本发明专利技术涉及一种嵌段共聚物mPEG-PLGA/无定形硅酸钙水合物复合纳米材料及其制备方法和应用，所述复合纳米材料具有球形或类球形的实心、核壳或多囊泡结构，所述复合纳米颗粒的尺寸为10～100nm，所述复合纳米材料的化学组成中钙与硅的摩尔比为0.3：1～0.7：1。本发明专利技术以生物相容性好、可降解的嵌段共聚物作为有机模板剂用于硅酸钙水合物复合材料的制备，可以有效地保持无定形硅酸钙，且嵌段共聚物的疏水性使得复合材料可作为对疏水性药物和蛋白质的储存库，进而可用作药物输送和蛋白吸附，在生物医药领域具有良好的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于纳米生物材料领域，涉及一种有机/无机复合纳米材料，尤其是嵌段共聚物mPEG-PLGA/硅酸钙水合物复合纳米颗粒及其制备方法。
技术介绍
在许多医学领域如组织工程、骨缺损修复以及药物传输等对药物载体材料具有庞大的需求。目前，有机药物载体材料已经被广泛研究，但有机材料具有热稳定性差、化学稳定性差和在体内容易被免疫细胞吞噬等缺点。无机材料/有机聚合物的复合纳米材料目前正受到广泛的关注。这种材料能将无机材料和有机聚合物的复合均匀度提高到纳米级，从而能将它们各自的优点有效地融合在一起。目前，在此类材料中以无机材料为核，聚合物为壳的复合纳米结构被研究得较多，而以无机材料为壳的纳米结构研究得极少。在无机材料/聚合物核壳纳米结构中，聚合物可以作为模板来调控无机材料的尺寸和形貌，而稳定性较好的无机材料外壳可以防止该核壳结构在药物释放过程中出现崩溃的现象，这对于循环系统和细胞内的药物输送十分重要。另外，便于临床应用，复合纳米材料的聚合物内核应该没有细胞毒性，并且无机物外壳应该具有良好的生物相容性。磷酸钙常被用作此类复合纳米材料的无机外壳，这是因为它是人骨的主要无机成分，在人体中不会产生免疫反应，生物相容性好。硅酸钙是一种新兴的生物材料，它可以在模拟体液中转化为类骨磷灰石，而且对成骨细胞的诱导分化功能比磷酸钙材料具有更大的优势，因此它在药物输送领域中的应用正受到越来越多的研究者关注。然而，硅酸钙材料的微观形貌和尺寸很不容易控制，尽管容易形成纤维状和片状的纳米结构(例如CN102923725A公开一种具有超高比表面积的硅酸钙超薄纳米片及其制备方法)，但在其三维结构中只要有一维超出纳米尺度就会严重影响它在循环系统和细胞内药物输送中的 应用。据我们所知，湿化学法制备的硅酸钙通常是半结晶或结晶的，而正是由于这种半结晶和结晶特性使得其微观形貌保持为片状或线状，从而使其整体尺寸超出纳米范畴。相对于半结晶和结晶的硅酸钙，无定形硅酸钙容易形成颗粒状结构，将其整体尺寸控制在纳米尺度也较容易实现。然而，在水体系中能稳定存在的无定形硅酸钙的制备目前仍是个难题。据知，因为无定形态很不稳定，水体系中的硅酸钙在其形成过程中会经历从无定形到半结晶态的快速转变，这限制了硅酸钙基材料作为药物载体材料的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种稳定的有机物/无定形硅酸钙的复合纳米材料。面对现有技术存在的问题，本专利技术人认识到可以通过添加一种稳定剂防止无定形硅酸钙向半结晶态或结晶态转变，进一步，本专利技术人认识到有机聚合物，尤其是嵌段共聚物mPEG-PLGA可以作为硅酸钙/有机物复合材料的模板剂控制复合材料的尺寸的同时还能保持硅酸钙为无定形，可望广泛应用于无定形娃酸I丐的合成中。首先，本专利技术提供一种嵌段共聚物mPEG-PLGA/无定形硅酸钙水合物复合纳米材料，其中，所述复合纳米材料具有球形或类球形的实心、核壳或多囊泡结构，所述复合纳米颗粒的尺寸为10 lOOnm，所述复合纳米材料的化学组成中钙与硅的摩尔比为0.3:1 0.7:1。本专利技术以生物相容性好、可降解的嵌段共聚物作为有机模板剂用于硅酸钙水合物复合材料的制备，可以有效地保持无定形硅酸钙，且嵌段共聚物的疏水性使得复合材料可作为对疏水性药物和蛋白质的储存库，进而可用作药物输送和蛋白吸附，在生物医药领域具有良好的应用前景。优选地，所述复合纳米材料包括无定形硅酸钙网络骨架和均匀分散在其中的嵌段共聚物 mPEG-PLGA。优选地，所述复合纳米材料包括无定形硅酸钙核壳和包裹在其内的嵌段共聚物mPEG-PLGA。本专利技术中，所述复合纳米材料的BET比表面积可为30 100m2/g。另一方面，本专利技术提供一种制备上述复合纳米材料的方法，包括:将可溶性硅酸盐水溶液缓慢滴加入嵌段共聚物mPEG-PLGA和可溶性钙盐的混合水溶液，并控制最终混合液中Ca和Si摩尔比为0.3:1 3.0:1，搅拌所述混合液0 60分钟，以及分离所得沉淀，洗涤、干燥后得到所述嵌段共聚物mPEG-PLGA/无定形硅酸钙水合物复合纳米材料。较佳地，所述可溶性硅酸盐水溶液中，Si032—离子浓度为0.01 2mol/L ;所述嵌段共聚物mPEG-PLGA和可溶性钙盐的混合水溶液中，mPEG-PLGA浓度为0.5 15g/L，Ca2+离子浓度为0.01 2mol/L。较佳地，所述干燥的温度范围可为室温到100°C。本专利技术的制备方法使用环境友好的原料，在室温下进行，产率高，且节约能源；操作方便，制备工艺简单，易于实现工业化生产。再一方面，本专利技术还提供一种上述复合纳米材料的在生物医药领域中的应用。较佳地，所述复合纳米材料可用作输送药物的药物载体。例如，所述复合纳米材料可以用于输送布洛芬，所述复合纳米材料对布洛芬的装载量可为每克载体装载1.8 2.5g布洛芬药物。又，例如所述复合纳米材料可以用于输送多烯紫杉醇，所述复合纳米材料对多烯紫杉醇的药物装载量可为每克载体装载50 IOOmg多烯紫杉醇药物。所述复合纳米材料还可用作蛋白吸附剂。例如，所述复合纳米材料对牛血红蛋白的最高吸附量为每克复合纳米材料吸附995±40mg牛血红蛋白。附图说明图1为本专利技术的嵌段共聚物mPEG-PLGA/硅酸钙水合物复合纳米颗粒的制备工艺流程示意 图2为本专利技术实施例1制得的嵌段共聚物mPEG-PLGA/硅酸钙水合物复合纳米颗粒的一张透射电子显微镜(TEM)照片； 图3为本专利技术实施例1制得的嵌段共聚物mPEG-PLGA/硅酸钙水合物复合纳米颗粒的另一张透射电子显微镜(TEM)照片；图4为本专利技术实施例1制得的嵌段共聚物mPEG-PLGA/硅酸钙水合物复合纳米颗粒的X-射线粉末衍射(XRD)谱 图5为本专利技术实施例1制得的嵌段共聚物mPEG-PLGA/硅酸钙水合物复合纳米颗粒的能谱图(EDS)； 图6为本专利技术实施例1制得的嵌段共聚物mPEG-PLGA/硅酸钙水合物复合纳米颗粒粉末及其经过800°C和1000°C煅烧(空气气氛)后的实物照片； 图7为本专利技术实施例2制得的嵌段共聚物mPEG-PLGA/硅酸钙水合物复合纳米颗粒的一张透射电子显微镜(TEM)照片； 图8为本专利技术实施例2制得的嵌段共聚物mPEG-PLGA/硅酸钙水合物复合纳米颗粒的另一张透射电子显微镜(TEM)照片； 图9为本专利技术实施例3制得的嵌段共聚物mPEG-PLGA/硅酸钙水合物复合纳米颗粒的透射电子显微镜(TEM)照片； 图10为本专利技术实施例3制得的嵌段共聚物mPEG-PLGA/硅酸钙水合物复合纳米颗粒的能谱图(EDS)； 图11为本专利技术实施例7中嵌段共聚物mPEG-PLGA/硅酸钙水合物复合纳米颗粒装载水难溶药物布洛芬前后，布洛芬正己烷溶液的紫外-可见吸收光谱对比图(测定时布洛芬正己烷溶液稀释了 50倍)； 图12为本专利技术实施例7中装载了水难溶药物布洛芬的嵌段共聚物mPEG-PLGA/硅酸钙水合物复合纳米颗粒在模拟体液中的药物缓释曲线； 图13为本专利技术实施例7中装载了水难溶药物布洛芬的嵌段共聚物mPEG-PLGA/硅酸钙水合物复合纳米颗粒在将其所载布洛芬药物完全释放后所剩产物的X-射线粉末衍射(XRD)谱 图14为本专利技术实施例8中装载了水溶性药物多烯紫杉醇的嵌段共聚物mPEG-PLGA/硅酸本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种嵌段共聚物mPEG?PLGA/无定形硅酸钙水合物复合纳米材料，其特征在于，所述复合纳米材料具有球形或类球形的实心、核壳或多囊泡结构，所述复合纳米颗粒的尺寸为10～100nm，所述复合纳米材料的化学组成中钙与硅的摩尔比为0.3：1～0.7：1。
【技术特征摘要】
1.一种嵌段共聚物mPEG-PLGA/无定形硅酸钙水合物复合纳米材料，其特征在于，所述复合纳米材料具有球形或类球形的实心、核壳或多囊泡结构，所述复合纳米颗粒的尺寸为10 lOOnm，所述复合纳米材料的化学组成中钙与硅的摩尔比为0.3:1 0.7:1。2.根据权利要求1所述的所述复合纳米材料，其特征在于，所述复合纳米材料包括无定形硅酸钙网络骨架和均匀分散在其中的嵌段共聚物mPEG-PLGA。3.根据权利要求1所述的所述复合纳米材料，其特征在于，所述复合纳米材料包括无定形硅酸钙核壳和包裹在其内的嵌段共聚物mPEG-PLGA。4.根据权利要求1 3中任一项所述的所述复合纳米材料，其特征在于，所述复合纳米材料的BET比表面积为30 100 m2/g。5.一种制备权利要求1 4中任一项所述的复合纳米材料的方法，其特征在于，包括: 将可溶性硅酸盐水溶液缓慢滴加入嵌段共聚物mPEG-PLGA和可溶性钙盐的混合水溶液，并控制最终混合液中Ca和 Si摩尔比为0.3:1 3.0:1，搅拌所述混合液0 60分钟，以及 分离所得沉淀，洗涤、干燥后得到所述嵌段共聚物mPEG-PLGA/无定形硅酸钙水合物复合纳米材料。6.根据权利要求5所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱英杰，吴进，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：
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