一种γ-聚谷氨酸基有机相纳米凝胶的制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种γ-聚谷氨酸基有机相纳米凝胶的制备方法。该制备方法包括：将γ-聚谷氨酸溶解在良溶剂二甲亚砜中，接着向溶液中加入适量模板分子，得到混合溶液；然后向上述混合液中滴加沉淀剂促使γ-聚谷氨酸和模板分子发生自组装，形成基于γ-聚谷氨酸的有机相纳米凝胶。该方法操作简便，条件温和，为γ-聚谷氨酸基凝胶的制备提供了一种新型可行的途径，具有广阔的应用前景。
【专利说明】一种Y-聚谷氨酸基有机相纳米凝胶的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种υ-聚谷氨酸基有机相纳米凝胶的制备方法，属于高分子材料与 分子自组装科学相结合领域。 技术背景
[0002] 凝胶是一类处于液体和固体之间的物质，按照凝胶中溶剂类型的不同，可分为水 凝胶和有机凝胶，也可分为物理凝胶和化学凝胶。其中物理凝胶是通过分子间作用力，如 静电作用力、亲疏水作用力、范德华力、氢键作用及堆叠作用等，在溶液中通过自组 装形成三维网状结构，在药物负载、污水处理、缓释、分子器件、食品等领域具有广阔的应 用前景（Macromolecules, 2010, 43, 5396-5404 ;Biomacromolecules, 2012, 13, 3552-3561 ; J. Am. Chem. Soc.，2011，133, 16054-16061)。纳米凝胶是一类纳米尺度的物理或化学交联 的聚合物颗粒，其具有尺寸小、稳定性好、粒径可调等特点，在传感器、医学诊断和药物缓释 等领域有着潜在的应用价值，并且取得很多突破性的进展（Langmuir，2013, 29, 8636-8644 ; Langmuir, 2013, 29, 316-327 J. Am. Chem. Soc.，2012, 134, 11072-11075)。但大部分所用的 凝胶因子复杂，多数纳米凝胶采用乳液聚合或反相乳液聚合制备，合成步骤繁琐。
[0003] 聚谷氨酸是由L-谷氨酸和D-谷氨酸通过γ酰胺键结合形成的一种天 然聚多肽，具有高度的粘弹性、良好的生物可降解性、生物相容性、强保湿性、无免疫 原性等。在农业、食品、生物医药、环保、化妆品等领域有着广泛的应用，是一种极具 开发价值的天然高分子材料出丨〇11^七61^318,2012,33,6230-6239汸054口口1.]\&^61·· Interfaces，2014, 6, 2153-2161)。由于γ-聚谷氨酸及其衍生物的侧链具有大量羧基基 团，易于修饰和反应，可通过物理或化学等多种途径形成凝胶，在生物医药、组织工程、伤口 防粘连等领域具有潜在的应用价值（Biomacromolecules, 2005, 6, 2374-2379 ;Biomacromo lecules, 2007, 8, 146-152 ;Macromolecules，2013, 46, 6187-6194)。但目前 γ -聚谷氨酸及 其衍生物凝胶体系多为水凝胶，有关Υ-聚谷氨酸基有机相凝胶的制备还鲜有报道。
[0004] 叶酸是由喋呤啶、对氨基苯甲酸和谷氨酸等组成的化合物，是一种水溶性Β族维 生素，是人体在利用糖分和氨基酸时的必要物质，因为最初是从菠菜叶子中分离提取出来 的，故得名"叶酸"。它可促进机体细胞生长和增殖，对人体起到重要的营养作用，其最重要 的功能就是制造红血球和白血球，增强免疫能力，一旦缺乏叶酸，会发生严重贫血，因此叶 酸又被称为"造血维生素"。叶酸中的碟呤基团可以通过氢键相互作用，在分子自组装领域 具有广泛的应用。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种聚谷氨酸基有机相纳米凝 胶的制备方法，通过向Υ -聚谷氨酸及叶酸的二甲亚砜混合液中滴加沉淀剂，促使二者发 生自组装形成纳米凝胶，该法操作简便，成本低廉，适用性广。
[0006] 本发明的技术方案如下：
[0007] -种Y -聚谷氨酸基有机相纳米凝胶的制备方法，具体制备步骤如下：
[0008] 以聚谷氨酸、叶酸为原料，以二甲亚砜为良溶剂；首先配置聚谷氨酸的二 甲亚砜溶液，接着向聚谷氨酸溶液中加入叶酸得到混合溶液；在搅拌条件下，向上述混 合溶液中滴加沉淀剂促使Υ-聚谷氨酸和叶酸发生自组装形成纳米凝胶。
[0009] 所述的γ-聚谷氨酸的分子量为100?600kDa，其在良溶剂二甲亚砜中的溶解温 度为50?150°C，溶解时间为3?8h。混合液中γ-聚谷氨酸的浓度为lmg/mL?15mg/ mL，叶酸的浓度为0· 7mg/mL?6mg/mL。
[0010] 所述的自组装过程中滴加的沉淀剂为无水乙醇或丙酮中的一种，沉淀剂滴加的速 率为10 μ L/min?30 μ L/min，沉淀剂加入的体积为混合液体积的1. 5?5倍。
[0011] 所述的自组装过程中y -聚谷氨酸链段发生收缩，部分叶酸分子被包埋入纳米凝 胶粒子内部，部分吸附在纳米凝胶粒子壳层起到物理交联点的作用。γ-聚谷氨酸与叶酸之 间的结合作用力为氢键作用、静电作用及分子间作用力。
[0012] 所述的纳米凝胶的粒子尺寸为10?80nm，且具有pH敏感响应性及离子敏感响应 性。纳米凝胶颗粒之间主要通过颗粒之间的静电作用、氢键作用等形成凝胶体系。
[0013] 本发明的有益效果在于：本发明的一种聚谷氨酸基有机相纳米凝胶的制备方 法，以天然聚多肽Y -聚谷氨酸和叶酸为原料，安全无毒，具优异的生物相容性和生物可降 解性；原料易得、且可循环再生，在材料吸附、生物药物等领域具有很好应用前景。凝胶形成 过程中不需加入外加交联剂制备工艺简单，易于放大，使用方便。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1为纳米凝胶的数码照片；
[0015] 图2为纳米凝胶的TEM图片；
[0016] 图3为纳米凝胶的SEM图片。
【具体实施方式】
[0017] 实施例1
[0018] 一种Y -聚谷氨酸基有机相纳米凝胶的制备方法，具体制备步骤如下：
[0019] 选取分子量为120kDa的γ-聚谷氨酸大分子，加入二甲亚砜溶剂，在55°C下溶解 8h,得到2mg/mL的γ-聚谷氨酸溶液；接着向溶液中加入叶酸，使叶酸含量为lmg/mL，然 后以10μ L/min向上述溶液中滴加沉淀剂无水乙醇，滴加量为混合液体积的1. 5倍，促使 Y-聚谷氨酸和叶酸在混合液中发生自组装形成有机相纳米凝胶。
[0020] 实施例2
[0021] 一种Y -聚谷氨酸基有机相纳米凝胶的制备方法，具体制备步骤如下：
[0022] 选取分子量为250kDa的聚谷氨酸大分子，加入二甲亚砜溶剂，在80°C下溶解 7h，得到5mg/mL的γ-聚谷氨酸溶液；接着向溶液中加入叶酸，使叶酸含量为3mg/mL，然后 以20 μ L/min向上述溶液中滴加沉淀剂无水乙醇，滴加量为混合液体积的2倍，促使γ -聚 谷氨酸和叶酸在混合液中发生自组装形成有机相纳米凝胶，数码照片如图1所示。
[0023] 实施例3
[0024] -种Y -聚谷氨酸基有机相纳米凝胶的制备方法，具体制备步骤如下：
[0025] 选取分子量为400kDa的γ-聚谷氨酸大分子，加入二甲亚砜溶剂，在100°C下溶解 6h,得到8mg/mL的γ-聚谷氨酸溶液；接着向溶液中加入叶酸，使叶酸含量为4mg/mL，然后 以30 μ L/min向上述溶液中滴加沉淀剂丙酮，滴加量为混合液体积的3倍，促使γ -聚谷氨 酸和叶酸在混合液中发生自组装形成有机相纳米凝胶，凝胶TEM图片如图2所示。
[0026] 实施例4
[0027] -种Y -聚谷氨酸基有机相纳米凝胶的制备方法，具体制备步骤如下：
[0028] 选取分子量为500kDa的聚谷氨酸大分子，加入二甲亚砜溶剂，在120°C下溶 解5h，得到12mg/mL的γ-聚谷氨酸溶液；接着向溶液中加入叶酸，使叶酸含量为5mg/mL， 然后以20yL/min向上述溶液中滴加沉淀剂无水乙醇，滴加量为混合液体积的4倍，促使 Y -聚谷氨酸和叶酸在混合液中发生自组装形成有机相纳米凝胶，凝胶SEM图片如图3所 /_J、1 〇
[0029] 实施例5
[0030] 一种Y -聚谷氨酸基有机相纳米凝胶的制备方法，具体制备步骤如下：
[0031] 选取分子量为600kDa的聚谷氨酸大分子，加入二甲亚砜溶剂，在150°C下溶解 3h，得到15mg/mL的γ-聚谷氨酸溶液；接着向溶液中加入叶酸，使叶酸含量为6mg/mL，然 后以20 μ L/min向上述溶液中滴加沉淀剂丙酮，滴加量为混合液体积的5倍，促使γ -聚谷 氨酸和叶酸在混合液中发生自组装形成有机相纳米凝胶。
[0032] 上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和 权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
【权利要求】
1. 一种聚谷氨酸基有机相纳米凝胶的制备方法，其特征在于：以聚谷氨酸、 叶酸为原料，以二甲亚砜为良溶剂；首先配置聚谷氨酸的二甲亚砜溶液，接着向聚 谷氨酸溶液中加入叶酸得到混合溶液；在搅拌条件下，向上述混合溶液中滴加沉淀剂促使 Υ-聚谷氨酸和叶酸发生自组装形成纳米凝胶。
2. 根据权利要求1所述的一种聚谷氨酸基有机相纳米凝胶的制备方法，其特征在 于所用Υ -聚谷氨酸的分子量为100?600kDa，其在良溶剂二甲亚砜中的溶解温度为50? 150°C，溶解时间为3?8h。
3. 根据权利要求1所述的一种聚谷氨酸基有机相纳米凝胶的制备方法，其特征在 于混合液中Y -聚谷氨酸的浓度为lmg/mL?15mg/mL，叶酸的浓度为0. 7mg/mL?6mg/mL。
4. 根据权利要求1所述的一种聚谷氨酸基有机相纳米凝胶的制备方法，其特征 在于自组装过程中滴加的沉淀剂为无水乙醇或丙酮中的一种，沉淀剂滴加的速率为1〇μ L/ min?30 μ L/min，沉淀剂加入的体积为混合液体积的1. 5?5倍。
5. 根据权利要求1所述的一种聚谷氨酸基有机相纳米凝胶的制备方法，其特征在 于自组装过程中Y -聚谷氨酸链段发生收缩，部分叶酸分子被包埋入纳米凝胶粒子内部， 部分吸附在纳米凝胶粒子壳层起到物理交联点的作用。
6. 根据权利要求1所述的一种聚谷氨酸基有机相纳米凝胶的制备方法，其特征在 于聚谷氨酸与叶酸之间的结合作用力为氢键作用、静电作用及分子间作用力。
7. 根据权利要求1所述的一种聚谷氨酸基有机相纳米凝胶的制备方法，其特征在 于所形成的纳米凝胶的粒子尺寸为10?80nm，且具有pH敏感响应性及离子敏感响应性。
8. 根据权利要求1所述的一种聚谷氨酸基有机相纳米凝胶的制备方法，其特征在 于纳米凝胶颗粒之间主要通过颗粒之间的静电作用、氢键作用等形成凝胶体系。
【文档编号】C08L77/04GK104151570SQ201410375162
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月31日 优先权日:2014年7月31日
【发明者】刘晓亚, 孙家娣, 孟龙, 李杨, 崔燕, 顾瑶, 魏玮, 罗静 申请人:江南大学