具有熒光示蹤和還原響應性藥物釋放功能微膠囊及制備方法
【技術領域】
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[0001]本發明涉及一種生物醫用材料，具體涉及一種囊壁含有石墨烯量子點的具有熒光示蹤和還原響應性藥物釋放功能微膠囊及制備方法。
【背景技術】
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[0002]微膠囊是一種具有膜狀壁殼的微型容器或包裝物，由于其結構的特殊性和性能的多變性，在生物醫藥、食品和農業等領域都有廣泛的應用。可用于微膠囊制備的材料多種多樣，主要包括天然高分子材料、合成的高分子材料和無機化合物等。微膠囊的制備方法有很多種，根據成囊機理，可以大致分為三類:物理法、物理化學法和化學法。隨著科學研究的發展，不斷涌現出一些新的微膠囊化的技術，如表面接枝、模板聚合、層層自組裝等。這些方法都是基于化學反應的微膠囊化方法，具有結構可控、性能可調、易于賦予各種特征功能等特點。但是這些方法操作過程比較繁瑣、耗時長，并且很容易引入雜質等，這限制了它們的實際應用性。
[0003]超聲輻射制備微膠囊的方法是由美國的科學家Suslick等人在九十年代初發明的，他們利用高強度的超聲輻射將氣體或不溶于水的液體用蛋白質交聯囊膜包載，制備成蛋白質微膠囊。這種方法操作簡單，高效快捷又綠色環保，并且得到的微膠囊具有良好的生物相容性，在藥物技術等領域有著潛在的應用價值。
[0004]石墨烯量子點是準零維的納米材料，其內部電子在各方向上的運動都受到局限，所以量子局限效應特別顯著，具有許多獨特的性質。在生物成像方面，在理論和實驗上都已證實，量子限制效應和邊效應可誘導石墨烯量子點發出熒光。在生物醫學研究領域中，常用熒光標記來標定研究對象，卻會因為過長的激發時間使得熒光失效，這使得一般熒光劑在生物醫學上的應用受到限制。石墨烯量子點擁有穩定的熒光光源，不易出現光衰減失去其熒光性，并具有良好的生物相容性和水溶液穩定性，同時有利于化學功能化修飾，是一種良好的藥物載體材料。Wang等人將通過模板法及雙重還原及組裝的方法將鉑、銅與石墨烯量子點結合制備出無機雜化膠囊用作燃料電池催化劑的載體。但目前還未見利用超聲法制備囊壁含有石墨烯量子點的微膠囊的報道。
【發明內容】
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[0005]本發明的目的就在于針對上述現有技術的不足，提供了一種囊壁含有石墨烯量子點的具有熒光示蹤和還原響應性藥物釋放功能的微膠囊；
[0006]本發明的另一目的是提供了一種具有熒光示蹤和還原響應性藥物釋放功能微膠囊的制備方法
[0007]本發明的目的是通過以下技術方案實現的:
[0008]—種具有熒光示蹤和還原響應性藥物釋放功能微膠囊，通過對經過同時含有巰基和氣基的有機尚分子或生物尚分子修飾后得到的疏基化石墨稀量子點的水溶液和裝載有疏水性藥物的油相進行超聲輻射，形成以含有石墨烯量子點的交聯膜為囊壁，以載有疏水性藥物的油相為芯材的載藥微膠囊，微膠囊的尺寸在0.2-20 μ m之間。
[0009]所述的同時含有巰基和氨基的有機高分子或生物高分子是人工合成或生物提取得到的同時含有巰基和氨基的有機高分子或生物高分子如氨基-聚乙二醇-巰基、氨基-聚谷氨酸-巰基、牛血清白蛋白、絲素蛋白或大豆蛋白。
[0010]所述的疏水性藥物是紫杉醇、洛莫司汀、人參皂苷、喜樹堿或水飛薊素藥物中的一種或幾種。
[0011 ] 所述的油相是生物醫藥可用的各種動物油、植物油、微生物油脂、礦物油、硅油類或其他與水不相溶的無毒液態有機物。
[0012]—種具有熒光示蹤和還原響應性藥物釋放功能微膠囊的制備方法，包括以下步驟:
[0013]a、將0.l-100mg的氧化石墨烯量子點超聲分散在5_200ml水中；
[0014]13、在N2保護下，注入l-20ml濃度為10mg/ml的同時含有巰基和氨基的有機高分子或生物高分子和濃度為10mg/ml的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽的混合溶液；
[0015]c、無氧條件下攪拌反應1-24小時，3-5次離心洗滌，除去未反應的同時含有巰基和氨基的有機高分子或生物高分子，得到巰基化石墨烯量子點；
[0016]d、將制備的巰基化石墨烯量子點均勻分散在去離子水中，用試管按一定體積比量取巰基化石墨烯量子點的水溶液和含有疏水性藥物的油相，將其置于冰水浴中；
[0017]e、將超聲探頭置于油/水兩相界面，在一定的超聲功率下作用一段時間；
[0018]f、對反應液進行離心洗滌，得到以巰基化石墨烯量子點的交聯膜為囊壁，以疏水性藥物的油相為芯材的載藥微膠囊。
[0019]所述的含有巰基化石墨烯量子點的水溶液和含有疏水性藥物的油相的體積比是
1:1-20:Ιο
[0020]所述的超聲功率為100-1000W/cm2，超聲時間為l_20min。
[0021]有益效果:本發明方法可以將石墨烯量子點均勻分布在微膠囊的囊壁上，通過有機高分子或生物高分子對石墨烯量子點的修飾，增加石墨烯量子點之間的距離，最大限度的減少因石墨烯量子點之間的聚集而導致的熒光淬滅的發生，從而保障其藥物傳輸時的熒光示蹤性能；形成的含有石墨烯量子點的囊壁對藥物起到包載和保護作用；利用二硫鍵的還原響應性有效的控制藥物的釋放；本發明的制備方法快速簡便，高效環保，材料來源廣泛，產物純凈無毒。
【具體實施方式】
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[0022]下面結合實施例對本發明做進一步的詳細說明:
[0023]囊壁含有石墨烯量子點的具有熒光示蹤和還原響應性藥物釋放功能的微膠囊的制備方法，是以經過同時同時含有巰基和氨基的有機高分子或生物高分子修飾后得到的巰基化石墨烯量子點的交聯膜為囊壁，裝載有疏水性藥物的油相為芯材的載藥微膠囊。
[0024]將經過同時含有巰基和氨基的有機高分子或生物高分子修飾后得到的巰基化石墨烯量子點分散到水相里；將疏水性藥物分散在油相里，配成與水不相溶的分散液；然后在油/水的兩相界面進行超聲輻射，即可獲得囊壁含有石墨烯量子點的具有熒光示蹤和還原響應性藥物釋放功能的微膠囊。
[0025]同時含有巰基和氨基的有機高分子或生物高分子可以是人工合成或生物提取得到的同時含有巰基和氨基的有機高分子或生物高分子如氨基-聚乙二醇-巰基、氨基-聚谷氨酸-巰基、牛血清白蛋白、絲素蛋白或大豆蛋白。
[0026]疏水性藥物是紫杉醇、洛莫司汀、人參皂苷、喜樹堿或水飛薊素中的一種或多種。
[0027]所述的油相是生物醫藥可用的各種動物油、植物油、微生物油脂、礦物油、硅油類或其他與水不相溶的無毒液態有機物。
[0028]具有熒光示蹤和還原響應性藥物釋放功能微膠囊的制備方法，包括以下步驟:
[0029]a、將0.l-100mg的氧化石墨烯量子點超聲分散在5_200ml水中；
[0030]13、在N2保護下，注入l-20ml濃度為10mg/ml的同時含有巰基和氨基的有機高分子或生物高分子和濃度為10mg/ml的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽的混合溶液；
[0031]c、無氧條件下攪拌反應1-24小時，3-5次離心洗滌，除去未反應的同時含有巰基和氨基的有機高分子或生物高分子，得到巰基化石墨烯量子點；
[0032]d、將制備的巰基化石墨烯量子點均勻分散在去離子水中，用試管按一定體積比量取巰基化石墨烯量子點的水溶液和含有疏水性藥物的油相，將其置于冰水浴中；
[0033]e、將超聲探頭置于油/水兩相界面，在一定的超聲功率下作用一段時間；
[0034]f、對反應液進行離心洗滌，得到以巰基化石墨烯量子點的交聯膜為囊壁，以疏水性藥物的油相為芯材的載藥微膠囊。
[0035]所述的含有巰基化石墨烯量子點的水溶液和含有疏水性藥物的油相的體積比是
1:1-20:Ιο
[0036]所述的超聲功率為100-1000W/cm2，超聲時間為l_20min。
[0037]原理:利用高強度超聲波在油/水界面的催化作用，促使巰基化石墨烯量子點表面的巰基發生交聯，形成穩定的交聯膜，并將載有疏水性藥物的油相包覆，形成以含有石墨烯量子點的交聯膜為囊壁，裝載有疏水性藥物的油相為芯材的載藥微膠囊。
[0038]實施例1
[0039]將2mg的氧化石墨烯量子點超聲分散在20ml水中；在N2保護下，注入5ml濃度為10mg/ml的氨基-聚乙二醇-巰基和濃度為10mg/ml的1-(3- 二甲氨基丙基)_3_乙基碳二亞胺鹽酸鹽的混合溶液；無氧條件下攪拌反應12小時，3次離心洗滌，除去未反應的氨基-聚乙二醇-巰基，得到巰基化石墨烯量子點；將lmg巰基化石墨烯量子點均勻分散在10ml去離子水中，將10mg洛莫司汀溶于10ml甲基硅油；用試管按體積比5:1量取巰基化石墨烯量子點的水溶液和含有洛莫司汀的甲基硅油，將其置于冰水浴中；將超聲探頭置于油/水兩相界面，在400W功率下，超聲輻照5min;對反應液進行離心洗滌，得到囊壁含有石墨烯量子點的微膠囊。
[0040]實施例2
[0041]將2mg的氧化石墨烯量子點超聲分散在20ml水中；在N2保護下，注入5ml濃度為10mg/ml的氨基-聚谷氨酸-巰基和濃度為10mg/ml的1-(3- 二甲氨基丙基)_3_乙基碳二亞胺鹽酸鹽的混合溶液；無氧條件下攪拌反應16小時，4次離心洗滌，除去未反應的氨基-聚谷氨酸-巰基，得到巰基化石墨烯量子點；將lmg巰基化石墨烯量子點均勻分散在10ml去離子水中，將10mg紫杉醇溶于10ml羥基硅油；用試管按體積比5:1量取巰基化石墨烯量子點的水溶液和含有紫杉醇的羥基硅油，將其置于冰水浴中；將超聲探頭置于油/水兩相界面，在500W功率下，超聲輻照8min;對反應液進行離心洗滌，得到囊壁含有石墨烯量子點的微膠囊。
[0042]實施例3
[0043]將5mg的氧化石墨烯量子點超聲分散在50ml水中；在N2保護下，注入10ml濃度為10mg/ml的牛血清白蛋白和濃度為10mg/ml的1_(3_ 二甲氨基丙基)_3_乙基碳二亞胺鹽酸鹽的混合溶液；無氧條件下攪拌反應2小時，5次離心洗滌，除去未反應的牛血清白蛋白，得到巰基化石墨烯量子點；將2mg巰基化石墨烯量子點均勻分散在10ml去離子水中，將10mg人參皂苷溶于10ml大豆油；用試管按體積比6:1量取巰基化石墨烯量子點的水溶液和含有人參皂苷的大豆油，將其置于冰水浴中；將超聲探頭置于油/水兩相界面，在300W功率下，超聲福照8min ;對反應液進行離心洗滌，得到囊壁含有石墨稀量子點的微膠囊。
[0044]實施例4
[0045]