【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高分子材料，具体涉及一种具有金属结合能力的高分子纳米材料及其制备和应用。
技术介绍
1、金属离子在生命过程中发挥着重要的生物学功能。在人体基因组编码的蛋白质和酶中，有近三分之一以上需要金属离子来发挥生物功能(r.h.holm,et al.,chem.rev.,1996,96,2239-2314)。蛋白质的高级结构对金属元素的生理功能至关重要，蛋白质可通过高级结构调控金属储存、运输、吸收、催化、矿化等。例如细胞需要铁时，转铁蛋白在转铁蛋白受体帮助下，通过细胞内吞作用进入内涵体，在内涵体酸性条件下转铁蛋白构象发生改变，从而释放铁元素。理解金属离子与生物大分子之间的相互作用对于探索生命现象、揭示重大疾病的致病机理具有重要的科学意义，并且有助于开发具有仿蛋白功能的纳米材料用于疾病的治疗和诊断。
2、金属基纳米材料具有多种功能，被广泛应用于生物医用领域，这些纳米材料的功能目前主要是通过材料的组分、配体的性质、化学结构、纳米粒子的尺寸以及制备工艺等参数进行调控的。许多合成高分子，例如聚氨基酸、聚肽、聚类肽、拟肽、聚脲等，可以折叠成α-螺旋、β折叠、β转角等独特的二级结构(h liu,et al.,j.am.chem.soc.2018,140(21),6604-6610；y zheng,et al.,angew.chem.int.ed.2021,60(41),22529-22536；y zhou,etal.,nat.commun.2022,13,4551，并能够通过自组装形成不同三级或更高级结构的自组装体，具有类似蛋
3、但是，现有技术中尚未有通过设计高分子纳米材料的高级结构，来实现对配体、金属、以及金属与配体相互作用的调节，进而提高高分子纳米材料性能的相关报道。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对上述缺陷，提供一种具有高级结构和金属结合能力的高分子纳米材料，并指出这些高级结构能够调节配体(如调节配体的相互作用、调节配体的螯合能力等)、中心金属元素(如改变金属元素的配位数)，以及调节配体与金属的配位作用；从而通过简单的调节其高级结构的方式，实现了对配体、中心金属原子、配体与中心金属配位作用的调节，进而改善了含金属高分子纳米材料的相应的功能，使其能够用于疾病诊断与治疗。
2、本专利技术的技术方案：
3、本专利技术要解决的第一个技术问题是提供一种具有金属结合能力的高分子纳米材料，其是将聚合物采用螯合物对其进行修饰制得的材料。
4、进一步，所述聚合物为具有配位能力的聚合物；优选为：聚氨基酸及其衍生物、聚肽及其衍生物、聚类肽及其衍生物、聚脲及其衍生物、聚多糖及其衍生物、聚酯及其衍生物或聚氨酯及其衍生物等。
5、进一步，所述螯合物为具有电子给体、氧化还原活性、氢键供体或氢键给体的物质；优选为：葡萄糖酸，黄芩苷(,乙二胺四乙酸,二乙烯三胺五乙酸，5,8-双羧甲基-11-[2-(甲基氨基)-2-氧代乙基]-3-氧代-2,5,8,11-四氮杂十三烷基-13-羧酸，4-羧基-5,8,11-三(羧甲基-1-苯基-2-氧杂-5,8,11三氮杂十三烷-13-酸，n’-二(2-羟苄基)乙二氨-n,n’-二乙酸，1-羧甲基-3-羟基-2-甲基-4-吡啶酮,地拉罗司；多巴胺，(3-氨基吡啶-2-基)亚甲基氨基硫脲，去铁胺(dfo),阿霉素或原儿茶酸等。
6、本专利技术要解决的第二个技术问题是提供一种含金属的高分子纳米材料，其是将聚合物螯合不同的金属离子制得；或将聚合物制成自组装体后螯合不同的金属离子制得。
7、进一步，所述具有金属结合能力的高分子纳米材料和含金属的高分子纳米材料均具有高级结构。
8、进一步，所述高级结构为：
9、高分子链通过分子内或分子间相互作用形成的如无规卷曲、α-螺旋、β-折叠、β-转角、β-凸起或环等二级结构；或通过共价键、非共价键(如疏水作用、氢键、离子键、范德华力或配位键等)形成的三级结构；本专利技术所阐述的三级结构重点包括组装体部分分子链间作用如液晶，也包括整体分子链共同作用如疏水域及空心亲水域，及一些其他整体或部分特殊相互作用。
10、进一步，所述聚合物为具有配位金属能力的聚合物；可以是聚合物本身具有配位能力或者通过共价键或非共价键相互作用引入外源配体((如能够采用螯合物对其进行修饰)，自组装形成富有多种空间结构的纳米材料。具体的，所述聚合物为能够采用螯合物对其进行修饰的聚合物。
11、进一步，所述螯合物选自：葡萄糖酸，黄芩苷(,乙二胺四乙酸,二乙烯三胺五乙酸，5,8-双羧甲基-11-[2-(甲基氨基)-2-氧代乙基]-3-氧代-2,5,8,11-四氮杂十三烷基-13-羧酸，4-羧基-5,8,11-三(羧甲基-1-苯基-2-氧杂-5,8,11三氮杂十三烷-13-酸，n’-二(2-羟苄基)乙二氨-n,n’-二乙酸，1-羧甲基-3-羟基-2-甲基-4-吡啶酮,地拉罗司；多巴胺，(3-氨基吡啶-2-基)亚甲基氨基硫脲，去铁胺(dfo),阿霉素或原儿茶酸等。
12、进一步，所述聚合物包括聚氨基酸及其衍生物、聚肽及其衍生物、聚类肽及其衍生物、聚脲及其衍生物、聚多糖及其衍生物、聚酯及其衍生物或聚氨酯及其衍生物等。
13、进一步，所述聚合物优选为聚氨基酸或其衍生物，包括：聚氨基酸及聚氨基酸共聚物、侧链被保护的聚氨基酸及聚氨基酸共聚物。
14、具体的，所述聚氨基酸或其衍生物包括：聚天冬氨酸、聚苄酯天冬氨酸、聚赖氨酸、聚苄氧羰基赖氨酸、聚叔丁氧羰基赖氨酸、聚谷氨酸、聚苄酯谷氨酸、聚叔丁酯谷氨酸、聚丝氨酸、聚苄酯丝氨酸、聚叔丁酯丝氨酸、聚天冬酰胺、聚谷氨酰胺、聚酪氨酸、聚苏氨酸、聚苄酯丝氨酸、聚叔丁酯丝氨酸、聚精氨酸、聚苄氧羰基精氨酸、聚半胱氨酸、聚叔丁氧羰基半胱氨酸等能进行侧链修饰的聚氨基酸或侧链被保护的聚氨基酸。
15、进一步，通过溶剂挥发法或溶剂交换法将聚合物分散至水或缓冲液中，制得相应的自组装体溶液；然后自组装体中滴加一定比例的金属盐溶液得到含金属的高分子纳米材料；其中，纳米材料中螯合化物与金属盐溶液中金属离子的摩尔比为1：10～2：1。
16、本专利技术要解决的第三个技术问题是指出上述含金属的高分子纳米材料在自组装、药物、金属离子传输、磁共振成像或催化中的用途。
17、本专利技术要解决的第四个技术问题是提供一种新型纳米造影剂，所述造影剂为上述含金属的高分子纳米材料。
18、进一步，所述造影剂为具有金属结合能力的高分子纳米材料螯合金属离子制得的产物。
19、进一步，上述造影剂中，所述具有金属结合能力的高分子纳米材料为在聚氨基酸或其衍生物的侧链引入能够螯合金属离子的基团。
20、进一步，所述造影剂中，所述具有金属结合能力的高分子纳米材料采用下述方法制得：将氨基酸分子、聚氨基酸或其衍生物和螯合化合物通过化学反应制得所述高分子纳米材料。
21、进一步，所述化学反应包括：缩本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有金属结合能力的高分子纳米材料，其特征在于，其是将聚合物采用螯合物对其进行修饰制得的材料。
2.根据权利要求1所述的一种具有金属结合能力的高分子纳米材料，其特征在于，所述聚合物为具有配位能力的聚合物；优选为：聚氨基酸及其衍生物、聚肽及其衍生物、聚类肽及其衍生物、聚脲及其衍生物、聚多糖及其衍生物、聚酯及其衍生物或聚氨酯及其衍生物；
3.一种含金属的高分子纳米材料，其特征在于，其是将聚合物螯合不同的金属离子制得；或将聚合物制成自组装体后螯合不同的金属离子制得；
4.权利要求1或2所述具有金属结合能力的高分子纳米材料和权利要求3所述含金属的高分子纳米材料均具有高级结构；
5.权利要求1或2所述含金属的高分子纳米材料在自组装、药物、金属离子传输、磁共振成像或催化中的用途。
6.一种造影剂，所述造影剂为权利要求3所述的含金属的高分子纳米材料；
7.一种光热转化材料，所述光热转化材料为权利要求3所述的含金属的高分子纳米材料；
8.一种高分子纳米螯合剂，所述螯合剂为权利要求1或2所述具有金属结合能力的
9.一种含有铁核的高分子纳米材料，所述含有铁核的高分子纳米材料为在权利要求1或2所述具有金属结合能力的高分子纳米材料的自组装体上原位矿化得到的纳米材料；
10.一种提高金属配合物配位常数或螯合常数的方法，所述方法为：在金属配合物中引入具有高级结构的高分子纳米材料，其中，所述具有高级结构的聚合物为权利要求1或2所述具有金属结合能力的高分子纳米材料；或：
...【技术特征摘要】
1.一种具有金属结合能力的高分子纳米材料，其特征在于，其是将聚合物采用螯合物对其进行修饰制得的材料。
2.根据权利要求1所述的一种具有金属结合能力的高分子纳米材料，其特征在于，所述聚合物为具有配位能力的聚合物；优选为：聚氨基酸及其衍生物、聚肽及其衍生物、聚类肽及其衍生物、聚脲及其衍生物、聚多糖及其衍生物、聚酯及其衍生物或聚氨酯及其衍生物；
3.一种含金属的高分子纳米材料，其特征在于，其是将聚合物螯合不同的金属离子制得；或将聚合物制成自组装体后螯合不同的金属离子制得；
4.权利要求1或2所述具有金属结合能力的高分子纳米材料和权利要求3所述含金属的高分子纳米材料均具有高级结构；
5.权利要求1或2所述含金属的高分子纳米材料在自组装、药物、金属...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁明明，王作杰，刘航，董潇涵，许倩茹，彭川，刘洋，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：
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