。

[0006] 本发明包括如下步骤：
[0007] 1)制备邻苯二酚修饰的介孔二氧化硅；
[0008] 2)由N-(4氨基苯基)-甲基丙烯酰胺和聚乙二醇甲基丙烯酸酯无规共聚后经4-甲酰基苯硼酸修饰得到含苯硼酸的聚合物，具体方法如下：
[0009] a、将N-(4氨基苯基)-甲基丙烯酰胺、聚乙二醇甲基丙烯酸酯和引发剂溶于溶剂后，置于反应容器中冷冻脱气并充入氩气后密封下65～80℃反应24h，聚合后液氮冷冻2～3min停止反应，其中，引发剂为可以加热产生自由基并引发聚乙二醇甲基丙烯酸酯和
N-(4氨基苯基)-甲基丙烯酰胺聚合的化合物；
[0010] b、采用溶解沉淀法除去未反应的单体，加溶剂稀释后用沉淀剂沉淀，干燥，得聚合物；
[0011] c、将步骤b制得聚合物溶于二氯甲烷中配成质量浓度为0.08～0.2g/mL的第一溶液，将0.1～1g 4-甲酰基苯硼酸溶于甲醇溶液中配成质量浓度为0.15～0.5g/mL的第二溶液，且第一溶液和第二溶液的体积比为2～6∶0.5～2；
[0012] d、将第二溶液注入第一溶液中反应12～14h，反应结束后用甲醇洗涤、抽滤、干燥，得到所述含苯硼酸的聚合物；
[0013] 3)将邻苯二酚修饰的介孔二氧化硅分散于甲醇中配成第三溶液，将含苯硼酸的聚合物溶于甲醇中配成第四溶液，将第四溶液加入第三溶液中反应12～24h，反应结束离心除去未反应的聚合物，即得所述pH和葡萄糖双重敏感性的介孔二氧化硅@聚合物药物载体，其中邻苯二酚修饰的介孔二氧化硅与含苯硼酸的聚合物的质量比为1～3∶2～5。

[0014] 在步骤1)中，所述制备邻苯二酚修饰的介孔二氧化硅的具体方法，可包括如下步骤：
[0015] a、将CTAB、氨水和TEOS溶于蒸馏水中，50～55℃油浴锅中搅拌反应2～4h后离心收集白色沉淀，用蒸馏水和乙醇分别洗涤，干燥得到白色粉末；
[0016] b、将步骤a制得的白色粉末分散于0.5～0.8g/ml的硝酸铵乙醇溶液中，加热回流6～12h，反应结束离心收集白色沉淀，用乙醇洗涤，干燥后得到白色粉末；
[0017] c、将步骤b制得的白色粉末分散于乙醇中，加入0.2～1ml 3-氨丙基三乙氧基硅烷，80～85℃下加热回流6～24h后离心收集白色沉淀，用乙醇洗涤，干燥得到白色粉末；[0018] d、将步骤c制得的白色粉末分散于甲醇中，加入3,4-二羟基苯甲醛，反应结束用甲醇洗涤，干燥得到黄色粉末，即为邻苯二酚修饰的介孔二氧化硅。

[0019] 在步骤a)中，所述CTAB在蒸馏水中的质量浓度0.006～0.013g/mL，3,4-二羟基苯甲醛与CTAB的质量比为(0.3～1)∶(0.3～0.8)，氨水、TEOS、3-氨丙基三乙氧基硅烷与蒸馏水的体积比为(0.3～0.8)∶(0.1～0.4)∶(0.2～1)∶(40～60)；[0020] 在步骤2)中，所述溶剂可选自四氢呋喃或1,4-二氧六环等；
[0021] N-(4氨基苯基)-甲基丙烯酰胺和聚乙二醇甲基丙烯酸酯的摩尔浓度均为0.2～1.0mol/L；N-(4氨基苯基)-甲基丙烯酰胺和聚乙二醇甲基丙烯酸酯的摩尔比可为(1～4)∶1；
[0022] 所述N-(4氨基苯基)-甲基丙烯酰胺和聚乙二醇甲基丙烯酸酯的总摩尔数与所述引发剂的摩尔比可为(50～100)∶1；
[0023] 所述引发剂可为偶氮二异丁腈；
[0024] 所述沉淀剂可选自正己烷或石油醚等。

[0025] 本发明首先合成出一种表面氨基化的介孔二氧化硅，再用3，4-二羟基苯甲醛与氨基化的介孔二氧化硅反应，使介孔二氧化硅表面带上邻苯二酚基团。

之后用含苯硼酸的聚合物与修饰了邻苯二酚的介孔二氧化硅反应，即可得到介孔二氧化硅@聚合物药物载体。

由于介孔二氧化硅与聚合物是通过亚胺键与硼酸酯键相连，亚胺键是一类具有pH敏感的动态键，硼酸酯键是一类具有葡萄糖敏感的动态键，因此本发明提供的介孔二氧化硅@聚合物药物载体兼具pH和葡萄糖双重敏感性。

[0026] 本发明的有益效果是：
[0027] 1)本发明通过3,4-二羟基苯甲醛修饰氨基化的介孔二氧化硅，使介孔二氧化硅表面带上双羟基酚结构，同时连上了具有pH敏感性的亚胺键。

[0028] 2)本发明通过合成具有苯硼酸结构的聚合物，可以和介孔二氧化硅表面的双羟基酚结构形成具有葡萄糖敏感性的硼酸酯键，且该聚合物修饰了聚乙二醇，生物相容性好。

[0029] 3)本发明所采用的介孔二氧化硅、3,4-二羟基苯甲醛、苯硼酸结构的聚合物均无细胞毒性，生物相容性好，在药物控制释放领域有着广阔的应用前景。

附图说明
[0030] 图1为实施例1中含苯硼酸的聚合物的核磁谱图，其中，横坐标为化学位移Chemical shift(ppm)；溶剂为MeOD。

[0031] 图2为实施例1修饰了3,4-二羟基苯甲醛的场发射透射电镜(TEM)照片。

[0032] 图3为实施例1中介孔二氧化硅@聚合物的场发射透射电镜(TEM)照片。

具体实施方式
[0033] 以下通过具体实施例结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明。

[0034] 实施例1
[0035] (1)制备邻苯二酚修饰的介孔二氧化硅
[0036] a、将0.3g CTAB、0.3mL氨水和0.2mLTEOS溶于50mL蒸馏水中，置于100mL的单口圆底烧瓶中，50℃油浴锅中搅拌反应2h。

反应结束离心收集白色沉淀，用蒸馏水和乙醇分别洗涤3～5次，干燥得到白色粉末。

[0037] b、将步骤a制得的白色粉末分散于0.6g/mL的硝酸铵乙醇溶液中，加热回流12h，反应结束离心收集白色沉淀，用乙醇洗涤3～5次，干燥得到白色粉末。

[0038] c、将步骤b制得的白色粉末分散于乙醇中，加入0.2mL 3-氨丙基三乙氧基硅烷，80℃下加热回流24h，反应结束离心收集白色沉淀，用乙醇洗涤3～5次，干燥得到白色粉末。

[0039] d、将步骤c制得的白色粉末分散于甲醇中，加入0.5g 3,4-二羟基苯甲醛，反应结束用甲醇洗涤3～5次，干燥得到黄色粉末，即为邻苯二酚修饰的介孔二氧化硅。

[0040] (2)制备含苯硼酸的聚合物
[0041] a、称取N-(4氨基苯基)-甲基丙烯酰胺0.176g和聚乙二醇甲基丙烯酸酯0.475g 及引发剂10mg溶于1.5mL THF中，将溶液置于反应容器中冷冻脱气并充入氩气后密封下65℃反应24h，聚合后液氮冷冻2min停止反应。

[0042] b、将反应后的溶液用100mL正己烷沉淀两次、干燥。

[0043] c、将步骤b制得的聚合物取0.4g溶于5mL二氯甲烷中配成第一溶液，将0.15g 4-甲酰基苯硼酸溶于1mL甲醇溶液中配成第二溶液。

[0044] d、将第二溶液注入第一溶液中反应12h，反应结束后用二氯甲烷洗涤、抽滤、干燥，得到含苯硼酸的聚合物。

[0045] (3)pH和葡萄糖双重敏感性的介孔二氧化硅@聚合物药物载体的制备如下：[0046] 将0.1g邻苯二酚修饰的介孔二氧化硅分散于20mL甲醇中配成第三溶液，将0.2g
含苯硼酸的聚合物溶于甲醇中配成第四溶液，将第四溶液加入第三溶液中反应12h，反应结束离心出去未反应的聚合物，即得pH和葡萄糖双重敏感性的介孔二氧化硅@聚合物药物载体。

[0047] 实施例1中含苯硼酸的聚合物的核磁谱图参见图1，实施例1修饰了3,4-二羟基苯甲醛的场发射透射电镜(TEM)照片参见图2，实施例1中介孔二氧化硅@聚合物的场发射透射电镜(TEM)照片参见图3。

[0048] 实施例2
[0049] (1)制备邻苯二酚修饰的介孔二氧化硅
[0050] a、将0.5g CTAB、0.5mL氨水和0.2mLTEOS溶于50mL蒸馏水中，置于100mL的单口圆底烧瓶中，50℃油浴锅中搅拌反应4h。

反应结束离心收集白色沉淀，用蒸馏水和乙醇分别洗涤3～5次，干燥得到白色粉末。

[0051] b、将步骤a制得的白色粉末分散于0.6g/mL的硝酸铵乙醇溶液中，加热回流12h，反应结束离心收集白色沉淀，用乙醇洗涤3～5次，干燥得到白色粉末。

[0052] c、将步骤b制得的白色粉末分散于乙醇中，加入0.5mL 3-氨丙基三乙氧基硅烷，80℃下加热回流24h，反应结束离心收集白色沉淀，用乙醇洗涤3～5次，干燥得到白色粉末。

[0053] d、将步骤c制得的白色粉末分散于甲醇中，加入0.5g 3,4-二羟基苯甲醛，反应结束用甲醇洗涤3～5次，干燥得到黄色粉末，即为邻苯二酚修饰的介孔二氧化硅。

[0054] (2)制备含苯硼酸的聚合物
[0055] a、称取N-(4氨基苯基)-甲基丙烯酰胺0.352g和聚乙二醇甲基丙烯酸酯0.475g 及引发剂10mg溶于1.5mL THF中，将溶液置于反应容器中冷冻脱气并充入氩气后密封下65℃反应24h，聚合后液氮冷冻2min停止反应。

[0056] b、将反应后的溶液用100mL正己烷沉淀两次、干燥。

[0057] c、将步骤b制得的的聚合物取0.4g溶于5mL二氯甲烷中配成第一溶液，将0.3g 4-甲酰基苯硼酸溶于1mL甲醇溶液中配成第二溶液。

[0058] d、将第二溶液注入第一溶液中反应12h，反应结束后用二氯甲烷洗涤、抽滤、干燥，得到含苯硼酸的聚合物。

[0059] (3)pH和葡萄糖双重敏感性的介孔二氧化硅@聚合物药物载体的制备如下：[0060] 将0.3g邻苯二酚修饰的介孔二氧化硅分散于40mL甲醇中配成第三溶液，将0.5g 含苯硼酸的聚合物溶于甲醇中配成第四溶液，将第四溶液加入第三溶液中反应24h，反应结束离心出去未反应的聚合物，即得pH和葡萄糖双重敏感性的介孔二氧化硅@聚合物药物载体。

[0061] 实施例3
[0062] (1)制备邻苯二酚修饰的介孔二氧化硅
[0063] a、将0.8g CTAB、0.8mL氨水和0.4mLTEOS溶于60mL蒸馏水中，置于100mL的单口圆底烧瓶中，50℃油浴锅中搅拌反应4h。

反应结束离心收集白色沉淀，用蒸馏水和乙醇分别洗涤3～5次，干燥得到白色粉末。

[0064] b、将步骤a制得的白色粉末分散于0.6g/mL的硝酸铵乙醇溶液中，加热回流12h，反应结束离心收集白色沉淀，用乙醇洗涤3～5次，干燥得到白色粉末。

[0065] c、将步骤b制得的白色粉末分散于乙醇中，加入1mL 3-氨丙基三乙氧基硅烷，80℃下加热回流24h，反应结束离心收集白色沉淀，用乙醇洗涤3～5次，干燥得到白色粉末。

[0066] d、将步骤c制得的白色粉末分散于甲醇中，加入0.3～1g 3,4-二羟基苯甲醛，反应结束用甲醇洗涤3～5次，干燥得到黄色粉末，即为邻苯二酚修饰的介孔二氧化硅。

[0067] (2)制备含苯硼酸的聚合物
[0068] a、称取N-(4氨基苯基)-甲基丙烯酰胺0.176g和聚乙二醇甲基丙烯酸酯0.475g 及引发剂10mg溶于1.5mL THF中，将溶液置于反应容器中冷冻脱气并充入氩气后密封下75℃反应24h，聚合后液氮冷冻2min停止反应。

[0069] b、将反应后的溶液用100mL正己烷沉淀两次、干燥。

[0070] c、将步骤b制得的聚合物取0.4g溶于5mL二氯甲烷中配成第一溶液，将0.15g 4-甲酰基苯硼酸溶于1mL甲醇溶液中配成第二溶液。

[0071] d、将第二溶液注入第一溶液中反应12h，反应结束后用二氯甲烷洗涤、抽滤、干燥，得到含苯硼酸的聚合物。

[0072] (3)pH和葡萄糖双重敏感性的介孔二氧化硅@聚合物药物载体的制备如下：[0073] 将0.3g邻苯二酚修饰的介孔二氧化硅分散于50mL甲醇中配成第三溶液，将0.5g 含苯硼酸的聚合物溶于甲醇中配成第四溶液，将第四溶液加入第三溶液中反应24h，反应结束离心出去未反应的聚合物，即得pH和葡萄糖双重敏感性的介孔二氧化硅@聚合物药物载体。

图1
图2
图3。