具有荧光示踪和还原响应性药物释放功能微胶囊及制备方法
【技术领域】
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[0001]本发明涉及一种生物医用材料，具体涉及一种囊壁含有石墨烯量子点的具有荧光示踪和还原响应性药物释放功能微胶囊及制备方法。
【背景技术】
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[0002]微胶囊是一种具有膜状壁壳的微型容器或包装物，由于其结构的特殊性和性能的多变性，在生物医药、食品和农业等领域都有广泛的应用。可用于微胶囊制备的材料多种多样，主要包括天然高分子材料、合成的高分子材料和无机化合物等。微胶囊的制备方法有很多种，根据成囊机理，可以大致分为三类:物理法、物理化学法和化学法。随着科学研究的发展，不断涌现出一些新的微胶囊化的技术，如表面接枝、模板聚合、层层自组装等。这些方法都是基于化学反应的微胶囊化方法，具有结构可控、性能可调、易于赋予各种特征功能等特点。但是这些方法操作过程比较繁琐、耗时长，并且很容易引入杂质等，这限制了它们的实际应用性。
[0003]超声辐射制备微胶囊的方法是由美国的科学家Suslick等人在九十年代初发明的，他们利用高强度的超声辐射将气体或不溶于水的液体用蛋白质交联囊膜包载，制备成蛋白质微胶囊。这种方法操作简单，高效快捷又绿色环保，并且得到的微胶囊具有良好的生物相容性，在药物技术等领域有着潜在的应用价值。
[0004]石墨烯量子点是准零维的纳米材料，其内部电子在各方向上的运动都受到局限，所以量子局限效应特别显著，具有许多独特的性质。在生物成像方面，在理论和实验上都已证实，量子限制效应和边效应可诱导石墨烯量子点发出荧光。在生物医学研究领域中，常用荧光标记来标定研究对象，却会因为过长的激发时间使得荧光失效，这使得一般荧光剂在生物医学上的应用受到限制。石墨烯量子点拥有稳定的荧光光源，不易出现光衰减失去其荧光性，并具有良好的生物相容性和水溶液稳定性，同时有利于化学功能化修饰，是一种良好的药物载体材料。Wang等人将通过模板法及双重还原及组装的方法将铂、铜与石墨烯量子点结合制备出无机杂化胶囊用作燃料电池催化剂的载体。但目前还未见利用超声法制备囊壁含有石墨烯量子点的微胶囊的报道。
【发明内容】
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[0005]本发明的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供了一种囊壁含有石墨烯量子点的具有荧光示踪和还原响应性药物释放功能的微胶囊；
[0006]本发明的另一目的是提供了一种具有荧光示踪和还原响应性药物释放功能微胶囊的制备方法
[0007]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0008]—种具有荧光示踪和还原响应性药物释放功能微胶囊，通过对经过同时含有巯基和氣基的有机尚分子或生物尚分子修饰后得到的疏基化石墨稀量子点的水溶液和装载有疏水性药物的油相进行超声辐射，形成以含有石墨烯量子点的交联膜为囊壁，以载有疏水性药物的油相为芯材的载药微胶囊，微胶囊的尺寸在0.2-20 μ m之间。
[0009]所述的同时含有巯基和氨基的有机高分子或生物高分子是人工合成或生物提取得到的同时含有巯基和氨基的有机高分子或生物高分子如氨基-聚乙二醇-巯基、氨基-聚谷氨酸-巯基、牛血清白蛋白、丝素蛋白或大豆蛋白。
[0010]所述的疏水性药物是紫杉醇、洛莫司汀、人参皂苷、喜树碱或水飞蓟素药物中的一种或几种。
[0011 ] 所述的油相是生物医药可用的各种动物油、植物油、微生物油脂、矿物油、硅油类或其他与水不相溶的无毒液态有机物。
[0012]—种具有荧光示踪和还原响应性药物释放功能微胶囊的制备方法，包括以下步骤:
[0013]a、将0.l-100mg的氧化石墨烯量子点超声分散在5_200ml水中；
[0014]13、在N2保护下，注入l-20ml浓度为10mg/ml的同时含有巯基和氨基的有机高分子或生物高分子和浓度为10mg/ml的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐的混合溶液；
[0015]c、无氧条件下搅拌反应1-24小时，3-5次离心洗涤，除去未反应的同时含有巯基和氨基的有机高分子或生物高分子，得到巯基化石墨烯量子点；
[0016]d、将制备的巯基化石墨烯量子点均匀分散在去离子水中，用试管按一定体积比量取巯基化石墨烯量子点的水溶液和含有疏水性药物的油相，将其置于冰水浴中；
[0017]e、将超声探头置于油/水两相界面，在一定的超声功率下作用一段时间；
[0018]f、对反应液进行离心洗涤，得到以巯基化石墨烯量子点的交联膜为囊壁，以疏水性药物的油相为芯材的载药微胶囊。
[0019]所述的含有巯基化石墨烯量子点的水溶液和含有疏水性药物的油相的体积比是
1:1-20:Ιο
[0020]所述的超声功率为100-1000W/cm2，超声时间为l_20min。
[0021]有益效果:本发明方法可以将石墨烯量子点均匀分布在微胶囊的囊壁上，通过有机高分子或生物高分子对石墨烯量子点的修饰，增加石墨烯量子点之间的距离，最大限度的减少因石墨烯量子点之间的聚集而导致的荧光淬灭的发生，从而保障其药物传输时的荧光示踪性能；形成的含有石墨烯量子点的囊壁对药物起到包载和保护作用；利用二硫键的还原响应性有效的控制药物的释放；本发明的制备方法快速简便，高效环保，材料来源广泛，产物纯净无毒。
【具体实施方式】
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[0022]下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明:
[0023]囊壁含有石墨烯量子点的具有荧光示踪和还原响应性药物释放功能的微胶囊的制备方法，是以经过同时同时含有巯基和氨基的有机高分子或生物高分子修饰后得到的巯基化石墨烯量子点的交联膜为囊壁，装载有疏水性药物的油相为芯材的载药微胶囊。
[0024]将经过同时含有巯基和氨基的有机高分子或生物高分子修饰后得到的巯基化石墨烯量子点分散到水相里；将疏水性药物分散在油相里，配成与水不相溶的分散液；然后在油/水的两相界面进行超声辐射，即可获得囊壁含有石墨烯量子点的具有荧光示踪和还原响应性药物释放功能的微胶囊。
[0025]同时含有巯基和氨基的有机高分子或生物高分子可以是人工合成或生物提取得到的同时含有巯基和氨基的有机高分子或生物高分子如氨基-聚乙二醇-巯基、氨基-聚谷氨酸-巯基、牛血清白蛋白、丝素蛋白或大豆蛋白。
[0026]疏水性药物是紫杉醇、洛莫司汀、人参皂苷、喜树碱或水飞蓟素中的一种或多种。
[0027]所述的油相是生物医药可用的各种动物油、植物油、微生物油脂、矿物油、硅油类或其他与水不相溶的无毒液态有机物。
[0028]具有荧光示踪和还原响应性药物释放功能微胶囊的制备方法，包括以下步骤:
[0029]a、将0.l-100mg的氧化石墨烯量子点超声分散在5_200ml水中；
[0030]13、在N2保护下，注入l-20ml浓度为10mg/ml的同时含有巯基和氨基的有机高分子或生物高分子和浓度为10mg/ml的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐的混合溶液；
[0031]c、无氧条件下搅拌反应1-24小时，3-5次离心洗涤，除去未反应的同时含有巯基和氨基的有机高分子或生物高分子，得到巯基化石墨烯量子点；
[0032]d、将制备的巯基化石墨烯量子点均匀分散在去离子水中，用试管按一定体积比量取巯基化石墨烯量子点的水溶液和含有疏水性药物的油相，将其置于冰水浴中；
[0033]e、将超声探头置于油/水两相界面，在一定的超声功率下作用一段时间；
[0034]f、对反应液进行离心洗涤，得到以巯基化石墨烯量子点的交联膜为囊壁，以疏水性药物的油相为芯材的载药微胶囊。
[0035]所述的含有巯基化石墨烯量子点的水溶液和含有疏水性药物的油相的体积比是
1:1-20:Ιο
[0036]所述的超声功率为100-1000W/cm2，超声时间为l_20min。
[0037]原理:利用高强度超声波在油/水界面的催化作用，促使巯基化石墨烯量子点表面的巯基发生交联，形成稳定的交联膜，并将载有疏水性药物的油相包覆，形成以含有石墨烯量子点的交联膜为囊壁，装载有疏水性药物的油相为芯材的载药微胶囊。
[0038]实施例1
[0039]将2mg的氧化石墨烯量子点超声分散在20ml水中；在N2保护下，注入5ml浓度为10mg/ml的氨基-聚乙二醇-巯基和浓度为10mg/ml的1-(3- 二甲氨基丙基)_3_乙基碳二亚胺盐酸盐的混合溶液；无氧条件下搅拌反应12小时，3次离心洗涤，除去未反应的氨基-聚乙二醇-巯基，得到巯基化石墨烯量子点；将lmg巯基化石墨烯量子点均匀分散在10ml去离子水中，将10mg洛莫司汀溶于10ml甲基硅油；用试管按体积比5:1量取巯基化石墨烯量子点的水溶液和含有洛莫司汀的甲基硅油，将其置于冰水浴中；将超声探头置于油/水两相界面，在400W功率下，超声辐照5min;对反应液进行离心洗涤，得到囊壁含有石墨烯量子点的微胶囊。
[0040]实施例2
[0041]将2mg的氧化石墨烯量子点超声分散在20ml水中；在N2保护下，注入5ml浓度为10mg/ml的氨基-聚谷氨酸-巯基和浓度为10mg/ml的1-(3- 二甲氨基丙基)_3_乙基碳二亚胺盐酸盐的混合溶液；无氧条件下搅拌反应16小时，4次离心洗涤，除去未反应的氨基-聚谷氨酸-巯基，得到巯基化石墨烯量子点；将lmg巯基化石墨烯量子点均匀分散在10ml去离子水中，将10mg紫杉醇溶于10ml羟基硅油；用试管按体积比5:1量取巯基化石墨烯量子点的水溶液和含有紫杉醇的羟基硅油，将其置于冰水浴中；将超声探头置于油/水两相界面，在500W功率下，超声辐照8min;对反应液进行离心洗涤，得到囊壁含有石墨烯量子点的微胶囊。
[0042]实施例3
[0043]将5mg的氧化石墨烯量子点超声分散在50ml水中；在N2保护下，注入10ml浓度为10mg/ml的牛血清白蛋白和浓度为10mg/ml的1_(3_ 二甲氨基丙基)_3_乙基碳二亚胺盐酸盐的混合溶液；无氧条件下搅拌反应2小时，5次离心洗涤，除去未反应的牛血清白蛋白，得到巯基化石墨烯量子点；将2mg巯基化石墨烯量子点均匀分散在10ml去离子水中，将10mg人参皂苷溶于10ml大豆油；用试管按体积比6:1量取巯基化石墨烯量子点的水溶液和含有人参皂苷的大豆油，将其置于冰水浴中；将超声探头置于油/水两相界面，在300W功率下，超声福照8min ;对反应液进行离心洗涤，得到囊壁含有石墨稀量子点的微胶囊。
[0044]实施例4
[0045]