专利名称：一种叶酸功能化的载药介孔氧化硅及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种药物载体及其制备方法，尤其涉及一种叶酸功能化的介孔氧化硅及其制备方法。
背景技术：
药物载体是影响药效的主要因素。不同性质的药物载体具有不同的药物释放行为。理想的药物载体应具有良好的生物相容性、生物可降解性、理化及生物稳定性和极低的毒性，且有适当的载药量。介孔材料具有均一可调的介孔(2_50nm)孔道、高的比表面积、稳定的骨架结构、以及易于功能化的表面。从1992年美国Mobil公司的科学家首次运用纳米结构的自组装 技术制备出介孔氧化硅以来，介孔氧化硅材料一直是材料科学领域的ー个研究热点。介孔氧化硅具有规则的孔道结构和化学均相性，热稳定性高、无生物活性、无毒性，在生物体可通过低毒途径降解，因而具备作为药物载体的基本条件。介孔氧化硅作为药物载体的研究，目前主要是采取物理吸附的方法将药物载入孔道，然后再研究其释放行为。然而，ー个普遍存在的问题是由于孔道两端开ロ，药物在到达特定位置前就会发生早期泄漏。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种叶酸功能化的载药介孔氧化硅及其制备方法。本发明所提供的叶酸功能化的载药介孔氧化硅，是按照包括下述步骤的方法制备得到的I)以烷基季铵盐为模板剂，在碱性条件下使正硅酸酯和巯丙基三甲氧基硅烷进行共缩聚反应，得到巯基功能化介孔氧化硅；2)采用合成后嫁接法，使巯丙基三甲氧基硅烷与步骤I)制备的巯基功能化介孔氧化硅反应，得到二次巯基功能化介孔氧化硅；3)在避光且无氧条件下，使步骤2)制备的巯基功能化介孔氧化硅与2-(2-氨基こ基ニ硫代)吡啶盐酸盐反应，得到以ニ硫键连接的氨基功能化介孔氧化硅；然后除去其中的模板剂，得到除去模板的、ニ硫键连接的氨基功能化介孔氧化硅；4)采用物理吸附法，将药物组装到步骤3)制备的除去模板的、ニ硫键连接的氨基功能化介孔氧化硅的孔道中，得到载药的ニ硫键连接的氨基功能化介孔氧化硅；5)在トこ基-(3-ニ甲氨基丙基)碳ニ亚胺盐酸盐(EDOHCl)的催化作用下，使叶酸与步骤4)制备的载药的ニ硫键连接的氨基功能化介孔氧化娃反应,得到叶酸功能化的载药介孔氧化硅。其中，步骤I)中所述共缩聚反应可在水中进行；所述共缩聚反应的反应温度可为50 90°C，反应时间可为2 12小时；所述碱性条件的pH值为8 13。步骤I)所述共缩聚反应中，烷基季铵盐、正硅酸酯、巯丙基三甲氧基硅烷、水的摩尔比可依次为(2-4) (20-25) (4-6) (20000-30000)，优选为2.8 22.4 5. 2 26700。步骤I)中所述模板剂烷基季铵盐具体可为十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵等，所述正硅酸酯可为正硅酸甲酷、正硅酸こ酯等。步骤2)中所述反应的反应溶剂可为无水甲苯、无水环己烷或无水甲醇等；所述反应在回流状态下进行24 48小时。步骤2)所述反应中，巯丙基三甲氧基硅烷与巯基功能化介孔氧化硅的摩尔比可为(0.9-1. 3) (0.8-1. I)，优选为 1.2 I。步骤3)所述反应中，步骤2)制备的巯基功能化介孔氧化硅与2-(2-氨基こ基ニ 硫代)吡啶盐酸盐的质量比为(1-2) (0.8-1. 4)，优选为1.5 I。步骤3)中，除去模板剂的方法可为溶剂萃取法；所述溶剂萃取法中所采用的溶剂为质量浓度为35%-37%盐酸溶液和无水甲醇按照体积比I : 20形成的混合液。步骤5)中所述反应在ニ甲基亚砜中进行。所述反应的反应温度为20_35°C，反应时间为12-36小时。步骤5)所述反应中，叶酸、EDC HCl与载药的ニ硫键连接的氨基功能化介孔氧化硅质量比为(2-4) (6-12) (7-13)。优选为(3.5 10. 5 10)为了解决以介孔氧化硅为载体产生的早期药物泄露问题，本发明的发明人首次采取化学键合的方法，将叶酸和负载了模型药物的介孔氧化硅共价连接起来，有效解决了早期泄露的问题。在特定的还原条件下，连接叶酸与介孔氧化硅的ニ硫键断裂，从而将负载的模型药物以ー级动力学过程进行释放。本发明方法制备的叶酸功能化的载药介孔氧化硅不仅具有叶酸靶向作用，而且比表面积大，热稳定性高，无毒性，载药率高，尤其是能够有效防止药物泄露的优点。该纳米材料适合于那些具有较短半衰期的药物，作为ー种新的纳米运输载体在生物医药领域具有潜在的应用前景。本发明与现有技术相比，具有以下优点(1)反应条件温和，无需高温高压，反应时间短，无需晶化或老化过程，因而更加简单省时，易于操作。(2)所采用的模板剂价格低廉且环境友好，制备成本低。(3)将叶酸以共价键合在吸附了模型药物的介孔氧化硅载体表面上，避免了药物运输过程中的早期泄露。(4)所制备的纳米药物载体材料在还原条件下将模型药物以ー级释放动力学释放，符合控释和缓释药物载体的释放规律。
图I为实施例I制备的叶酸功能化的载药介孔氧化硅纳米药物载体材料在体外的释放曲线。
具体实施例方式下面通过具体实施例对本发明进行说明，但本发明并不局限于此。下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例I、制备叶酸功能化的载药介孔氧化娃纳米药物载体材料一、采用下述共缩聚和合成后嫁接的方法制备巯基修饰的介孔氧化硅a)共缩聚法将Ig正十六烷基溴化铵(2. 8mmol)置于圆底烧瓶中，加入去离子水(480mL, 26. 7mol)并剧烈搅拌，用 2M 氢氧化钠(3. 5mL，0. 175mmol)调节 pH 至 11。在 80。。温度下加入5mL正娃酸こ酯(22. 4mmol)与0. 97mL巯丙基三甲氧基娃烧(5. 24mmol)的混合物，氮气保护下继续搅拌2小吋。冷却后将反应液离心，得白色胶状物，用去离子水和こ醇洗涤数適，真空干燥，得到巯基修饰的介孔氧化硅。b)合成后嫁接法将0. 9g共缩聚法合成得到的巯基修饰的介孔氧化硅置于圆底烧瓶中，加入无水甲苯，搅拌下加入ImL巯丙基三甲氧基娃烧(5. 4mmol),回流反应24小时。こ醇洗涤，真空干燥，得到二次巯基修饰的介孔氧化硅。ニ、2-(2-氨基こ基ニ硫代)吡啶盐酸盐的合成将Ig ニ硫吡啶溶于5. 5mL甲醇中，加入0. 2mLこ酸。将0. 26g 2-巯基氯化こ胺溶于2. 27mL甲醇，将其加入上述溶液中。常温搅拌，避光，氮气保护，搅拌48小时后将产物减压旋蒸至黄油状，用こ醚磨洗，减压过滤， 产物真空干燥 24 小时待用。1H NMR(DMS0-d6) 8=3. 11 (m，4H，CH2-CH2)，7. 31 (m, 1H, py)，
7.76 (d, 1H, py)，7. 85 (m, 1H, py)，8. 29 (s, 3H, NH3)，8. 52 (d, 1H, py)。ESI—MS，m/z 187 [M+]。三、将上述得到的0. Sg巯基功能化介孔氧化硅置于圆底烧瓶中，以无水甲醇为溶齐[J，加入2-(2-氨基こ基ニ硫代)吡啶盐酸盐(0. 5g，2. 67mmol)，避光氮气保护下反应24小吋。离心弃去上清，こ醇洗涤，真空干燥，得到以ニ硫键连接的氨基功能化介孔氧化硅。用浓度为37% HCl和无水甲醇的混合液(体积比I : 20)萃取模板正十六烷基三甲基溴化铵，然后用こ醇洗涤、离心数次，真空干燥，得到除去模板的、ニ硫键连接的氨基功能化介孔氧化硅(记为MS-NH2)。四、室温下，将0. OOSmol模型药物荧光素钠溶于IOOmL磷酸缓冲液(PBS)中(0. 08M)，加入0. 2g介孔氧化硅MS-NH2，避光搅拌36小吋。离心弃去上清，PBS洗涤，真空干燥，得到吸附了模型药物的ニ硫键连接的氨基功能化的介孔氧化硅(F-MS-NH2)。五、室温下，将80mg叶酸(0. 18mmol)溶于DMSO中，在搅拌条件下，加入240mgI-こ基-(3-ニ甲氨基丙基)碳ニ亚胺盐酸盐(EDC -HC1) (I. 25mmol)，0. 5小时后加入0. 22g吸附了模型药物的F-MS-NH2，氮气保护下反应24小吋。产物用DMSO和こ醇梯度离心洗涤，真空干燥，即得到了叶酸功能化的载药介孔氧化硅纳米药物载体材料(记为F-MS-F)。实施例2药物体外释放试验37°C下，将实施例I得到的I. 5mg F-MS-F分散于3mL PBS缓冲溶液中，加入3. OmgDTT (6. 5mM)，使用F-2500型荧光分光光度计(HITACHI，日本)监测515nm处的荧光强度。激发波长504nm,狭缝2. 5nm。对照组溶液没有加入还原剂DTT，实验组溶液加入不同浓度的还原剂DTT。以时间为横坐标，累积释放浓度为纵坐标绘制释放曲线。从图I中可以看出，对照组由于没加DTT, ニ硫键没有发生断裂，孔道被叶酸封堵，模型药物几乎没有释放；而实验组中由于加入了 DTT，ニ硫键的断裂导致药物释放速率均快于对照组，且释放速率随实验组中还原剂DTT浓度的增加而变快。对DTT浓度为6. 5mM的实验组，0_15小时的累计释放曲线用动力学模型方程进行线性拟合。结果表明，荧光素钠的释放符合ー级释放动力学过程，回归方程为y = -797. 65I氺exp(-x/1. 9432)+764. 464。由此可以得出结论以ニ硫键连接的、叶酸功能化的介孔氧化硅纳米药物载体材料可以有效解决介孔氧化硅载药中药物早期泄露的问题。以上所述仅为本发明的优选实施例，对本发明而言仅是说明性的，而非限制性的；本领域普通技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改 变，修改，甚至等效变更，但都将落入本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种制备叶酸功能化的载药介孔氧化硅的方法，包括下述步骤 1)以烷基季铵盐为模板剂，在碱性条件下使正硅酸酯和巯丙基三甲氧基硅烷进行共缩聚反应，得到巯基功能化介孔氧化硅； 2)采用合成后嫁接法，使巯丙基三甲氧基硅烷与步骤I)制备的巯基功能化介孔氧化硅反应，得到二次巯基功能化介孔氧化硅； 3)在避光且无氧条件下，使步骤2)制备的巯基功能化介孔氧化硅与2-(2-氨基こ基ニ硫代)吡啶盐酸盐反应，得到以ニ硫键连接的氨基功能化介孔氧化硅；然后除去其中的模板剂，得到除去模板的、ニ硫键连接的氨基功能化介孔氧化硅； 4)采用物理吸附法，将药物组装到步骤3)制备的除去模板的、ニ硫键连接的氨基功能化介孔氧化硅的孔道中，得到载药的ニ硫键连接的氨基功能化介孔氧化硅； 5)在I-こ基-(3-ニ甲氨基丙基)碳ニ亚胺盐酸盐的催化作用下，使叶酸与步骤4)制备的载药的ニ硫键连接的氨基功能化介孔氧化硅反应，得到叶酸功能化的载药介孔氧化硅。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于步骤I)中所述共缩聚反应在水中进行；所述共缩聚反应的反应温度为50-90°C，反应时间为2-12小时；所述碱性条件的pH值为8-13。
3.根据权利要求I或2所述的方法，其特征在干步骤I)所述共缩聚反应中，烷基季铵盐、正硅酸酯、巯丙基三甲氧基硅烷、水的摩尔比为(2-4) (20-25) (4-6) (20000-30000)，优选为 2. 8 : 22.4 : 5.2 : 26700。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征在干步骤2)中所述反应的反应溶剂为无水甲苯、无水环己烷或无水甲醇其中至少ー种；所述反应在回流状态下进行24-48小吋。
5.根据权利要求I或4所述的方法，其特征在干步骤2)所述反应中，巯丙基三甲氧基硅烷与巯基功能化介孔氧化硅的质量比为(0.9-1. 3) (0.8-1. I)，优选为1.2 I。
6.根据权利要求I所述的方法，其特征在于步骤3)所述反应中，步骤2)制备的巯基功能化介孔氧化硅与2-(2-氨基こ基ニ硫代)吡啶盐酸盐的质量比为(1-2) (0.8-1. 4)，优选为I. 5 : I。
7.根据权利要求I或6所述的方法，其特征在干步骤3)中，除去模板剂的方法为溶剂萃取法；所述溶剂萃取法中所采用的溶剂为质量浓度为35% -37%盐酸溶液和无水甲醇按照体积比I : 20形成的混合液。
8.根据权利要求I所述的方法，其特征在干步骤5)中所述反应在ニ甲基亚砜中进行；所述反应的反应温度为20-35°C，反应时间为12-36小吋。
9.根据权利要求I或8所述的方法，其特征在于步骤5)所述反应中，叶酸、I-乙基-(3- ニ甲氨基丙基)碳ニ亚胺盐酸盐与载药的ニ硫键连接的氨基功能化介孔氧化硅质量比为(2-4) (6-12) (7-13)，优选为 3. 5 10.5 10。
10.权利要求1-9中任一所述方法制备得到的叶酸功能化的载药介孔氧化硅。
全文摘要
本发明公开了一种叶酸功能化的载药介孔氧化硅及其制备方法。本发明所提供的叶酸功能化的载药介孔氧化硅是按照下述步骤制备得到的1)以正硅酸酯为硅源，正十六烷基季铵盐为模板剂，巯丙基三甲氧基硅烷为功能化试剂，通过共缩聚和合成后嫁接的方法，制备巯基功能化介孔氧化硅；2)巯基功能化介孔氧化硅与2-(吡啶二巯基)乙基氯化铵作用得到以二硫键为连接体的氨基功能化介孔氧化硅；3)以物理吸附的方法将药物组装到介孔氧化硅孔道中；3)然后将叶酸通过二硫键以共价作用键合到介孔氧化硅上，得到叶酸功能化的载药介孔氧化硅。该产品不仅具有叶酸靶向作用，且比表面积大，热稳定性高，无毒，载药率高，尤其是能够有效防止药物泄漏。
文档编号A61K47/22GK102805869SQ201110142109
公开日2012年12月5日 申请日期2011年5月30日 优先权日2011年5月30日
发明者房晨婕, 郭瑞, 张天蓝 申请人:首都医科大学