一种流线型纳米材料及其制备方法和应用

本发明属于纳米材料，具体涉及一种流线型纳米材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、传统的抗癌治疗(例如化疗)针对的是快速分裂的细胞，包括毛囊、肠道内壁和血细胞等健康细胞，没有选择性，可能导致给药方案的减少或治疗中断，并伴有治疗效果的丧失。同时，抗癌药物在癌症部位的扩散半径小，严重影响了治疗的效果。为了克服这些障碍，研究人员正在探索先进的个性化治疗策略，包括开发靶向纳米药物、高分子药物载体、具有定向运动功能的纳米载体等方法。

2、聚合物纳米材料作为载体，通过非共价相互作用可以高效负载多种抗癌药物，实现药物的高效内吞与递送。目前已通过聚合物自组装技术制备了多种不同形貌的纳米组装体，包括球形胶束、囊泡和纳米碗等，在抗癌药物递送与癌症治疗中发挥了重要作用。然而，对于高分子纳米材料的形貌调控依然存在难点，例如流线型纳米材料的可控制备。

3、流线型代表了一种优越的几何形状，不仅仅因为它面临最小的流体阻力，例如海水中高速运行的潜艇或天空中飞行的飞机。此外，由于其独特的结构，灵活的尾部可以推进组装体的定向运动，内部的空腔可以高效负载多种抗癌药物，实现抗癌药物的装载与定向递送。

4、然而，流线型纳米材料的可控制备目前依然存在难点：1)通过自组装技术制备，组装条件难以确定，往往容易形成各向同性的球形结构；2)利用微流控技术制备，步骤繁琐且耗时费力。

技术实现思路

1、为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种流线型纳米材料及其制备方法和应用，该流线型纳米材料具有流线型结构与内部空腔，由两亲性交替共聚物聚酰胺酸在水中自组装得到，制备步骤简便，结构精确可调。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种流线型纳米材料，具有流线型结构与内部空腔，所述流线型结构由半球形头部与尾部构成，所述内部空腔贯穿头部与尾部。

4、所述的流线型纳米材料的制备方法，通过热诱导的分子内环化反应改变两亲性交替共聚物分子链的刚性，并通过溶剂交换法自组装而成，所述两亲性交替共聚物由4,4’-二氨基联苯和六氟二酐通过逐步聚合得到。

5、通过加热在两亲性交替共聚物主链中原位引入刚性、可结晶的酰亚胺链段，从而提高两亲性交替共聚物分子链的刚性。

6、所述流线型纳米材料的制备步骤为：将所述两亲性交替共聚物以一定浓度溶于二甲基甲酰胺中，得到聚合物溶液，对该聚合物溶液进行热处理，在此过程中两亲性交替共聚物分子链内部发生脱水反应，原位生成酰亚胺链段；冷却后，采用溶剂交换法进行组装，通过透析、冻干后得到流线型纳米材料，通过改变酰亚胺的含量与聚合物组装浓度，能够精确调控流线型纳米材料的尾部长度与空腔直径。

7、所述溶剂交换法，其具体步骤为：搅拌条件下，向热处理后的聚合物溶液中逐滴滴加2-5倍于二甲基甲酰胺体积的去离子水，并持续搅拌均匀，在去离子水中透析除去二甲基甲酰胺。

8、所述一定浓度为5-50mg/ml。

9、所述热处理的温度为180℃，热处理时间为2-24小时。

10、生成的酰亚胺链段占总的聚合物的摩尔分数为13-75％。

11、所述两亲性交替共聚物为聚酰胺酸，聚合物中既有亲水结构又有亲油结构。

12、所述的流线型纳米材料作为微纳机器人用于高效药物递送。

13、由于采用上述方案，本发明的有益效果是：

14、第一、本发明的流线型纳米材料具有流线型结构，且内部具有体积较大的空腔，能够实现多种药物的高效负载。

15、第二、本发明的流线型纳米材料以两亲性交替共聚物聚酰胺酸作为原料，再通过热诱导亚胺化之后进行溶剂交换法自组装得到，通过改变酰亚胺的含量与聚合物组装浓度，可精确调控流线型纳米材料的尾部长度与空腔直径。

16、第三、本发明的流线型纳米材料通过聚合物自组装技术得到，制备步骤简便，可大量制备。两亲性交替共聚物由六氟二酐和4,4’二氨基联苯通过逐步聚合得到，该类聚合物合成步骤简便，室温即可进行，无需催化剂与惰性气体保护，具备规模化制备的条件。

技术特征：

1.一种流线型纳米材料，其特征在于：具有流线型结构与内部空腔，所述流线型结构由半球形头部与尾部构成，所述内部空腔贯穿头部与尾部。

2.权利要求1所述的流线型纳米材料的制备方法，其特征在于：通过热诱导的分子内环化反应改变两亲性交替共聚物分子链的刚性，并通过溶剂交换法自组装而成，所述两亲性交替共聚物由4,4’-二氨基联苯和六氟二酐通过逐步聚合得到。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：通过加热在两亲性交替共聚物主链中原位引入刚性、可结晶的酰亚胺链段，从而提高两亲性交替共聚物分子链的刚性。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述流线型纳米材料的制备步骤为：将所述两亲性交替共聚物以一定浓度溶于二甲基甲酰胺中，得到聚合物溶液，对该聚合物溶液进行热处理，在此过程中两亲性交替共聚物分子链内部发生脱水反应，原位生成酰亚胺链段；冷却后，采用溶剂交换法进行组装，通过透析、冻干后得到流线型纳米材料，通过改变酰亚胺的含量与聚合物组装浓度，能够精确调控流线型纳米材料的尾部长度与空腔直径。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述溶剂交换法，其具体步骤为：搅拌条件下，向热处理后的聚合物溶液中逐滴滴加2-5倍于二甲基甲酰胺体积的去离子水，并持续搅拌均匀，在去离子水中透析除去二甲基甲酰胺。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述一定浓度为5-50mg/ml。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述热处理的温度为180℃，热处理时间为2-24小时。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：生成的酰亚胺链段占总的聚合物的摩尔分数为13-75％。

9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述两亲性交替共聚物为聚酰胺酸，聚合物中既有亲水结构又有亲油结构。

10.如权利要求1所述的流线型纳米材料作为微纳机器人用于高效药物递送。

技术总结
本发明公开一种流线型纳米材料及其制备方法和应用，该流线型纳米材料具有流线型结构且内部含有空腔，能够作为微纳机器人用于高效药物递送。制备方法为：以六氟二酐与4,4’‑二氨基联苯作为单体，通过逐步聚合反应合成两亲性交替共聚物。以该两亲性交替共聚物作为前驱体，通过热诱导的分子内环化反应，原位引入可结晶、刚性的酰亚胺链段，从而提高分子链刚性。再利用溶剂交换法，制备得到流线型纳米材料。由于该流线型纳米材料具有流线型结构、内部空腔等特点，可以通过非共价相互作用负载抗癌药物，且在超声作用下显著提高药物释放效率与扩散半径，能够作为药物控释的载体材料使用。

技术研发人员：孙辉,高晨晨
受保护的技术使用者：宁夏大学
技术研发日：
技术公布日：2024/10/31