专利名称：一种聚乙烯亚胺纳米凝胶的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种纳米药物载体及纳米基因载体的制备方法，尤其是一种聚乙烯亚胺纳米凝胶的制备方法，属于纳米生物医药技术领域。
背景技术：
纳米凝胶可用于药物或基因转导载体，其组成主要为水填充的聚合物，与人体软组织组成成分和力学性能很相似，具有良好的生物相容性；而且，纳米凝胶的高度水合性能够克服普通疏水性纳米颗粒易被网状内皮系统非选择性清除、在血液中易吸附蛋白质以及与疏水性药物偶连时生成沉淀等缺陷。因此，聚合物纳米凝胶的合成方法研究已成为近几年来国际纳米生物医药领域的前沿和热点研究问题。
目前，制备纳米凝胶用得比较多的方法主要有一是以水溶性烯烃类不饱和化合物为单体，在表面活性剂、引发剂等助剂存在的情况下，通过乳液聚合等方法得到，这种方法得到的纳米凝胶粒径一般在200纳米以上，粒径分布较宽。二是以丙烯酸酯类为单体和交联剂，改用反相微乳液聚合工艺，可得到了粒径分布均匀，且粒径在40～200纳米的聚阳离子基因载体纳米凝胶，但采用这种乳化工艺制备纳米凝胶，制备过程中需使用大量的引发剂和表面活性剂，这些有毒化学物质在反应完成后极难去除干净，有毒残留物的存在严重影响纳米凝胶的生物相容性。三是波兰Ulanski的研究小组发展了一种用脉冲高能量电子作用于水溶性高分子的极稀溶液制备聚合物纳米凝胶的方法(P.Ulanski，S.Kadlubowski，S，Jeszka，JK.Mater Sci-Poland24(2)467-476Part2 2006)。其制备过程中不需使用有毒的单体、引发剂、有机溶剂和表面活性剂等化学物质，所得到纳米凝胶非常纯净，适合用作生物医用材料；而且，可通过调节所用水溶性高分子的分子量及分子量分布来调控纳米凝胶的粒径和粒径分布。但这种方法所采用的脉冲高能量电子难以获得，所得到的纳米凝胶固含量极低，制备效率低，制备成本较高。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种制备Zeta电位较高(大于+32mV)、粒径分布窄、粒径在30～80nm可控，易于纯化的聚乙烯亚胺纳米凝胶的新方法。
本发明以聚乙烯亚胺预聚物为原料，以金属离子为纳米诱导剂，通过纳米诱导自组装实现上述目的。具体而言为将浓度为1g/L～30g/L的聚乙烯亚胺溶液与经过超滤纯化的浓度为1g/L～10g/L的酸性金属离子溶液按照聚乙烯亚胺与金属离子的摩尔比为5∶1～70∶1的比例混合，脱氧搅拌、分离纯化得聚乙烯亚胺纳米凝胶；其中，聚乙烯亚胺分子量在600～10000之间；金属离子溶液为含有d轨道的金属离子的可溶性氯化物溶液、硫酸盐溶液或者硝酸盐溶液。
本发明的金属离子优选为Fe2+，Fe3+，Cu2+，Co2+，或者Ni4+中的任意一种。
本发明上述制备过程中的脱氧方法采用的是超声与通惰性气体相结合的脱氧方法，其中惰性气体优选氮气、氩气或者氦气。
本发明提供的聚乙烯亚胺纳米凝胶的纯化工艺为透析或超滤，且透析膜或超滤膜的截留分子量在7000～25000。
将得到的聚乙烯亚胺纳米凝胶用动态光散射测定纳米凝胶的粒径、粒径分布及Zeta电位。测得的Zeta电位较高，大于+32mV；粒径分布窄、粒径在30～80nm可控。
该发明合成方法简单，合成工艺绿色环保，通过调控聚乙烯亚胺预聚物的分子量、金属离子的种类、聚乙烯亚胺预聚物与金属离子的比例和反应时间实现聚乙烯亚胺纳米凝胶高的Zeta电位、粒径分布窄、粒径在30～80nm且可控的目的。
由于本发明采用金属离子诱导聚乙烯亚胺预聚物自组装来实现，制备过程中不需使用任何引发剂和乳化剂，所的纳米凝胶纯净，产品的储存稳定性和分散性极佳；合成过程不需特殊装置，合成成本较低，为其生物医药及其他方面的应用奠定了基础。
图1是聚乙烯亚胺预聚物的动态光散射(DLS)谱图(横轴代表粒径(nm)，纵轴代表强度，曲线代表粒径分布)图2是实施例1合成聚乙烯亚胺纳米凝胶DLS谱图(横轴代表粒径(nm)，纵轴代表强度，曲线代表粒径分布)图3是实施例2的合成聚乙烯亚胺纳米凝胶DLS谱图(横轴代表粒径(nm)，纵轴代表强度，曲线代表粒径分布)图4是实施例3的合成聚乙烯亚胺纳米凝胶DLS谱图(横轴代表粒径(nm)，纵轴代表强度，曲线代表粒径分布)图5是反应时间与聚乙烯亚胺纳米凝胶粒径的关系图(横轴代表时间(h)，纵轴代表产物粒径(nm)，曲线表示反应时间与产物粒径的关系)图6是聚乙烯亚胺预聚物与金属离子的不同配比对产物粒径的影响图(横轴代表聚乙烯亚胺预聚物与金属离子的投料比，纵轴代表产物粒径(nm)，曲线表示投料比与产物粒径的关系)具体实施方式
(一)试剂配制1、聚乙烯亚胺溶液称取一定量纯的聚乙烯亚胺溶于纯净水中，稀释，定溶，使其为所需浓度；过滤，置于冰箱中备用。
2、金属离子(Mn+)溶液取一定体积的纯净水，用酸将其pH值调为酸性，将一定量的金属盐溶于其中，稀释，使其浓度为1～10g/L，脱氧，过滤待用。
(二)实验步骤取一定量浓度的聚乙烯亚胺水溶液于反应瓶中，脱氧，按照不同的比例，快速加入相应量的金属离子水溶液，室温搅拌反应并取样，用动态光散射仪监测其粒径、粒径分布。反应完全后，纯化，除去体系中残留反应物而得聚乙烯亚胺纳米凝胶，用动态光散射测定其粒径、粒径分布及Zeta电位。
上述方法中，脱氧的目的是避免反应物氧化变质；调节pH，是防止金属离子被水解，从而影响反应的进行。
下面结合实施例对本发明作进一步详述原料聚乙烯亚胺，分子量600～10000，Aldrich产品，浓度1～30g/L；FeCl2，Cu(NO3)2，FeCl3，浓度1～10g/L；盐酸；纯净水实施例1取5mL，浓度为1g/L，分子量为600的聚乙烯亚胺水溶液于反应器中，脱氧，快速加入3.7mL，浓度为2.5g/L，PH值为1～3的FeCl2溶液，室温搅拌反应1天，除去未反应的反应物，用动态光散射测得产物的粒径为48nm，多分散系数为0.17，Zeta电位为32mV。
实施例2取5mL，浓度为6.4g/L，分子量为1200聚乙烯亚胺水溶液于反应器中，脱氧，快速加入2.5mL，浓度为2.5g/L，PH值为1～3的FeCl2溶液，室温搅拌反应1天，除去未反应的反应物，用动态光散射测得产物的粒径为71nm，多分散系数为0.13，Zeta电位为33mV(附图3)。
实施例3取8mL，浓度为6.4g/L，分子量为2000聚乙烯亚胺水溶液于反应器中，脱氧，快速加入1.58mL浓度为7.2g/L，PH值为1～3的FeCl2溶液，室温搅拌反应1天，除去未反应的反应物，用动态光散射测得产物的粒径为30nm，多分散系数为0.27，Zeta电位为32mV(附图4)。
实施例4取5mL，浓度为6.4g/L，分子量为3600聚乙烯亚胺水溶液于反应器中，脱氧，快速加入3.56mL浓度为1g/L，PH值为2～5的Cu(NO3)2溶液，室温搅拌反应1天，除去未反应的反应物，用动态光散射测得产物的粒径为45nm，多分散系数为0.20，Zeta电位为34mV。
实施例5取5mL浓度为25.5g/L，分子量为5000聚乙烯亚胺水溶液于反应器中，脱氧，快速加入3.24mL，浓度为5g/L，PH值为2～5的Cu(NO3)2溶液，室温搅拌反应1天，除去未反应的反应物，用动态光散射测得产物的粒径为61nm，多分散系数为0.18，Zeta电位为32mV。
实施例6取5mL，浓度为40g/L，分子量为6000，聚乙烯亚胺水溶液于反应器中，脱氧，快速加入2.4mL，浓度为10g/L，PH值为2～5的Cu(NO3)2溶液，室温搅拌反应1天，除去未反应的反应物，用动态光散射测得产物的粒径为75nm，多分散系数为0.16，Zeta电位为35mV。
实施例7取5mL，浓度为6.4g/L，分子量为10000聚乙烯亚胺水溶液于反应器中，脱氧，快速加入3.5mL，浓度为2.7g/L，PH值为1～3的FeCl3溶液，室温搅拌反应1天，除去未反应的反应物，用动态光散射测得产物的粒径为42nm，多分散系数为0.19，Zeta电位为34mV。
实施例8取5mL，浓度为20g/L，分子量为10000聚乙烯亚胺水溶液于反应器中，脱氧，快速加入2.5mL浓度为6.4g/L，PH值为2～6的FeCl3溶液，室温搅拌反应1天，除去未反应的反应物，用动态光散射测得产物的粒径为75nm，多分散系数为0.14，Zeta电位为35mV。
上述实施例中所使用的反应器为一般的玻璃反应瓶，反应体系以电磁搅拌器搅拌，所有反应在常温下进行。
本发明所用的金属离子除Fe2+外，还可以是Fe3+，Cu2+，Co2+，Ni4+等含有d轨道的金属离子的可溶性氯化物、硫酸盐、硝酸盐。按照本方法制备的的聚乙烯亚胺纳米凝胶，其粒径可以在30～90nm范围内精确控制，多分散系数在0.13～0.28之间，Zeta电位大于+32mV。
聚乙烯亚胺纳米凝胶的粒径、粒径分布、Zeta电位用MARLVEN公司Zetasizer Nano-ZS型动态光散射(DLS)测试，测试温度为25℃，入射激光波长为633nm。亦可使用原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)测定纳米凝胶的粒径分布及形貌。
上述实施例仅用以说明本发明但并不局限于此，应该理解在不脱离本发明的精神范围内还可有多种变通或替换方案。
权利要求
1.一种聚乙烯亚胺纳米凝胶的制备方法，其特征在于将浓度为1g/L～30g/L的聚乙烯亚胺溶液与经过超滤纯化的浓度为1g/L～10g/L的酸性金属离子溶液按照聚乙烯亚胺与金属离子的摩尔比为5∶1～70∶1的比例混合，脱氧搅拌、分离纯化得聚乙烯亚胺纳米凝胶；其中，聚乙烯亚胺分子量在600～10000之间；金属离子溶液为含有d轨道的金属离子的可溶性氯化物溶液、硫酸盐溶液或者硝酸盐溶液。
2.如权利要求1所述的聚乙烯亚胺纳米凝胶的制备方法，其特征在于金属离子为Fe2+，Fe3+，Cu2+，Co2+或者Ni4+中的任意一种。
3.如权利要求1所述的聚乙烯亚胺纳米凝胶的制备方法，其特征在于脱氧方法采用的是超声与通惰性气体相结合的方法。
4.如权利要求3所述的聚乙烯亚胺纳米凝胶的制备方法，其特征在于惰性气体为氮气、氩气或者氦气。
5.如权利要求1所述的聚乙烯亚胺纳米凝胶的制备方法，其特征在于纯化工艺为透析或超滤，且透析膜或超滤膜的截留分子量在7000～25000之间。
全文摘要
本发明提供一种纳米药物载体及纳米基因载体的制备方法，尤其是一种聚乙烯亚胺纳米凝胶的制备方法，属于纳米生物医药技术领域。将聚乙烯亚胺水溶液于反应瓶中，脱氧，按照不同的比例，快速加入相应量的金属离子水溶液，反应完全后，纯化，除去体系中残留反应物而得聚乙烯亚胺纳米凝胶。本发明克服已有技术的缺陷，得到的聚乙烯亚胺纳米凝胶用动态光散射测定纳米凝胶的粒径、粒径分布及Zeta电位。测得的Zeta电位较高，大于+32mV；粒径分布窄、粒径在30～80nm可控。该发明合成方法简单，合成工艺绿色环保，制备过程中不需使用任何引发剂和乳化剂，所的纳米凝胶纯净，产品的储存稳定性和分散性极佳，合成成本较低，为其生物医药及其他方面的应用奠定了基础。
文档编号C08L39/02GK1951982SQ20061011727
公开日2007年4月25日 申请日期2006年10月19日 优先权日2006年10月19日
发明者余家会, 张淑彦, 罗淑芳, 刘顺英, 俞磊 申请人:华东师范大学