一种累脱土催化合成双活性BX/Res三元接枝酯化生物质纳米颗粒的方法

本发明涉及生物质活性材料，特别是一种累脱土催化合成双活性bx/res三元接枝酯化生物质纳米颗粒的方法的结构与合成方法。

背景技术：

1、天然的木聚糖具有抗氧化、抗肿瘤、降血糖和降血脂等基础生物活性，多种生物学特性表明其在食品、药物及材料领域具有潜在的营养和功能效果。由于木聚糖的生物活性多样但相对较弱，目前其用途也十分有限。因此，对木聚糖的分子结构进行修饰以改变其相对分子质量、取代基团的类型及空间构象等，能够显著提高其生物活性。目前对木聚糖的分子结构修饰主要包括酯化、醚化、接枝和交联等，而复配改性是将两种或两种以上的生物质活性原料混合应用来拓展和进一步改善生物质的性能，经过复合反应可以得到双活性复合衍生物。白藜芦醇（res）是一类天然多酚类的化学物质，具备多种促进健康的生物活性如抗氧化即减少氧化诱导的细胞凋亡和抗癌活性即增加癌细胞的凋亡及减少癌细胞的周期来抑制癌细胞的生长。因而，以res为复配体，与蔗渣木聚糖（bx）进行复配修饰，结合两者的优势来进一步增强bx生物质/res的抗癌和抗氧化等生物活性。

2、单体共聚物可以自组装形成胶束，在大分子药物系统中解决因大分子药物受到免疫系统、细胞膜的限制，导致药物利用率不高的问题。天然高分子聚合物的接枝交联改性可提高其抗生物活性并赋予新特性。因而，以乙二醇二甲基丙烯酸酯（egdma）和甲基丙烯酸叔丁酯（tbma）为接枝单体，对bx/res复配物进行接枝共聚反应，提高其抗癌和生物相容性。同时，苯硼酸具有成本低、无毒和无免疫原性等特性，且其具有较高的选择性和结合亲和力，可有效的与多种肿瘤细胞上特异表达的唾液酸残基相互作用达到抑制肿瘤细胞的效果。为此，采用羧基苯硼酸进一步酯化bx/res三元接枝衍生物，合成抗癌双活性bx/res三元接枝酯化生物质材料及其纳米颗粒。纳米药物颗粒与传统分子药物相比，小尺寸效应使其更容易进入癌细胞内部来实现靶向疗效。考虑到酯化反应的取代度及反应的复杂性，本发明经探究后选择了由二八面体云母单元层和二八面体膨润土单元层在特殊自然条件下1:1规则间层组成特殊晶体结构的累托土为酯化反应的高效催化剂。在研究过程中，将受体和配体之间通过能量匹配、空间匹配和化学性质匹配而相互识别形成分子复合物，采用分子对接技术探索药物小分子与癌蛋白大分子的相互作用。

3、本发明以bx/res的复配物为原料，以经烷基糖苷（apg）乳化的egdma和tbma为混合接枝单体，过硫酸铵为引发剂，在水溶剂中通过自由基聚合合成bx/res三元接枝衍生物。再以羧基苯硼酸为酯化剂，在二甲基亚砜溶剂中，以纳米级累脱土为酯化催化剂，与羧基苯硼酸进一步催化酯化合成目标产物双活性bx/res三元接枝酯化衍生物。然后，通过纳米沉淀法制备双活性bx/res三元接枝酯化生物质纳米颗粒。通过分子动力学对该纳米颗粒与肝癌蛋白、肺癌蛋白分别进行了分子对接活性计算与模拟，并采用溴化噻唑蓝四氮唑（mtt）法对产物进行了抗癌活性测试。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了探索新型抗癌活性的生物质衍生物，提供一种累脱土催化合成双活性bx/res三元接枝酯化生物质纳米颗粒的方法的合成方法。

2、本发明的具体技术方案如下：

3、一种双活性bx/res三元接枝酯化生物质纳米颗粒，其具有如下结构：

4、

5、本发明还公开了其合成方法，其包括如下步骤：

6、（1）将1.0~2.0g 蔗渣木聚糖置于60˚c恒温干燥箱中干燥24小时至恒重，得干基bx。

7、（2）称取0.8~1.6 g步骤（1）所得干基bx和0.2~0.4 g res加入到装有搅拌器、冷凝回流装置和温度计的250 ml四口烧瓶中，加入20~40 ml蒸馏水，水浴加热升温至40~60 ˚c，搅拌活化0.5~1 小时。

8、（3）将0.2~0.4 g过硫酸铵加入到25 ml的烧杯中，加入10~15 ml蒸馏水配成引发剂溶液，再将引发剂溶液倒入100 ml的恒压滴液漏斗中。

9、（4）将2.0~2.5 ml分析纯egdma和1.5~1.8 ml分析纯tbma加入25 ml烧杯中，加入15~20 ml蒸馏水和0.2~0.3 g 烷基糖苷，搅拌30~50分钟配成均匀的混合单体乳液，再将该乳液倒入另一100 ml恒压滴液漏斗中。

10、（5）将步骤（2）的反应体系升温至65~75˚c，开始滴加步骤（3）所配制的引发剂溶液，控制在10~20分钟内滴入引发剂溶液总质量的三分之一；开始同时滴加反应单体乳液和引发剂溶液，控制滴加时间在3~4小时，在混合单体乳液和引发剂溶液滴加完毕后，向四口烧瓶中加入0.3~0.5 g n, n-亚甲基双丙烯酰胺，继续反应1~2小时。

11、（6）待步骤（5）的反应结束后，冷却至室温，将四口烧瓶移出水浴锅；向该反应体系中加入35~45 ml分析纯丙酮，沉析1~1.5小时至上下分层。分层后抽滤出沉淀物，依次用15~20ml分析纯无水乙醇和10~15ml蒸馏水各洗涤3~4次；将该沉淀物置于60˚c的恒温干燥箱中干燥24小时，得bx/res三元接枝衍生物粗产物。

12、（7）将步骤（6）制得的bx/res三元接枝衍生物粗产物放入索氏抽提器中，加入40~50 ml分析纯丙酮抽提24小时；取出抽提后的物料放入表面皿中，于60˚c的恒温干燥箱中干燥24小时至恒重，即得精制的bx/res三元接枝衍生物。

13、（8）在装有搅拌器、冷凝回流装置和温度计的250 ml四口烧瓶中，加入25~30 ml分析纯二甲基亚砜，加热至40~70 ˚c，加入0.5~1.0 g步骤（7）制得的bx/res三元接枝衍生物，搅拌至完全溶解后，依次加入0.5~2.0 g羧基苯硼酸，0.05~0.15 g累脱土和0.05~0.10 g1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐，搅拌反应4~7小时，开始降温。

14、（9）待步骤（8）的反应体系降至室温后，向四口烧瓶中加入30~50 ml分析纯丙酮，沉析至上下分层、抽滤，依次分别用20~25 ml分析纯无水乙醇、30~35 ml蒸馏水洗涤2~3次；抽滤物置于60 ˚c的恒温干燥箱中干燥至恒重，得到bx/res三元接枝酯化衍生物。

15、（10）向装有搅拌器的单口烧瓶中加入步骤（9）合成的bx/res三元接枝酯化衍生物0.20~0.30 g，再加入20~25 ml分析纯二甲基亚砜；将体系升温至70~75 ˚c，加热搅拌至完全溶解，冷却至室温。

16、（11）将200~300 ml分析纯无水乙醇加入500 ml烧杯中，开启电动搅拌器持续快速搅拌，将步骤（10）冷却后的液体缓慢加入该烧杯中，待溶液滴加完毕后继续搅拌30~60 分钟。

17、（12）将步骤（11）得到的悬浮液离心30分钟，取出bx/res三元接枝酯化衍生物即双活性bx/res三元接枝酯化生物质材料，置于真空冷冻干燥机中干燥至恒重，再经研磨得到双活性bx/res三元接枝酯化生物质纳米颗粒。

18、（13）bx/res三元接枝酯化衍生物接枝率和接枝效率的计算公式如下：

19、

20、

21、式中：

22、g—接枝率，%；

23、ge—接枝效率，%；

24、w0—原bx/res共混物的总质量，单位g；

25、w1—混合单体的总质量，单位g；

26、w2—接枝支链的质量，单位g。

27、（14）采用酸碱滴定法测定bx/res三元接枝酯化衍生物的酯化取代度，测定步骤如下：称取约0.2 g bx/res三元接枝酯化衍生物样品于50 ml碘量瓶中，向其中加入5 ml蒸馏水，混合均匀后滴加1~2滴酚酞指示剂，摇匀；再用0.10 mol/l的naoh标准溶液调至微红色（半分钟内颜色不褪去），加入2.5 ml浓度为0.5 mol/l的naoh标准溶液，摇匀，在室温下搅拌4小时进行皂化；然后用浓度为0.5 mol/l的hcl标准溶液滴定至无色为止，记录hcl标准溶液的消耗体积v1。最后在相同条件下用bx/res三元接枝酯化产物作为空白实验对照。酯化取代度（ds）的计算式如下：

28、

29、

30、式中：

31、wc—bx/res接枝酯化产物中羧酸酰基的质量分数，%；

32、v0—空白实验所用的hcl标准溶液的体积，单位ml；

33、v1—滴定bx/res接枝酯化产物所用的hcl标准溶液的体积，单位ml；

34、chcl—hcl标准溶液的浓度，单位mol/l；

35、m—目标产物样品的质量，单位g；

36、m—羧酸酰基的摩尔质量，单位g/mol；

37、182—bx/res脱水单元的相对分子质量；

38、ds—bx/res接枝酯化产物的取代度。

39、（15）采用溴化噻唑蓝四氮唑（mtt）法测定产物质量浓度在100μg/ml时对人肝癌细胞（bel-7407）与人肺癌细胞（nci-h460）的增殖抑制作用。细胞抑制率的计算式如下：

40、

41、化学复配改性是将两种或两种以上的原料特性叠加来拓展和改善其性能。本发明以res为复配体，与bx进行复配形成一种新型大分子的复合原料，再经接枝、酯化合成一种具有双活性bx/res三元接枝酯化生物质及其纳米颗粒，为抗癌药物即新型生物质材料的设计和研发提供了新的设计思路。