口服型介孔复合纳米粒重金属捕获制剂的制备方法及应用

1.本发明属于介孔纳米粒子重金属捕获制剂及重金属促排药物技术领域，具体涉及一种在人体内具有高效吸附效率的口服型介孔复合纳米粒重金属捕获制剂的制备方法及应用。


背景技术：

2.近几十年来，随着城市建设的迅速发展，各种工业活动推动了重金属的广泛细化和利用，工厂废气以及机动车废气排放量急剧上升，尽管国家政府部门采取一系列有效措施减排，但空气中铜、镉、铬、铁、汞、锰、镍、铅、锑和锌等仍然持续污染城市空气。由于重金属离子不能被降解，从而使得在生物体中富集的重金属离子通过食物链逐渐转移到人类身上。进入人体的重金属离子随后会与酶等生物大分子发生反应，并造成慢性中毒和累积危害。例如汞等重金属离子不仅可造成中枢神经系统的损伤，而且会引起胸痛、呼吸困难，甚至肺肾功能衰竭。低浓度的铅也可能对肾脏和大脑组织、生殖系统和细胞活动等有害，特别是对儿童具有很大的危害。除此之外，镍中毒还会引起多种综合征、肺和肾等问题，甚至引起皮炎、胃痛和肺纤维化等疾病人们的生命健康受到严重威胁。由此可见，如何去除人体内重金属是目前需解决的难题。
3.目前，重金属吸附材料的研究主要有天然吸附材料、合成吸附材料和生物吸附材料等。合成吸附材料，按材料的结构和性质，可以分为碳质吸附剂、合成树脂、合成多孔材料和合成纳米材料等。有序介孔材料具有比表面积高、孔体积大、孔道均一性好、孔道排布有序等特殊的结构优势，因此在大分子吸附、手性分离、靶向药物等领域有巨大的应用潜能。介孔二氧化硅材料本身具有酸强度较低、离子交换能力有限、吸附选择性差等缺点，难以满足人们预期的要求。因此对介孔二氧化硅进行多种方式的改性，改变了材料原本的理化性质，使之满足吸附重金属元素的需要。
4.授权公告号为cn 109201004b的发明专利公开了一种氨基酸水凝胶微球及其制备方法和应用，其中氨基酸水凝胶微球为含巯基官能团的交联型聚天冬氨酸水凝胶微球。本发明在聚天冬氨酸水凝胶微球中结合巯基基团，充分发挥巯基基团和聚天冬氨酸多羧基去除重金属的协同作用，实现一种具有重金属结合功能的氨基酸水凝胶微球。同时，本发明将具有重金属结合功能的氨基酸水凝胶微球应用于结合皮肤表面有毒重金属的化妆品或药物中，可有效快速选择性结合并去除皮肤表面有毒重金属，具有高选择性、吸附容量大和高吸附率，然而该氨基酸水凝胶微球结合皮肤表面使用，使药物排重金属的效果不佳，短期见效慢，排除不彻底。除此之外，注射型重金属捕获剂如edta类的金属螯合剂，对肾脏往往有一定的毒副作用，且可引起心血管疾病，口服制剂则能提高病人的顺应性，且可直接对胃肠道内食物中的重金属进行直接捕获。本发明基于上述问题提出了一种毒副作用较小且重金属吸附效率较高的口服型介孔复合纳米粒重金属捕获制剂。


技术实现要素：

5.本发明解决的技术问题是提供了一种毒副作用较小且能够有效提高重金属吸附效率的口服型介孔复合纳米粒重金属捕获制剂的制备方法，该方法将edta、ld-谷氨酸等具有重金属吸附性能的化合物修饰到介孔二氧化硅颗粒表面，从而联合发挥介孔材料自身吸附的无选择性及高的吸附表面积及edta、ld-谷氨酸本身吸附性能，进而起到提高体内重金属吸附能力和排除体内重金属的目的，该口服型介孔复合纳米粒重金属捕获制剂能够用于进一步制备口服型重金属促排药物以有效排除体内的重金属。
6.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案，口服型介孔复合纳米粒重金属捕获制剂的制备方法，其特征在于具体步骤为：
7.步骤s1：未去除模板剂msns(介孔二氧化硅颗粒)的制备
8.将ctab(十六烷基三甲基溴化铵)溶于去离子水中，加入naoh溶液，油浴加热，待温度稳定至80℃后，再匀速逐滴加入teos(硅酸四乙酯)，继续油浴反应并冷凝回流，再用去离子水和无水乙醇各洗3次，冷冻干燥，得到未去除模板剂msns冻干粉；
9.步骤s2：去除模板剂msns的制备
10.将步骤s1合成的未去除模板剂msns冻干粉分散于硝酸铵乙醇溶液中，于60℃冷凝回流以除去ctab，再用去离子水和无水乙醇各洗3次，冷冻干燥，得到去除模板剂msns冻干粉；
11.步骤s3：氨基功能化msns-nh2的制备
12.将步骤s2合成的去除模板剂msns冻干粉分散在无水乙醇中，搅拌状态下加入氨基化试剂3-氨丙基三乙氧基硅烷，混合溶液在油浴中搅拌反应，再冷却，将修饰好的样品于离心管中离心，再用去离子水和无水乙醇各洗3次，冷冻干燥，得到氨基功能化msns-nh2冻干粉；
13.步骤s4：羧基功能化msns-cooh的制备
14.将步骤s3合成的氨基功能化msns-nh2分散于dmso(二甲基亚砜)中，搅拌，待分散均匀后，先加入丁二酸酐，再加入碳化二亚胺(edc)和n-羟基琥珀酰亚胺(nhs)，室温下搅拌反应，离心收集产物，产物分别用水和无水乙醇各洗3次，冷冻干燥，得到羧基功能化msns-cooh冻干粉；
15.步骤s5：ld-谷氨酸功能化msns-conh-glu的制备
16.将步骤s4合成的羧基化msns-cooh冻干粉分散在dmso(二甲基亚砜)中，搅拌，待分散均匀后，先加入ld-谷氨酸，再加入碳化二亚胺(edc)和n-羟基琥珀酰亚胺(nhs)，室温下搅拌反应，离心收集产物，产物分别用水和无水乙醇洗3次，冷冻干燥，得到ld-谷氨酸功能化msns-conh-glu冻干粉。
17.本发明所述的口服型介孔复合纳米粒重金属捕获制剂的制备方法，其合成路线为：
[0018][0019]
进一步限定，所述未去除模板剂msns的具体制备过程为：将0.5g ctab溶于250ml去离子水中，再加入1.76ml 2mol/l的naoh溶液，油浴加热并磁力搅拌，待温度稳定到80℃，匀速逐滴加入2.5ml teos，继续油浴反应2h并冷凝回流，离心收集反应产物，再用去离子水和无水乙醇各洗3次，冷冻干燥12h，得到未去除模板剂msns冻干粉。
[0020]
进一步限定，所述去除模板剂msns的具体制备过程为：将0.5g未去除模板剂msns冻干粉分散于200ml 6g/l的硝酸铵乙醇溶液中，于60℃冷凝回流12h以去除ctab，再用去离子水和无水乙醇各洗3次，冷冻干燥12h，得到去除模板剂msns冻干粉。
[0021]
进一步限定，所述氨基功能化msns-nh2的具体制备过程为：将1g去除模板剂msns冻干粉分散在100ml无水乙醇中，搅拌状态下加入1ml aptes，将混合溶液于60℃的油浴中搅拌反应6h后冷却，将修饰好的样品于离心管中离心，再用去离子水和无水乙醇各洗3次，冷冻干燥12h，得到氨基功能化msns-nh2冻干粉。
[0022]
进一步限定，所述羧基功能化msns-cooh的具体制备过程为：将0.4g氨基功能化msns-nh2分散于30ml dmso中，搅拌1h，待分散均匀后，先加入0.32g丁二酸酐，再加入0.24g碳化二亚胺和0.24g n-羟基琥珀酰亚胺，室温下搅拌反应48h，用15ml的离心管离心收集产物，产物分别用去离子水和无水乙醇各洗3次，冷冻干燥12h，得到羧基功能化msns-cooh冻干粉。
[0023]
进一步限定，所述ld-谷氨酸功能化msns-conh-glu的具体制备过程为：将0.4g羧基功能化msns-cooh冻干粉分散在30ml dmso中，搅拌1h，待分散均匀后，先加入0.2g ld-谷氨酸，再加入1.14g碳化二亚胺和0.7g n-羟基琥珀酰亚胺，室温下搅拌反应48h，离心收集产物，产物分别用去离子水和无水乙醇各洗3次，冷冻干燥12h，得到ld-谷氨酸功能化msns-conh-glu冻干粉。
[0024]
本发明所述的口服型介孔复合纳米粒重金属捕获制剂在制备口服型排毒药物中的应用。
[0025]
本发明所述的口服型介孔复合纳米粒重金属捕获制剂在制备口服型重金属促排药物中的应用。
[0026]
本发明所述的口服型介孔复合纳米粒重金属捕获制剂的制备方法中，ld-谷氨酸功能化介孔二氧化硅纳米颗粒具有较高的比表面积，明显的介孔结构，并且产品的结构稳
定性良好，是作为重金属吸附剂的优选。制备方法具有以下特点：为了提高捕获制剂的吸附效率，采用两步法合成ld-谷氨酸功能化msns-conh-glu，有效确保介孔结构以及形貌特征和接枝谷氨酸的偶联。
[0027]
本发明具有以下有益效果：本发明所合成的口服型介孔复合纳米粒重金属捕获制剂既具有介孔材料自身较高的吸附表面积，又具有ld-谷氨酸本身的吸附性能，从而联合发挥吸附作用，从而有效提高人体内重金属吸附效率。且对消化道细胞安全性高，对红细胞无明显溶血作用。适合作为口服制剂使用。
附图说明
[0028]
图1是实施例4制得的羧基功能化msns-cooh和实施例5制备的ld-谷氨酸功能化msns-conh-glu的红外光谱图；
[0029]
图2是实施例2制备的去除模板剂msns的透射电镜图；
[0030]
图3是实施例2制备的去除模板剂msns的小角度xrd图；
[0031]
图4是实施例2制备的去除模板剂msns的氮气吸附脱附图；
[0032]
图5是实施例3制备的氨基功能化msns-nh2的粒径图；
[0033]
图6是实施例2制备的去除模板剂msns、实施例3制备的氨基功能化msns-nh2和实施例4制备的羧基功能化msns-cooh的电位图。
[0034]
图7是实施例6中msns-conh-glu对caco-2细胞的成活率影响图；
[0035]
图8是实施例6中msns-conh-glu对caco-2细胞影响的细胞形态图；
[0036]
图9是实施例7中msns-conh-glu对大鼠血红细胞的溶血影响图；
[0037]
图10是实施例8中msn-conh-glu在ph1.1介质中对重金属铅离子的吸附效果图；
[0038]
图11是实施例8中msn-conh-glu在ph7.4介质中对重金属铅离子的吸附效果图。
具体实施方式
[0039]
以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。
[0040]
本发明的具体合成路线为：
谷氨酸功能化msns-conh-glu冻干粉。
[0057]
实施例6
[0058]
msns-conh-glu对caco-2细胞影响
[0059]
通过mtt法，将不同浓度的msns-conh-glu加入培养后的caco-2细胞mtt溶液，选择490nm波长，用酶标仪测定每孔的光吸收值，得到成活率图7和细胞形态图8，由图可以看出颗粒明显进入细胞内被吸附，说明其对消化道安全，可以用于口服药物制剂，且能被胃肠道细胞吸收。图7中可以明显看到msn-conh-glu被caco-2细胞吸附，细胞成活率有高于100％的数据，这是因为msns-conh-glu纳米粒中含有glu氨基酸，对细胞增殖有促进作用，因而成活率超过了100％。
[0060]
实施例7
[0061]
msns-conh-glu对红细胞溶血影响
[0062]
采用大鼠红细胞，不同浓度msns-conh-glu加入，过酶标仪采用490nm波长对各样品上清液的吸收值进行测量，溶血图如9所示。
[0063]
实施例8
[0064]
msns-conh-glu对重金属pb
+
的吸附过程
[0065]
批量称取10mg msns-conh-glu纳米颗粒，分别加到ph为1.1和7.4的溶液中，达到吸附平衡时，用0.22μm的滤膜将上清液进行过滤，并置于5ml离心管中，用火焰原子吸收分光光度计测定所含金属离子的浓度，吸附量如图10和图11所示。
[0066]
实施例9
[0067]
吸附片剂的制备过程
[0068]
称取10g msns-conh-glu纳米粒，淀粉浆(15wt％)80g，淀粉130g，硬脂酸镁0.9g，制备成1000片。制法，将纳米粒利用等量递加法，加入到过80目筛的淀粉中，加入15wt％的淀粉浆过14目制软材，于60℃干燥后过16目筛整粒，加入处方量硬脂酸镁压片即得。
[0069]
以上实施例描述了本发明的合成过程、主要特征和基本原理，以上实施例只是说明本发明的基本原理，而不是对本发明进行限制。在发明原理一致的前提下，本领域的技术人员对本发明后期做的改进和补充同样落入本发明保护的范围内。