【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于功能材料，涉及一种葡萄糖驱动的各向异性异质复合中空多壳层材料及其制备方法和应用；具体的，涉及一种葡萄糖驱动的各向异性异质复合中空多壳层材料在生物药和分子药可控释放的应用。
技术介绍
1、纳米材料作为载体递送药物对于很多疾病的治疗有着重要的应用前景，但其较弱的组织穿透能力限制了药物运输的效果，因此需要设计出具有自主运动性能的纳米载体，提高药物在目标位置的输送效率及疾病治疗效果。近几年来，人造微/纳马达受到研究人员的广泛关注，它可以与周围环境发生物理或者化学反应，并将其转化为机械能，实现自主运动，从而增加对组织和细胞屏障的穿透性，有望将药物等有效载荷直接运送到病变组织。随着研究的不断深入，微/纳马达的结构展现出多样化，包括微/纳米管、微/纳米线、微/纳米棒、双面神型、螺旋型和自组装聚合微/纳米马达等，其中，具有各向异性的微/纳马达更容易构建不对称场，实现更强的自主运动，在药物运输、细胞分离、无创显微手术、生物传感等领域展示出巨大的应用潜力。
2、中空多壳层结构(hollow multishelled structure)具有有效比表面积大、壳层有序排列和空腔相对独立等特点，广泛应用于药物递送、催化、光热蒸水、传感器以及储能系统等。其中，应用于药物递送，中空多壳层可以实现药物的高效负载和次序释放，有利于实现药物的缓释，提高长效治疗效果。自从次序模板法被提出之后，多种多样的中空多壳层材料被开发出来，并且壳层数目、壳层间距、壳层厚度、晶面等均能得到精确的调控。但是，目前的结构调控均是基于各向同性的中空多壳层材料，
3、发表在nat.rev.chem上的综述(nat.rev.chem.2020,4,159-168.)对智能和动态homs进行了展望，认为构建各向异性homs可以调整物质传输方向(包括反应物和产物)，在材料周围构建不均匀的物质浓度场，产生不对称力，从而提高自主运动能力，实现自驱动运动以及定向运动；同时在保证高负载量的同时，提高其实现药物的靶向运输及响应释放能力。
技术实现思路
1、针对上述不足，本专利技术提供了一种葡萄糖驱动的各向异性异质复合中空多壳层材料的制备方法和应用，通过油性贵金属颗粒的选择性吸附，使得贵金属纳米颗粒固定在固体前驱体内部；通过分段吸附，使一种或多种金属离子在各向异性模板上存在浓度梯度分布，进一步控制o2含量进行分步煅烧，使不同金属氧化物或金属氧化物和碳层分步固化成壳，从而得到贵金属内部负载的各向异性异质复合中空多壳层材料。该中空多壳层可以催化葡萄糖分解产生不对称浓度分布，实现定向运动及趋化性，提高药物的葡萄糖响应释放及靶向释放。
2、本专利技术一方面针对大分子生物药贝伐单抗((bvz)和小分子化学药盐酸盐阿霉素(dox)共同负载时负载量低及释放顺序的问题，构建了各向异性的异质复合中空多壳层结构。该中空多壳层结构的异质复合组分有利于与化学药形成不同相互作用力，如氢键、范德华力，通过壳层及孔洞实现小尺寸化学药的高负载，同时其各向异性结构产生的各向异性通道为大尺寸生物药的进入提供了空间，实现了生物药和化学药的共同高负载及次序递送。优先释放的贝伐单抗可以抑制肿瘤血管生成，促进血管正常化，阻断葡萄糖供应，利于随后释放的盐酸盐阿霉素发挥作用，诱导细胞凋亡。并且相对于球形等各向同性结构，该各向异性通道可以限制生物药的快速释放，提高其缓释时间，实现生物药的突释、缓释、逐渐平衡三阶段释放。另一方面，针对药物释放可控性差及靶向性差的问题，构建了葡萄糖驱动的各向异性异质复合中空多壳层结构，该中空多壳层结构可以在葡萄糖溶液中发生催化反应，其各向异性结构可以诱导催化产物的不对称分布，构建不对称场，实现自主运动。通过改变体系中葡萄糖的浓度，可以使运动速度发生改变，实现药物的葡萄糖响应释放；更进一步的，当置于存在葡萄糖浓度梯度的体系中时，该药物载体可以朝向高葡萄糖浓度运动，实现趋化性，可进一步实现药物的靶向释放。
3、为达到以上目的，本专利技术采用了以下技术方案：
4、在本专利技术的第一方面，本专利技术提出了一种葡萄糖驱动的各向异性异质复合中空多壳层材料的制备方法，包括以下步骤：
5、1)将含表面活性剂的碳源水溶液置于反应釜中，进行加热反应，经离心、洗涤和干燥后得到各向异性碳模板；
6、2)将步骤1)得到各向异性碳模板分散于含贵金属纳米颗粒的有机金属盐的溶液中，得到悬浮液后先在低温水浴中吸附，后转移至高温保温吸附，离心，干燥，得到内外表面亲疏水性质不同、且贵金属负载在内部的固体前驱体；
7、3)将步骤2)得到的固体前驱体置于o2/n2混合气中进行分步煅烧，先在低温条件下煅烧使第一种金属氧化物固化成壳，再在高温条件下煅烧使第二种金属氧化物或碳层固化成壳，得到葡萄糖驱动的各向异性异质复合中空多壳层。
8、采用本专利技术的制备方法，利用各向异性碳模板，通过油性贵金属纳米颗粒的选择性负载，分段吸附及在o2/n2混合气中的分步煅烧，可设计制备葡萄糖驱动的各向异性异质复合中空多壳层材料。该制备方法温和，操作简单，适于规模化生产，并且该方法具有普适性，可拓展到多种金属氧化物/碳及金属氧化物/金属氧化物复合材料的制备，而且壳层数量、贵金属负载量等可控。所制备的各向异性中空多壳层材料用于药物递送时，可实现大分子生物药贝伐单抗和小分子化学药盐酸盐阿霉素的同时高负载，并在葡萄糖溶液中实现自驱动运动及趋化性，进一步实现化学药和生物药同时的葡萄糖响应释放及靶向释放。
9、另外，根据本专利技术的制备方法，还可以具有如下附加的技术特征：
10、所述步骤1)中，各向异性碳模板的形状包括花瓶状、碗状、月牙状、羽毛球状等。
11、所述步骤1)中，所述碳源水溶液中碳源包括葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、核糖、脱氧核糖和壳聚糖中的一种或至少两种的组合，碳源的浓度为0.1-4m；所述表面活性剂包括油酸钠、硬脂酸钠、月桂酸钠、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物、十六烷基苯磺酸钠、聚氧乙烯脱水山梨醇单棕榈酸酯、月桂山梨坦中的一种或至少两种的组合，前驱体水溶液中表面活性剂的浓度为0.05-4mm。
12、所述步骤2)中，所述金属盐为乙酰丙酮铁、乙酰丙酮坦、乙酰丙酮钛、乙酰丙酮铁、乙酰丙酮锌、甲基氯化锌、乙酰丙酮锡中的一种或两种以上组合；所述溶液的溶剂为乙醇、丙酮、氯仿、甲苯中的一种或两种以上组合；所述低温吸附温度为30-50℃，低温吸附时间为1-8h，高温吸附温度为60-100℃，高温吸附时间为1-12h。
13、所述步骤2)中，所述贵金属纳米颗粒为金纳米粒子、铂纳米粒子、钯纳米粒子中的一种或至少两种的组合；所述各向异性碳模板与贵金属的质量比为10：1～50：1；所述贵金属纳米颗粒表现为亲油性，尺寸为2-15nm。
14、所述步骤3)中o2/n2混合气中o2：n2的体积比例为20：1～90：1；所述低温煅烧温度为200-350℃，低温保温时间为30-120本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种葡萄糖驱动的各向异性异质复合中空多壳层材料的制备方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，得到的各向异性碳模板的形状包括花瓶状、碗状、月牙状或羽毛球状。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，所述碳源包括葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、核糖、脱氧核糖和壳聚糖中的一种或至少两种的组合，碳源水溶液的浓度为0.1-4M；
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，所述金属盐为乙酰丙酮铁、乙酰丙酮坦、乙酰丙酮钛、乙酰丙酮锰、乙酰丙酮锌、甲基氯化锌、乙酰丙酮锡中的一种或两种以上组合；所述溶液的溶剂为乙醇、丙酮、氯仿、甲苯中的一种或两种以上组合；所述低温吸附温度为30-50℃，低温吸附时间为1-8h，高温吸附温度为60-100℃，高温吸附时间为1-12h。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中O2/N2混合气中O2：N2的体积比例为20：1～90：1；所述低温煅烧温度为200-350℃，低温保温时间为30-120min；高温煅烧温度
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，所用贵金属纳米颗粒为金纳米粒子、铂纳米粒子、钯纳米粒子中的一种或至少两种的组合；所述各向异性碳模板与贵金属的质量比为10：1～50：1；所述贵金属纳米颗粒表现为亲油性，尺寸为2-15nm。
7.一种葡萄糖驱动的各向异性异质复合中空多壳层材料，其特征在于，所述葡萄糖驱动的各向异性异质复合中空多壳层是由权利要求1-6任一项制备方法制备得到的。
8.根据权利要求7所述一种葡萄糖驱动的各向异性异质复合中空多壳层材料，其特征在于，所述各向异性异质复合中空多壳层材料包括至少一个空腔和至少一层壳壁，其中，所述壳壁表面堆积有不同金属氧化物纳米颗粒或金属氧化物及碳的纳米颗粒，所述金属氧化物包括氧化钛、氧化坦、氧化锌、四氧化三锰、氧化铁、氧化锡；
9.权利要求7或8所述葡萄糖驱动的各向异性异质复合中空多壳层材料在可控药物递送中的应用，其特征在于，所述各向异性中空多壳层可以实现在葡萄糖溶液中的自驱动以及朝向高糖的趋化性，实现生物药贝伐单抗和化学药盐酸盐阿霉素的同时高负载。
...【技术特征摘要】
1.一种葡萄糖驱动的各向异性异质复合中空多壳层材料的制备方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，得到的各向异性碳模板的形状包括花瓶状、碗状、月牙状或羽毛球状。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，所述碳源包括葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、核糖、脱氧核糖和壳聚糖中的一种或至少两种的组合，碳源水溶液的浓度为0.1-4m；
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，所述金属盐为乙酰丙酮铁、乙酰丙酮坦、乙酰丙酮钛、乙酰丙酮锰、乙酰丙酮锌、甲基氯化锌、乙酰丙酮锡中的一种或两种以上组合；所述溶液的溶剂为乙醇、丙酮、氯仿、甲苯中的一种或两种以上组合；所述低温吸附温度为30-50℃，低温吸附时间为1-8h，高温吸附温度为60-100℃，高温吸附时间为1-12h。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中o2/n2混合气中o2：n2的体积比例为20：1～90：1；所述低温煅烧温度为200-350℃，低温保温时间为30-120min；高温煅烧温度为400-600℃...
【专利技术属性】
技术研发人员：王丹，杨乃亮，侯萍，毛丹，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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