一种电荷可控的聚合物材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种电荷可控的聚合物材料及其制备方法与应用，所述聚合物材料由多巴胺和5‑羟色胺合成；所述材料的制备方法为将一定比例多巴胺和5‑羟色胺盐酸盐溶液加入搅拌的醇氨溶液中，室温避光搅拌24小时后即可形成聚合物材料。本发明专利技术的聚合物材料具有优异的粘附性、二次修饰性以及电荷可控等优势，可对多数材料进行表面改性或直接用于递送药物，在众多领域中具有巨大的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种电荷可控的聚合物材料及其制备方法与应用
本专利技术涉及纳米生物
，特别涉及一种电荷可控的聚合物材料及其制备方法与应用。
技术介绍
材料的表面特性对材料的应用具有重要影响。如玻璃的表面涂层可改变玻璃的反光性与透光性，轮胎的表面涂层可改变摩擦力与机动性能，材料的表面带电性直接影响其吸附性能(同性相吸，异性相斥原理)等。因此，对材料的表面改性及表面电性控制具有重要意义。与此同时，纳米材料的表面特性对其生物医学应用具有重要影响。随着纳米技术的快速发展，各类纳米材料及其复合物已广泛地应用于生物传感、靶向递送、疾病诊断和治疗等生物研究领域。尽管目前部分纳米制剂已进入临床试验阶段，甚至已获得FDA的批准，但纳米材料在生物学领域中的应用仍面临着诸多的阻碍及挑战。例如，与血清蛋白之间的非特异性相互作用、靶向效率低以及细胞毒性等问题。近期研究表明，纳米材料的表面性质与上述问题息息相关，尤其是纳米材料的表面电荷，其可通过多种途径影响纳米材料在体内的行为。因此，对纳米材料的表面电荷进行研究并设计，对其在临床上的进一步推广应用具有一定意义。由于细胞膜由阴离子磷脂双分子层构成，带正电的纳米材料具有较高的细胞膜穿透力，因此其常作为功能药物的递送载体。与此同时，带正电的纳米材料还易与血清蛋白以及正常细胞非特异性结合，从而引起免疫反应、细胞毒性并降低递药效率阻碍其临床转化。而与其相反，非正电的纳米材料(即带负电或近中性电荷)通常表现出较高的生物相容性和低免疫原性，但其一般难以被细胞摄取。因此，针对地设计一种在血浆和正常组织中呈非正电性，而在疾病部位呈正电性的电荷可控纳米材料，有望克服生物纳米材料目前面临的挑战，实现高效的药物靶向递送。
技术实现思路
本专利技术提供了一种电荷可控的聚合物材料及其制备方法与应用，其目的是为了能够得到一种自由控制表面电荷的生物材料。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种电荷可控的聚合物材料，所述聚合物材料由多巴胺和5-羟色胺合成。作为优选，所述多巴胺和5-羟色胺的质量浓度比为1:0～0:1。作为优选，所述多巴胺和5-羟色胺的总浓度为0.5mg/mL～2.0mg/mL。一种所述聚合物材料的具体制备方法，包括如下步骤：步骤一、分别配置多巴胺盐酸盐溶液、5-羟色胺盐酸盐溶液和醇氨混合溶液；步骤二、向醇氨溶液中依次加入5-羟色胺盐酸盐溶液以及多巴胺盐酸盐溶液，室温避光下搅拌12-72小时；步骤三、将步骤二所得混合物清洗，烘干后即可得基于多巴胺和5-羟色胺的聚合物材料作为优选，所述步骤一中醇氨混合溶液的具体制备方法为将无水乙醇、氨水、去离子水以(0.5～1):(0.03～0.1)：1的比例混匀均匀，再加入稳定剂搅拌均匀。作为优选，所述稳定剂包括聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮和吐温中的一种或多种，所述稳定剂浓度为1wt％～2wt％。一种所述聚合物材料在材料改性中的应用；作为优选，具体操作如下：步骤一、分别配置多巴胺盐酸盐溶液、5-羟色胺盐酸盐溶液和醇氨混合溶液；步骤二、将待包裹的材料加入醇氨溶液中，依次加入5-羟色胺盐酸盐溶液以及多巴胺盐酸盐溶液，室温避光下搅拌12-72小时；步骤三、将步骤二所得混合物清洗，烘干后即可在材料表面包裹聚合物材料涂层。一种所述聚合物材料在构建肿瘤靶向药物中的应用。一种所述聚合物材料在构建pH响应电荷翻转型纳米平台中的应用。本专利技术专利技术人发现多巴胺和5-羟色胺在特定条件下可发生聚合反应，形成聚合物，当体系中加入其它材料(如玻璃、锡箔纸、纳米载体等)时，该聚合物可包载于材料表面，形成涂层。当体系中不含其它任何材料，该聚合物可自身聚合形成一种共聚合物纳米粒(简称为PDHNPs)。且通过调节多巴胺(DA)和5-羟色胺(5-HT)之间的比例可以调控PDHNPs的表面电性：随着5-羟色胺比例的逐渐上升，PDHNPs电性由负电逐渐转变为带正电。此外研究还发现，PDHNPs的表面电荷具备pH响应性，其电性可随环境pH的降低而逐渐升高。其中，一定多巴胺和5-羟色胺比例下制备的PDHNPs可实现生理条件下的pH响应电荷翻转：在碱性或中性环境血液循环环境中涂层呈电中性或负电；而在肿瘤微酸性环境下其可呈正电。本专利技术的上述方案有如下的有益效果：1.本专利技术提供了一种电荷可控的表面涂层，其由DA和5-HT氧化聚合而成，具有优异的生物相容性、粘附性以及二次修饰能力，可对任何宏观或微观材料进行表面改性。2.本专利技术提供了一种电荷可控的聚合物材料，通过调节DA和5-HT之间的比例可以调控PDHNPs的表面电性：随着5-HT比例的逐渐上升，PDHNPs电性由负电逐渐转变为带正电。3.本专利技术提供了一种电荷可控的聚合物材料，其表面电荷具备pH响应性，其电性可随环境pH的降低而逐渐升高。一定DA:5-HT比例下制备的PDHNPs可实现pH响应的电荷翻转：在碱性或中性环境中涂层呈电中性或负电；而在酸性环境下其可呈正电。可用于构建肿瘤微环境响应的电荷翻转纳米体系，使其在血浆及正常组织偏中性的环境下(pH7.2～7.4)呈电中性或负电，减少被正常细胞及免疫细胞摄取，降低毒副作用并延长循环时间；而在肿瘤微酸性环境下(pH6.0～6.8)其电荷可翻转为正电，触发主动转胞吞作用促进纳米粒进入肿瘤组织并被细胞摄取，实现肿瘤靶向蓄积。4.本专利技术提供了一种电荷可控的聚合物材料的制备方法，其只需将DA、5-HT加入醇氨溶液中避光搅拌过夜即可氧化聚合得到PDHNPs，无需多步合成、纯化等流程，原料易得低廉、制备工艺简单可控、反应条件温和安全。附图说明图1为本专利技术实施例1中聚合物材料对不同材料表面进行涂层的宏观及微观图；图2为本专利技术实施例2中聚合物材料的表征图；图3为本专利技术实施例3中Au/PDHNPs的电荷翻转能力图；图4为本专利技术实施例4中PDH涂层键合DNAzyme的表征图；图5为本专利技术实施例5中PDHNPs在不同pH下的细胞摄取荧光成像结果图。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。本专利技术针对现有的问题，提供了一种电荷可控的聚合物材料。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段；若未特别指明，实施例中所用试剂均为市售。本专利技术涉及到的百分号“％”，若未特别说明，是指质量百分比；但溶液的百分比，除另有规定外，是指100ml溶液中含有溶质的克数。本专利技术所述重量份可以是μg、mg、g、kg等本领域公知的重量单位，也可以是其倍数，如1/10、1/100、10倍、100倍等。以下实施例中，所采用的仪器及生产厂家的详细信息参见表1；表1主要仪器名称及生产厂家以下实施例中，所采用的主要试剂名称及生产厂家参见表2；表2主要试剂名称及生产厂家<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电荷可控的聚合物材料，其特征在于，所述聚合物材料由多巴胺和5-羟色胺合成。/n

【技术特征摘要】
1.一种电荷可控的聚合物材料，其特征在于，所述聚合物材料由多巴胺和5-羟色胺合成。


2.根据权利要求1所述的聚合物材料，其特征在于，所述多巴胺和5-羟色胺的质量浓度比为1:100～4:1。


3.根据权利要求1所述的聚合物材料，其特征在于，所述多巴胺和5-羟色胺的总浓度为0.5mg/mL～2.0mg/mL。


4.一种如权利要求1-3中任一项所述聚合物材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、分别配置多巴胺盐酸盐溶液、5-羟色胺盐酸盐溶液和醇氨混合溶液；
步骤二、向醇氨溶液中依次加入5-羟色胺盐酸盐溶液以及多巴胺盐酸盐溶液，室温避光下搅拌12-72小时；
步骤三、将步骤二所得混合物清洗，烘干后即可得基于多巴胺和5-羟色胺的聚合物材料。


5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤一中醇氨混合溶液的具体制备方法为将无水乙醇、氨水、去离子水以(0.5～1):(0.03～0.1)：1的比例混...

【专利技术属性】
技术研发人员：周文虎，朱皎皎，孟英才，余梦真，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43