一种用于靶向给药的氧化石墨烯颗粒及其制备方法与流程

本发明涉及医药载体技术领域，具体来说，是一种用于靶向给药的氧化石墨烯颗粒及其制备方法。

背景技术：

氧化石墨烯是一种常见的无毒且生物相容性较好的材料，近年来氧化石墨烯被用在药物传输的研究中。

由于氧化石墨烯可以被用于药物载体输送，人们开始通过修饰氧化石墨烯使其达到靶向给药的目的。传统的修饰手段是通过先制备氧化石墨烯，再通过一系列的物理或化学修饰使其具有可以接枝靶向配体的基团，从而达到靶向给药的目的。但是这种制备手段，在制备的处理阶段会造成产物氧化石墨烯的大量损失，同时制备出的颗粒粒径过大、载药量低，此外还存在制备工艺复杂、周期较长、制备难度高的缺点。

技术实现要素：

针对现有技术中的技术问题，本发明的目的在于提供一种简便、可用于靶向给药的氧化石墨烯颗粒及其制备方法。本发明的用于靶向给药的氧化石墨烯颗粒载药量高；同时制备方法解决了传统制备过程中所出现的制备复杂、制备周期长等技术问题，避免了产物的大量损失。

本发明提供一种用于靶向给药的氧化石墨烯颗粒的制备方法，具体步骤如下：

(1)向氧化石墨烯GO中加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺EDC和N-羟基丁二酰亚胺NHS，35～40℃水浴下避光搅拌后，向其中滴加质量百分比浓度为1％～5％的聚乙烯亚胺水溶液，滴加完毕后，继续35～40℃水浴下避光搅拌10～20h；之后反应液置于透析袋中透析，冷冻干燥得到聚乙烯亚胺修饰的氧化石墨烯颗粒；

(2)在透明质酸溶液中加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺EDC和N-羟基丁二酰亚胺NHS，35～40℃水浴下避光搅拌，得到活化的透明质酸；

(3)将步骤(1)得到的聚乙烯亚胺修饰的氧化石墨烯颗粒分散于水中，35～40℃水浴下滴加步骤(2)得到的活化的透明质酸，滴加结束后，继续35～40℃水浴下搅拌反应；反应结束后置于透析袋中透析，再冷冻干燥，即得到一种用于靶向给药的氧化石墨烯颗粒。

本发明中，步骤(1)中，氧化石墨烯GO通过改良的Hummer法制备得到；透析时间为36～50h。

本发明中，步骤(1)中，聚乙烯亚胺和氧化石墨烯的质量比为1:2～1:5；氧化石墨烯GO、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺EDC和N-羟基丁二酰亚胺NHS的质量比为1：(0.5～0.8)：(0.5～0.8)。

本发明中，步骤(2)中，透明质酸溶液的质量百分比浓度为1％～3％；透明质酸、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺EDC和N-羟基丁二酰亚胺NHS的质量比为1：(1.8～2)：(1.8～2)。

本发明中，聚乙烯亚胺修饰的氧化石墨烯和透明质酸的质量比为1∶1～1∶3。

本发明中，步骤(3)中，透析时间为36～50h。

本发明进一步提供一种上述的制备方法得到的用于靶向给药的氧化石墨烯颗粒。本发明的氧化石墨烯颗粒的粒径范围在200～400nm之间，通过对第二代肿瘤血管靶向破坏剂康布斯汀(CA4)的衍生物(CA4P)负载实验研究，载药率最高可达34％。在电镜下面形貌稳定，层状结构。

和现有技术相比，本发明的有益效果在于：

采用石墨粉、浓硫酸、高锰酸钾为原料，材料成本低廉易得。

合成路线简短，条件温和，操作简单，不需要使用反应釜和高温条件，成本低消耗少，副产物及处理简单，形貌可控，产率较高。

与传统的氧化石墨烯GO直接接枝透明质酸HA相比，本发明通过聚乙烯亚胺PEI修饰氧化石墨烯GO，提高了与透明质酸HA的接枝率。

对制备的颗粒对第二代肿瘤血管靶向破坏剂康布斯汀(CA4)的衍生物(CA4P)进行负载，载药率最高可达34％。

附图说明

图1是纳米颗粒的形成示意图。

图2是实施例4的TG热重曲线。其中：a是GO的TG曲线；b是GO-PEI-HA的TG曲线。

图3是实施例4的扫描电镜SEM图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施例进行详细说明。

图1纳米颗粒的形成示意图。

实施例1

1、称取100mg的PEI(聚乙烯亚胺)，溶于5ml去离子水中超声混匀，得到2％的PEI水溶液；

2、称取0.5000g石墨粉、0.5000g硝酸钠置于250ml三口烧瓶中，冰浴条件下加入46ml的浓硫酸，以800r/min机械搅拌0.5小时；

3、称取3.000g高锰酸钾，冰浴条件下缓慢加入到三口烧瓶中，加入时间超过一个小时，冰浴条件下以800r/min机械搅拌2小时；升温至35℃以800r/min机械搅拌1小时，加入23ml去离子水，控制温度在95～98℃，机械搅拌0.5小时，加入大量去离子水70ml，然后滴加30％的双氧水至溶液变成金黄色，反应液置于大烧杯中过夜，倾去上清，沉淀调节pH至弱酸性，得到氧化石墨烯GO；氧化石墨烯GO超声分散2h后，加入320mgEDC，磁力搅拌5min后加入400mgNHS，37℃水浴下避光磁力搅拌4h，滴加5ml步骤1中的2％的PEI水溶液，37℃水浴下避光磁力搅拌12h，反应完毕；

4、反应液置于透析袋中透析48h，多次换水，冷冻干燥即得到聚乙烯亚胺修饰的氧化石墨烯颗粒314.56mg；

5、准确称取透明质酸200mg于圆底烧瓶中，滴加20ml去离子水，得到质量百分比为1％的透明质酸溶液，待其溶清后加入370mgEDC并搅拌5min，再次加入NHS400mg，37℃水浴下避光并以500r/min磁力搅拌4h；

6、准确称取上述制备的聚乙烯亚胺修饰的氧化石墨烯颗粒50mg分散在50ml去离子水中，在强力搅拌下滴加5ml上述活化的质量百分比为1％的透明质酸，滴加时间控制在5min，滴加完毕。在40℃水浴下避光以600r/min磁力搅拌24h；

7、反应液置于透析袋中，透析48h，多次换水，冷冻干燥即得到一种可用于靶向给药的透明质酸功能化的氧化石墨烯颗粒。

实施例2

1、称取100mg的PEI(聚乙烯亚胺)，溶于5ml去离子水中超声混匀，得到2％的PEI水溶液；

2、称取0.2500g石墨粉、0.2500g硝酸钠置于250ml三口烧瓶中，冰浴条件下加入23ml的浓硫酸，以800r/min机械搅拌0.5小时；

3、称取1.5000g高锰酸钾，冰浴条件下缓慢加入到三口烧瓶中，加入时间超过一个小时，冰浴条件下以800r/min机械搅拌2小时；升温至35℃以800r/min机械搅拌1小时，加入12ml去离子水，控制温度在95～98℃，机械搅拌0.5小时，加入大量去离子水35ml，然后滴加30％的双氧水至溶液变成金黄色，反应液置于大烧杯中过夜，倾去上清，沉淀调节pH至弱酸性，得到氧化石墨烯GO；氧化石墨烯GO超声分散2h后，加入200mgEDC，磁力搅拌5min后加入290mgNHS，37℃水浴下避光磁力搅拌4h，滴加5ml步骤1中的2％的PEI水溶液，37℃水浴下避光磁力搅拌12h，反应完毕；

4、反应液置于透析袋中透析48h，多次换水，冷冻干燥即得到聚乙烯亚胺修饰的氧化石墨烯161.99mg；

5、准确称取透明质酸200mg于圆底烧瓶中，滴加20ml去离子水，得到质量百分比为1％的透明质酸溶液，待其溶清后加入370mgEDC并搅拌5min，再次加入NHS400mg，37℃水浴下避光并以500r/min磁力搅拌4h；

6、准确称取上述制备的聚乙烯亚胺修饰的氧化石墨烯颗粒50mg分散在50ml去离子水中，在强力搅拌下滴加5ml上述活化的质量百分比为1％的透明质酸，滴加时间控制在5min，滴加完毕。在40℃水浴下避光以600r/min磁力搅拌24h；

7、反应液置于透析袋中，透析48h多次换水，冷冻干燥即得到一种可用于靶向给药的透明质酸功能化的氧化石墨烯颗粒。

实施例3

1、称取200mg的PEI(聚乙烯亚胺)，溶于5ml去离子水中超声混匀，得到4％的PEI水溶液；

2、称取0.5000g石墨粉、0.5000g硝酸钠置于250ml三口烧瓶中，冰浴条件下加入46ml的浓硫酸，以800r/min机械搅拌0.5小时；

3、称取3.000g高锰酸钾，冰浴条件下缓慢加入到三口烧瓶中，加入时间超过一个小时，冰浴条件下以800r/min机械搅拌2小时；升温至35℃以800r/min机械搅拌1小时，加入23ml去离子水，控制温度在95～98℃，机械搅拌0.5小时，加入大量去离子水70ml，然后滴加30％的双氧水至溶液变成金黄色，反应液置于大烧杯中过夜，倾去上清，沉淀调节pH至弱酸性，得到氧化石墨烯GO；氧化石墨烯GO超声分散2h后，加入320mgEDC，磁力搅拌5min后加入400mgNHS，37℃水浴下避光磁力搅拌4h，滴加5ml步骤1中的4％的PEI水溶液，37℃水浴下避光磁力搅拌12h，反应完毕；

4、反应液置于透析袋中透析48h，多次换水，冷冻干燥即得到聚乙烯亚胺修饰的氧化石墨烯颗粒275.68mg；

5、准确称取透明质酸400mg到圆底烧瓶中，滴加20ml去离子水，得到质量百分比为2％的透明质酸溶液，待其溶清后加入370mgEDC并搅拌5min，再次加入NHS400mg，37℃水浴下避光并以500r/min磁力搅拌4h；

6、准确称取上述制备的聚乙烯亚胺修饰的氧化石墨烯颗粒50mg分散在50ml去离子水中，在强力搅拌下滴加5ml上述活化的质量百分比为2％的透明质酸，滴加时间控制在5min，滴加完毕。在40℃水浴下避光以600r/min磁力搅拌24h；

7、反应液置于透析袋中，透析48h，多次换水，冷冻干燥即得到一种可用于靶向给药的透明质酸功能化的氧化石墨烯颗粒。

实施例4

1、称取100mg的PEI(聚乙烯亚胺)，溶于5ml去离子水中超声混匀，得到2％的PEI水溶液；

2、称取0.3000g石墨粉、0.3000g硝酸钠置于250ml三口烧瓶中，冰浴条件下加入28ml的浓硫酸，以800r/min机械搅拌0.5小时；

3、称取1.8000g高锰酸钾，冰浴条件下缓慢加入到三口烧瓶中，加入时间超过一个小时，冰浴条件下以800r/min机械搅拌2小时；升温至35℃以800r/min机械搅拌1小时，加入14ml去离子水，控制温度在95～98℃，机械搅拌0.5小时，加入大量去离子水45ml，然后滴加30％的双氧水至溶液变成金黄色，反应液置于大烧杯中过夜，倾去上清，沉淀调节pH至弱酸性，得到氧化石墨烯GO；氧化石墨烯GO超声分散2h后，加入262mgEDC，磁力搅拌5min后加入390mgNHS，37℃水浴下避光磁力搅拌4h，滴加5ml步骤1中的2％的PEI水溶液，37℃水浴下避光磁力搅拌12h，反应完毕；

4、反应液置于透析袋中透析48h，多次换水，冷冻干燥即得到聚乙烯亚胺修饰的氧化石墨烯颗粒163.64mg；

5、准确称取透明质酸200mg到圆底烧瓶中，滴加20ml去离子水，得到质量百分比为1％的透明质酸溶液，待其溶清后加入370mgEDC并搅拌5min，再次加入NHS400mg，37℃水浴下避光并以500r/min磁力搅拌4h；

6、准确称取上述制备的聚乙烯亚胺修饰的氧化石墨烯颗粒50mg分散在50ml去离子水中，在强力搅拌下滴加5ml上述活化的质量百分比为1％的透明质酸，滴加时间控制在5min，滴加完毕。在40℃水浴下避光以600r/min磁力搅拌24h；

7、反应液置于透析袋中，透析48h，多次换水，冷冻干燥即得到一种可用于靶向给药的透明质酸功能化的氧化石墨烯颗粒。

图3实施例4的SEM图，可以看出粒径范围约为200～400nm。图2是实施例4的TG热重曲线。其中：a是GO的TG曲线；b是GO-PEI-HA的TG曲线。从a曲线中可以看出，从初始温度到600℃没有什么重量损失，600℃之后右一个明显的重量损失，为含氧基团的裂解造成。从b曲线中可以看出在，在120℃左右有第一个重量损失，损失率约为14％；在430℃左右有第二个重量损失，损失率约为34％。其中第一个重量损失为透明质酸HA的裂解造成，第二个重量损失为聚乙烯亚胺PEI的裂解造成。说明所制备的颗粒已经接枝上了靶向剂透明质酸HA。

实施例5

1、称取200mg的PEI(聚乙烯亚胺)，溶于5ml去离子水中超声混匀，得到4％的PEI水溶液；

2、称取0.6000g石墨粉、0.6000g硝酸钠置于250ml三口烧瓶中，冰浴条件下加入56ml的浓硫酸，以800r/min机械搅拌0.5小时；

3、称取3.6000g高锰酸钾，冰浴条件下缓慢加入到三口烧瓶中，加入时间超过一个小时，冰浴条件下以800r/min机械搅拌2小时；升温至35℃以800r/min机械搅拌1小时，加入30ml去离子水，控制温度在95～98℃，机械搅拌0.5小时，加入大量去离子水84ml，然后滴加30％的双氧水至溶液变成金黄色，反应液置于大烧杯中过夜，倾去上清，沉淀调节pH至弱酸性，得到氧化石墨烯GO；氧化石墨烯GO超声分散2h后，加入340mgEDC，磁力搅拌5min后加入420mgNHS，37℃水浴下避光磁力搅拌4h，滴加5ml步骤1中的2％的PEI水溶液，37℃水浴下避光磁力搅拌12h，反应完毕；

4、反应液置于透析袋中透析48h，多次换水，冷冻干燥即得到聚乙烯亚胺修饰的氧化石墨烯颗粒356.38mg；

5、准确称取透明质酸600mg到圆底烧瓶中，滴加20ml去离子水，得到质量百分比为3％的透明质酸溶液，待其溶清后加入370mgEDC并搅拌5min，再次加入NHS400mg，37℃水浴下避光并以500r/min磁力搅拌4h；

6、准确称取上述制备的聚乙烯亚胺修饰的氧化石墨烯颗粒50mg分散在50ml去离子水中，在强力搅拌下滴加5ml上述活化的透明质酸，滴加时间控制在5min，滴加完毕。在40℃水浴下避光以600r/min磁力搅拌24h；

7、反应液置于透析袋中，透析48h，多次换水，冷冻干燥即得到一种可用于靶向给药的透明质酸功能化的氧化石墨烯颗粒。

实施例5中对制备的颗粒对第二代肿瘤血管靶向破坏剂康布斯汀(CA4)的衍生物(CA4P)进行负载，载药率最高可达34％。