一种氧化石墨烯-环糊精载药超分子水凝胶及其制备方法

1.本发明属于超分子水凝胶载药技术领域，涉及一种氧化石墨烯-环糊精载药超分子水凝胶及其制备方法。


背景技术：

2.阿霉素(adriamycin，dox)为来自放线菌蒽环类广谱抗肿瘤抗生素，其作用机制主要是阿霉素分子进入细胞核与dna结合，从而抑制核酸的合成和有丝分裂。盐酸阿霉素具有广谱的抗实验性肿瘤的作用，对拓扑异构酶也有抑制作用，可适用于急性白血病、恶性淋巴瘤、多发性骨髓瘤等，该药物对多种肿瘤均有作用，被广泛用于治疗各种癌症，是卵巢癌的一线用药之一。但该药物有较大的毒副作用，阿霉素的急性副作用包括恶心、呕吐和心律不整。它也可引起嗜中性白血球缺乏症(neutropenia)，以及完全的脱发。现有技术中阿霉素药物负载率较低，在应用时阿霉素的释放率较低，影响药物效果。
3.石墨烯是一种只有单原子层厚度的碳纳米片，由于具有非凡的特性，石墨烯是一种可用于各种生物应用的有前途的纳米材料。氧化石墨烯(go)作为主要的二维纳米组装基质，具有表面积大、生物相容性好、多种药物装载可行性高的优点，具有广阔的应用前景，越来越受到人们的关注。氧化石墨烯与超分子结合或其他进一步修饰在给药方面也表现出良好的性能。结合超分子宿主客体成分，go已被开发为构建用于靶向药物传递、光热杀死肿瘤细胞和抑制肿瘤转移的超分子组件。但目前基于go的药物载体对生物体毒性较大。


技术实现要素：

4.本发明的目的就是为了提供一种氧化石墨烯-环糊精载药超分子水凝胶及其制备方法，以克服现有技术中阿霉素药物负载率低、阿霉素释放率低或基于go的药物载体对生物体毒性较大等缺陷。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
6.本发明的技术方案之一提供了一种氧化石墨烯-环糊精载药超分子水凝胶，该超分子水凝胶的原料组分包括：氧化石墨烯修饰环糊精衍生物(go-β-cd)、f127、α-环糊精(α-cd)和阿霉素(dox)。
7.进一步的，所述go-β-cd的制备过程包括以下步骤：
8.取氧化石墨烯衍生物(eda-go)与对甲苯磺酰基环糊精衍生物(6-ots-β-cd)分散于ph＝7.4的磷酸盐缓冲溶液中，然后加入n-甲基吡咯烷酮，经反应、透析、冷冻干燥得到目的产物。
9.更进一步的，所述eda-go的制备过程包括以下步骤：
10.取氧化石墨烯(go)与乙二胺(eda)分散于去离子水中，然后加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(edc
·
hcl)和n-羟基硫代琥珀酰亚胺(nhss)，经反应、离心、干燥得到目的产物。
11.更进一步的，所述go与eda的质量比为0.2：(1.0-1.2)，且edc
·
hcl、nhss和eda的
摩尔比为(1.4-1.6)：(1.4-1.6)：17.0。
12.更进一步的，加入edc
·
hcl和nhss进行反应，反应温度为20-25℃，反应时间为2h。
13.更进一步的，离心速率为10000r/min，离心时间为10-15min。
14.更进一步的，所述eda-go、6-ots-β-cd、n-甲基吡咯烷酮的添加量之比为0.5g：(1.806-2.046)g：(10-15)ml。
15.更进一步的，反应时间为24-30h，反应温度为70-80℃。
16.本发明的技术方案之二提供了上述超分子水凝胶的制备方法，该方法包括以下步骤：
17.在避光条件下取go-β-cd、f127加入去离子水中，进行一次搅拌，然后加入α-cd，进行二次搅拌，再加入dox，进行三次搅拌，然后静置、冷冻干燥，即得目的产物。
18.更进一步的，go-β-cd、f127、α-cd和dox的质量比为(0.2-0.4)：(0.2-0.3)：(0.4-0.8)：0.08。
19.更进一步的，go-β-cd、f127、α-cd、dox和去离子水的添加量之比为(0.2-0.4)g：(0.2-0.3)g：(0.4-0.8)g：0.08g：3ml。
20.更进一步的，一次搅拌过程中温度为60-70℃，时间为1h。
21.更进一步的，二次搅拌过程中温度为60-70℃，时间为1h。
22.更进一步的，三次搅拌时间为2h。
23.更进一步的，静置时间为24-30h。
24.为更好地利用氧化石墨烯在药物运送和药物搭载方面的优势，同时也为了降低氧化石墨烯与生命系统的毒性相互作用，本发明将6-ots-β-cd和eda-go通过酸胺缩合反应接枝，制备出go-β-cd凝胶因子，再构建出三维空间网状结构的超分子水凝胶材料。阿霉素以非共价作用力的形式负载于水凝胶材料中，氧化石墨烯则以共价键的形式与β-环糊精相连，不仅能够降低氧化石墨烯对生命系统的毒性相互作用，也可以增强水凝胶材料的载药运送性能，还能够将药物dox对生物体的损害明显减弱。
25.为降低化疗药物阿霉素的毒副作用及预防耐药情况的发生，本发明改变阿霉素的剂型，延缓其在肿瘤组织的持续时间。本发明首先对β-环糊精进行化学修饰，利用对甲苯磺酰氯对羟基的亲核取代反应，制备出对甲苯磺酰基环糊精衍生物6-ots-β-cd；然后将氧化石墨烯衍生物eda-go与6-ots-β-cd置于n-甲基吡咯烷酮中，利用n-甲基吡咯烷酮作为反应的催化剂，进行取代反应，合成出go-β-cd；最后以α-cd、f127、go-β-cd、dox为构筑基元构建得到氧化石墨烯-环糊精载药超分子水凝胶。f127中的聚乙二醇(peo)链段通过与环糊精的主客体相互作用，以及环糊精分子之间的氢键作用，使得体系形成了多聚准轮烷的结构。环糊精穿到peo链段上，按照管道式结晶排列，构成了凝胶结构中的物理交联点。
26.本发明氧化石墨烯-环糊精载药超分子水凝胶的合成路线请参见图1，首先通过f127与go-β-cd之间的主客体相互作用进行穿链，然后将抗癌药物阿霉素分子分散于水凝胶前驱体溶液中，接着通过α-cd与f127的相互作用而制备得到氧化石墨烯-环糊精载药超分子水凝胶。本发明阿霉素通过非共价键的方式嵌入水凝胶的三维网络结构中。氧化石墨烯与β-cd进行超分子结合或其他进一步修饰在载药方面表现出良好的性能。
27.本发明通过使用氧化石墨烯共价修饰的β-环糊精与f127、以及α-环糊精构筑超分子水凝胶，阿霉素分子被包裹于该水凝胶网络中，不仅可以提高阿霉素的负载量和降低阿
霉素分子毒副作用，还可以有效的延长药物分子的释放时间，增强组织渗透性。
28.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
29.(1)本发明超分子水凝胶中阿霉素通过非共价作用被包裹于水凝胶三维网络中，在不改变阿霉素分子结构的基础上，利用氧化石墨烯分子的层状结构，将其与f127以及α-环糊精相互作用构筑出致密的三维网络结构，该氧化石墨烯-环糊精超分子载药水凝胶可以更好的将阿霉素分子包裹于水凝胶中，不仅可以提高阿霉素的负载量以及降低阿霉素分子毒副作用，还可以有效的延长药物分子的释放时间，提高药物释放量，本发明载药水凝胶阿霉素释放率最高可达56％，从而增强组织渗透性和药效，为后续研究阿霉素分子的释放性能提供理论基础；
30.(2)本发明超分子水凝胶原料易得，制备过程较简单，载药体系稳定，性质易于调控；
31.(3)本发明超分子水凝胶中氧化石墨烯以共价键的形式与β-环糊精相连，可降低氧化石墨烯对生命系统的毒性作用。
附图说明
32.图1为本发明氧化石墨烯-环糊精载药超分子水凝胶的合成路线图；
33.图2为实施例1制备的go-β-cd和eda-go的红外光谱图；
34.图3为实施例1氧化石墨烯-环糊精载药超分子水凝胶的成胶图；
35.图4为f127、α-cd、以及实施例1制备的go-β-cd和水凝胶的xrd图；
36.图5为实施例1制备的载药水凝胶的扫描电镜图；
37.图6为实施例1制备的载药水凝胶的透射电镜图；
38.图7为实施例1-5制得的五种超分子水凝胶的动态应变扫描曲线图；
39.图8为实施例1-5制得的五种超分子水凝胶的动态频率扫描曲线图；
40.图9为实施例1-5制得的五种超分子水凝胶的稳态剪切扫描曲线图；
41.图10为实施例1-5制得的五种超分子水凝胶动态阶梯应变扫描曲线图；
42.图11为实施例1-5制得的五种超分子水凝胶溶胀动力学曲线图；
43.图12为实施例1-2和实施例5制得的超分子载药水凝胶药物体外释放率曲线图；
44.图13为实施例5制得的超分子载药水凝胶在不同ph下的药物体外释放率曲线图；
45.图14为为实施例5水凝胶在25℃和37℃两个不同温度环境下的阿霉素累计释放率曲线图。
具体实施方式
46.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
47.以下各实施例中，如无特别说明的原料或处理技术，则表明其均为本领域的常规市售原料或常规处理技术。
48.以下各实施例中，所用6-ots-β-cd为制备得到，制备方法参考专利cn202111523356.x。
49.实施例1：
50.一种氧化石墨烯-环糊精载药超分子水凝胶，由α-cd、f127、go-β-cd和阿霉素(dox)制备得到，阿霉素通过非共价的方式嵌入水凝胶网络。
51.所使用的go-β-cd的合成步骤为：
52.通过使氧化石墨烯衍生物eda-go与对甲苯磺酰基修饰的环糊精衍生物6-ots-β-cd进行反应，进一步合成中间体go-β-cd，具体步骤为：
53.将0.5g氧化石墨烯衍生物(eda-go)与1.806g单-6-o-(对甲苯磺酰基)-β-环糊精(对甲苯磺酰基环糊精衍生物，6-ots-β-cd)溶于100ml ph＝7.4的磷酸盐缓冲溶液中，用加热型超声波清洗器进行20分钟超声，待其充分分散于溶液中后，加入15ml n-甲基吡咯烷酮(nmp)，置于油浴锅中加热到80℃条件下反应24小时。停止反应后将反应液放入离心管中，10000r/min高速离心10min，去除清液，将固体烘干，干燥后得到黑色固体产物go-β-cd。
54.其中，所用eda-go的合成步骤为：
55.通过利用氧化石墨烯和乙二胺进行酸胺缩合反应，乙二胺对氧化石墨烯进行化学修饰，制备氧化石墨烯衍生物eda-go，具体步骤为：
56.将0.2g氧化石墨烯(go)与1g乙二胺(eda)溶于50ml去离子水中，用加热型超声波清洗器进行20分钟超声，待其充分分散于溶液中后。接下来，加入0.268g 1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(edc
·
hcl)，0.304g n-羟基硫代琥珀酰亚胺(nhss)，并使反应在25℃下用磁力搅拌器搅拌2小时。然后将反应液在10000r/min下高速离心10分钟，去除清液，将固体烘干。干燥后得到黑色固体产物eda-go。
57.所制备的go-β-cd和eda-go的化学结构使用红外光谱仪(ft-ir)来表征，使用干燥的kbr来制作压片，如图2所示，go光谱中，3470cm-1
处有-oh的伸缩振动峰，1410cm-1
处有c＝o的伸缩振动峰和647cm-1
处有-oh的面外振动峰，证明是氧化石墨烯go。eda-go光谱中，3470cm-1
处有-nh的伸缩振动峰，1650cm-1
处有-nh的面内弯曲振动峰，1100cm-1
处有c＝n键的伸缩振动峰和560cm-1
处有-nh的面外弯曲振动峰，证明eda-go被成功合成。通过go-β-cd的红外光谱可以看出1420cm-1
处羟基-oh的面内弯曲振动双峰，说明go-β-cd被成功制备。
58.氧化石墨烯-环糊精载药超分子水凝胶的制备方法为：
59.取0.2g go-β-cd、0.2g f127于反应器中，加入3ml的去离子水，在60℃的温度下搅拌1h。然后将0.4gα-cd加入到体系中，在60℃的条件下继续搅拌1h，整个过程在避光条件下进行，然后加入0.08g的dox到水凝胶中，继续搅拌2小时。搅拌结束后，使体系缓慢冷却到室温，静置24h后，得到氧化石墨烯-环糊精载药超分子水凝胶(go-β-cd/dox)。将该水凝胶放置于-80℃冰箱中冷冻24小时，最后使用冷冻干燥机处理2天，即得干燥的氧化石墨烯-环糊精载药超分子水凝胶。
60.如图3所示，为本实施例氧化石墨烯-环糊精水凝胶的形成过程。在加热-冷却过程，形成倒置不流动的稳定载药水凝胶。究其原因，利用长链pluronic f127在加热-冷却过程形成胶束和α-cd的疏水相互作用，以及β-cd分子中的-oh之间的氢键作用，这些作用促使凝胶体系构成了聚假轮烷。α-cd从peo长链上穿过，按照管道式结晶的顺序进行组合，组成了材料内部的物理交联点。该载药水凝胶为多聚准轮烷结构。用去离子水将go-β-cd与f127均匀混合后，在60℃条件下加入α-cd和dox，搅拌使其混合均匀，将体系静置冷却到室温，一段时间后可形成具有生物活性的氧化石墨烯环糊精超分子水凝胶。这是由于f127中的聚乙
二醇(peo)链段通过与环糊精的主客体相互作用，以及环糊精分子之间的氢键作用，致使体系形成了多聚准轮烷的结构。环糊精穿到peo链段上，按照管道式结晶排列，构成了凝胶结构中的物理交联点。图4所示的xrd图谱证实了这种多聚准轮烷结构的形成，凝胶样品在2θ＝19.8
°
、22.3
°
处出现了不同于go-β-cd和α-cd的特征衍射峰，19.8
°
处的峰证实有六方晶胞的210面，22.3
°
处的峰证实有六方晶胞的300面，说明了环糊精按照管道式结晶排列。
61.如图5所示，为实施例1制得的载药水凝胶的扫描电镜图。通过扫描电子显微镜(sem)表征实施例1氧化石墨烯-环糊精载药超分子水凝胶的形貌，通过图5可以看出该超分子水凝胶是不规整，无规律的鳞片状形貌，而氧化石墨烯为褶皱的不规则片状结构，因此从物质的形貌上也说明了氧化石墨烯-环糊精载药水凝胶的成功制备。
62.如图6所示，为实施例1制得的载药水凝胶的透射电镜图。通过透射电子显微镜(tem)表征实施例1氧化石墨烯-环糊精载药超分子水凝胶的形貌，通过图6可以看出该超分子水凝胶的内部微观形态。go-β-cd主体的内部空腔，氧化石墨烯的褶皱状片层结构，通过物质的内部结构图来证实了氧化石墨烯-环糊精载药水凝胶的成功制备。
63.实施例2：
64.本实施例所用go-β-cd采用实施例1中制备的go-β-cd。
65.一种氧化石墨烯-环糊精载药超分子水凝胶，由α-cd、f127、go-β-cd和dox制备得到，阿霉素通过非共价的方式嵌入水凝胶网络。该氧化石墨烯-环糊精载药超分子水凝胶的制备方法为：
66.取0.2g go-β-cd、0.2g f127于反应器中，加入3ml的去离子水，在60℃的温度下搅拌1h。然后将0.6gα-cd加入到体系中，在60℃的条件下继续搅拌1h，整个过程在避光条件下进行，然后加入0.08g的dox到水凝胶中，继续搅拌2小时。搅拌结束后，使体系缓慢冷却到室温，静置24h后，得到氧化石墨烯-环糊精载药超分子水凝胶(go-β-cd/dox)。将该水凝胶放置于-80℃冰箱中冷冻24小时，最后使用冷冻干燥机处理2天，即得干燥的氧化石墨烯-环糊精载药超分子水凝胶。
67.实施例3：
68.本实施例所用go-β-cd采用实施例1中制备的go-β-cd。
69.一种氧化石墨烯-环糊精载药超分子水凝胶，由α-cd、f127、go-β-cd和dox制备得到，阿霉素通过非共价的方式嵌入水凝胶网络。该氧化石墨烯-环糊精载药超分子水凝胶的制备方法为：
70.取0.4g go-β-cd、0.3g f127于反应器中，加入3ml的去离子水，在60℃的温度下搅拌1h。然后将0.4gα-cd加入到体系中，在60℃的条件下继续搅拌1h，整个过程在避光条件下进行，然后加入0.08g的dox到水凝胶中，继续搅拌2小时。搅拌结束后，使体系缓慢冷却到室温，静置24h后，得到氧化石墨烯-环糊精载药超分子水凝胶(go-β-cd/dox)。将该水凝胶放置于-80℃冰箱中冷冻24小时，最后使用冷冻干燥机处理2天，即得干燥的氧化石墨烯-环糊精载药超分子水凝胶。
71.实施例4：
72.本实施例所用go-β-cd采用实施例1中制备的go-β-cd。
73.一种氧化石墨烯-环糊精载药超分子水凝胶，由α-cd、f127、go-β-cd和dox制备得到，阿霉素通过非共价的方式嵌入水凝胶网络。该氧化石墨烯-环糊精载药超分子水凝胶的
制备方法为：
74.取0.2g go-β-cd、0.3g f127于反应器中，加入3ml的去离子水，在60℃的温度下搅拌1h。然后将0.6gα-cd加入到体系中，在60℃的条件下继续搅拌1h，整个过程在避光条件下进行，然后加入0.08g的dox到水凝胶中，继续搅拌2小时。搅拌结束后，使体系缓慢冷却到室温，静置24h后，得到氧化石墨烯-环糊精载药超分子水凝胶(go-β-cd/dox)。将该水凝胶放置于-80℃冰箱中冷冻24小时，最后使用冷冻干燥机处理2天，即得干燥的氧化石墨烯-环糊精载药超分子水凝胶。
75.实施例5：
76.本实施例所用go-β-cd采用实施例1中制备的go-β-cd。
77.一种氧化石墨烯-环糊精载药超分子水凝胶，由α-cd、f127、go-β-cd和dox制备得到，阿霉素通过非共价的方式嵌入水凝胶网络。该氧化石墨烯-环糊精载药超分子水凝胶的制备方法为：
78.取0.2g go-β-cd、0.2g f127于反应器中，加入3ml的去离子水，在60℃的温度下搅拌1h。然后将0.8gα-cd加入到体系中，在60℃的条件下继续搅拌1h，整个过程在避光条件下进行，然后加入0.08g的dox到水凝胶中，继续搅拌2小时。搅拌结束后，使体系缓慢冷却到室温，静置24h后，得到氧化石墨烯-环糊精载药超分子水凝胶(go-β-cd/dox)。将该水凝胶放置于-80℃冰箱中冷冻24小时，最后使用冷冻干燥机处理2天，即得干燥的氧化石墨烯-环糊精载药超分子水凝胶。
79.实施例1-5水凝胶各组分含量见表1。
80.表1实施例1-5所制备的水凝胶的配比
[0081][0082]
实施例6：
[0083]
本实施例采用实施例1-2和实施例5中制备的氧化石墨烯-环糊精超分子载药水凝胶(go-β-cd/dox)探究α-cd不同添加量对水凝胶实际载药量的影响。
[0084]
为了探明α-cd浓度对氧化石墨烯-环糊精水凝胶实际载药量的影响，分别用1ml的去离子水洗涤实施例1-2和实施例5中所制备的水凝胶，重复操作三次，然后分别将洗涤后的液体收集起来，用shimadzu uv-1800分光光度计对液体中的阿霉素(dox)比例进行测定，设置波长为490nm，按照以下公式计算这五种氧化石墨烯-环糊精水凝胶的实际载药量m：
[0085]
[0086]
其中，m为初始载药量，a为吸光度，ε为吸光系数，m为实际载药量。
[0087]
计算结果见表2，可知通过对比实施例1、实施例2和实施例5(三组水凝胶go-β-cd、f127和阿霉素比例一定)，α-环糊精(α-cd)的添加量的增加，在一定范围内使得水凝胶的实际载药量增大。
[0088]
表2实施例1、实施例2和实施例5水凝胶的实际载药量
[0089][0090]
实施例7：
[0091]
本实施例采用实施例1-2和实施例5中制备的氧化石墨烯-环糊精超分子载药水凝胶探究α-cd组分浓度对氧化石墨烯-环糊精水凝胶中dox的累计释放率的影响。将实施例1-2和实施例5水凝胶分别放在2ml pbs缓冲溶液中(pbs缓冲溶液的ph值为7.4，通过这个操作来模拟生物体内的环境)，然后放在摇床上，摇动速率设置为30r
·
min-1
，环境温度设定成37℃。每经过8小时，用干净的吸管吸取出2ml有药物的样品液，同时加入2ml不含药物的pbs缓冲溶液，取出的样品液中的药物浓度可以通过紫外分光光度计得出，波长设置成490nm，药物的累计释放率q可以用下面的公式计算：
[0092][0093]
其中，v2是采样体积(2ml)，v1是中介基质体积(2ml)，m是药物在凝胶中的浓度，c是样品液中药物浓度，n是采样次数，c1为第一次采样的样品液中的药物浓度，c2、c3、c
n-1
、cn依此类推。
[0094]
如图12所示，为实施例1-2和实施例5制得的超分子载药水凝胶药物体外释放图。根据不同α-cd含量的水凝胶对药物阿霉素的体外释放数据绘制出随时间变化的体外释放曲线图。可以通过体外释放曲线图很明显地看出，实施例1-2和实施例5水凝胶对抗癌药物阿霉素都有着良好的控制释放效果。在实验开始的前24小时内，三组水凝胶都是在缓慢释放，实施例1、实施例2和实施例5水凝胶的药物累计释放率分别达到52％、40％、33％。反应时长达到72h之后，实施例1、实施例2和实施例5水凝胶的药物累计释放率分别达到56％、50％、46％，三组水凝胶表现出良好的dox控制释放性质。实施例1水凝胶作为α-cd比例最小的一组水凝胶，相比于实施例5水凝胶α-cd比例最大的一组，药物累计释放速率有非常明显的增大。由此通过对超分子水凝胶体系中的α-cd的比例进行调节，可以控制水凝胶搭载药物的释放速率，来达到控制药物合理有效释放的目的。
[0095]
实施例8：
[0096]
本实施例测试实施例5中制备的氧化石墨烯-环糊精超分子载药水凝胶(go-β-cd/dox)在不同温度条件下的dox的体外释放率。
[0097]
将实施例5水凝胶放入透析袋中，将样品泡在2ml ph值＝7.4的pbs磷酸盐缓冲溶
液中，然后放在摇床上，摇动速率设置为30r
·
min-1
，温度分别设定成25℃和37℃，每经过一段时间，从两种条件下的溶液中分别用干净的吸管吸取出2ml样品液(有阿霉素的pbs磷酸盐缓冲溶液)，同时加入2ml不含阿霉素的pbs磷酸盐缓冲溶液，样品液中的药物浓度可以通过紫外分光光度计测出，波长设置成490nm，如图14所示，为实施例5水凝胶在25℃和37℃两个不同温度环境下的阿霉素累计释放率，可知氧化石墨烯-环糊精水凝胶作为药物载体，与药物之间的相互作用受外界温度的影响较大。dox在温度为37℃环境下的药物释放速率明显比温度为25℃的药物释放速率快得多。反应开始72h后，25℃和37℃环境下的水凝胶中dox的累计释放速率分别为34％和46％。主要原因应该是因为当温度提高后，载药水凝胶的内部氢键作用力逐渐减小，从而可以让药物从凝胶体系中以相对较快的速度进行释放。
[0098]
如图7所示，为实施例1-5制得的五种超分子水凝胶的动态应变扫描曲线图。通过动态应变扫描实验来测试五种氧化石墨烯-环糊精水凝胶的粘弹性能。从图7中能得出，在0.01％-100％整个应变力变化的范围里，五种水凝胶的g'和g”并不完全相同，这是由于go-β-cd、pluronic f127、α-cd各组比例不尽相同。以上现象证明了氧化石墨烯-环糊精水凝胶的g'和g”取决于α-cd和pluronic f127的比例不同，在这之中构建了聚假轮烷是构建氧化石墨烯-环糊精水凝胶最必要的因素。在振幅测试曲线图中所示的数据来看，在实验中，一开始每个水凝胶样品的g'都比g”的数值要高，这说明了样品均具备胶体的特征。由实施例1-2和实施例5的流变曲线可知，提高α-cd在水凝胶中的比例可以极大地加强聚假轮烷的构建，该水凝胶会在相对更高的应变力作用力下改变状态。同样因为pluronic f127、α-cd配置比例的不尽相同，各组水凝胶的应变值临界点也不相同，对比图7中各组数据，应该选择应变力在0.1％时对各组凝胶样品进行测试，这样才能确保流变学实验是在线性粘弹区能完成的。
[0099]
如图8所示，为实施例1-5制得的五种超分子水凝胶的动态频率扫描曲线图。通过对固定应变力(0.1％)的角频率测试曲线分析来看，可以看出当角频率从0.1增加到100rad/s时，从中可以获得各组分浓度的变化对凝胶强度的影响规律。伴随着扫描频率的不断上升，凝胶的g'和g”只在一个固定范围内波动。通过以上现象，由此可以归纳出各项组分浓度对水凝胶的强度性能的影响。实施例1、实施例2和实施例5水凝胶的流变曲线表明，当α-cd浓度增加时，氧化石墨烯-环糊精水凝胶的g'和g”明显增加，表明水凝胶的强度明显增大，这是因为α-cd浓度的逐渐增加，会大量增加体系中的聚假轮烷组装体的数目，以及增强了cds之间的氢键作用，这使得氧化石墨烯-环糊精水凝胶的三维网状空间结构变得十分致密。所以，可以通过改变α-cd的浓度来调节该水凝胶的强度。通过对比实施例2和实施例4这两组数据，实施例4水凝胶的g'和g”反而有所下降。因此可以通过调配pluronic f127的浓度来调节氧化石墨烯-环糊精水凝胶的强度。当不断增加角频率值时，氧化石墨烯-环糊精水凝胶的弹性模量(g')和粘性模量(g”)的数值只能在一个范围内波动，结果稳定在这个范围内，以上结论揭示了氧化石墨烯-环糊精水凝胶既具有极好的延展性，还可以承受较大的剪切力。这方面的性质体现了氧化石墨烯-环糊精水凝胶在可注射的水凝胶、临床应用等领域有巨大的发展空间。
[0100]
如图9所示，为实施例1-5制得的五种超分子水凝胶的稳态剪切扫描曲线。通过对不同浓度组分配比的氧化石墨烯-环糊精水凝胶进行稳态剪切扫描实验表征。无论α-cd和pluronic f127浓度是多少，氧化石墨烯-环糊精水凝胶都呈现出了非牛顿流体的性质。根
据如图9所示的结果可以看出，在剪切速率提高的情况下，氧化石墨烯-环糊精水凝胶的粘度会变得很小。超分子水凝胶形成的主要原因是其形成的作用力主要来自疏水作用和氢键作用。当施加一定的外部作用力来影响非共价键作用力时，就会破坏氧化石墨烯-环糊精水凝胶的三维网状空间结构，由此能让凝胶重新开始流动；然而只要停止施加外部作用力，各组分间的非共价键作用力就会恢复，此时水凝胶的内部结构也会因此恢复到初始状态。由此得出，这类具有自我恢复性的水凝胶有潜力被用作医用敷料和可注射药物载体，发展的空间巨大。通过实施例1，实施例2和实施例5三组氧化石墨烯-环糊精水凝胶的剪切扫描曲线对比可以得出，伴随α-cd在水凝胶中比例的上升，剪切粘度也会显著上升，由不到104pa
·
s提高到将近106pa
·
s。并且通过实施例2和实施例4两组pluronic f127浓度不同的氧化石墨烯-环糊精水凝胶对比可以看出，剪切粘度随pluronic f127浓度的增加而略微减少。由此得出可以通过调节pluronic f127和α-cd在水凝胶中的浓度来调节氧化石墨烯-环糊精水凝胶的剪切粘度性质。
[0101]
如图10所示，为实施例1-5制得的五种超分子水凝胶动态阶梯应变扫描曲线。通过对五组不同配比的氧化石墨烯-环糊精水凝胶进行动态阶梯应变扫描实验来对氧化石墨烯-环糊精水凝胶的自愈性进行研究。在0.05％应变力作用下，作用了200s，五组氧化石墨烯-环糊精水凝胶均可表现出良好的粘弹性能。再施加100％应变力应变之后，五组氧化石墨烯-环糊精水凝胶的粘弹性能显著降低。在施加了200s的连续100％应变力后，将应变力重新调节至0.05％，五组水凝胶的粘弹性能均在10s内大部分重新恢复。在这五组氧化石墨烯-环糊精水凝胶中，经过200s的连续100％应变力作用后，再将应变力重新调节至0.05％，此时五组水凝胶的g'和g”约为初始g'和g”的90％。通过对比实施例1、实施例2和实施例5三组氧化石墨烯-环糊精水凝胶的动态阶梯应变扫描曲线可以得出结论，伴随着α-cd在水凝胶中的比例浓度不断增加，水凝胶整体的粘弹性能也随着比例不断增加，从103pa
·
s提高到106pa
·
s。这些水凝胶的快速恢复行为很好地表明水凝胶的触变性是由疏水作用和氢键作用共同影响的结果。
[0102]
如图11所示，为实施例1-5制得的五种超分子水凝胶溶胀动力学曲线图。溶胀性能测试步骤如下：
[0103]
分别取实施例1-5冻干得到的粉末凝胶产物一定量m0(g)放置在25℃去离子水溶液中浸没，每过10个小时，使用干净的滤纸将凝胶产物外面的自由水吸掉，用me204tme-t天平称量凝胶产物的质量m
t
，采用以下公式计算凝胶产物的平衡溶胀率sr：
[0104]
sr＝(m
t-m0)/m0，
[0105]
其中，m
t
为某一时间凝胶产物的质量，m0为冻干粉末凝胶产物的初始质量。
[0106]
氧化石墨烯-环糊精水凝胶为一种通过利用α-cd，go-β-cd和pluronic f127的氢键与疏水等非共价作用力在去离子水中构建的三维网状空间结构凝胶，氧化石墨烯-环糊精水凝胶在去离子水中会发生溶胀，也就是氧化石墨烯-环糊精水凝胶在水中浸泡一段时间后，伴随水分子的不间断的渗透，凝胶体积随之慢慢变大。因此通过溶胀实验对实施例1-5这5种不同配制比例的水凝胶进行监测。由于离子浓度可能会对水凝胶的溶胀率有影响，为了去掉离子浓度的干扰，使用去离子水为溶剂，在室温条件为25℃下，实施整个实验，根据数据得出溶胀率随时间变化的曲线图。通过图11溶胀动力学曲线图，可以看出在实验开始的20h内，氧化石墨烯-环糊精水凝胶的溶胀率上升很迅速，在30h之后，溶胀速率开始降
低，溶胀出现了一种相对平衡的状态。原因是实验的前20小时内，水凝胶的三维空间网状结构较多，水分子能轻易进入水凝胶内部。在进行到30h之后，内部的三维空间网状结构被逐渐填满，水分子再进入水凝胶内部就很困难，溶胀速率也就逐渐降低。通过对实施例1-2和实施例5三种不同比例的水凝胶的溶胀率曲线进行对比，可以很轻易地发现，伴随着α-cd比例的上升，氧化石墨烯-环糊精水凝胶的溶胀率也随之上升。
[0107]
如图13所示，为实施例5制得的超分子载药水凝胶的药物体外释放率受ph的影响。氧化石墨烯-环糊精水凝胶作为药物载体，与药物之间的相互作用受ph的影响较大。采用实施例5氧化石墨烯-环糊精水凝胶为样品，将温度设为25℃，分别将待测凝胶样品加入ph值设置为5.5和7.4的缓冲溶液中，再对药物释放行为进行考察。通过图13，可以看出dox在ph＝5.5的条件下的释放速率比在ph＝7.4的条件下释放速率要高。实验开始72h后，ph＝5.5和ph＝7.4不同环境下的载药水凝胶累计释放速率各自为61％和46％。产生这个现象的原因，主要是因为氧化石墨烯-环糊精水凝胶分子的化学结构中有着c＝n双键，因为c＝n双键具有对ph的改变非常敏感的性质。而只要外界ph开始减小，c＝n双键就会断裂，药物便得以从凝胶体系中释放地相对更快。
[0108]
实施例9：
[0109]
与实施例1相比，绝大部分均相同，除了本实施例中，将1g乙二胺(eda)改为2g乙二胺(eda)。
[0110]
实施例10：
[0111]
与实施例1相比，绝大部分均相同，除了本实施例中，将1g乙二胺(eda)改为1.5g乙二胺(eda)。
[0112]
实施例11：
[0113]
与实施例1相比，绝大部分均相同，除了本实施例中，改变edc
·
hcl和nhss的添加量，使edc
·
hcl、nhss和eda的摩尔比满足1.4：1.4：17.0。
[0114]
实施例12：
[0115]
与实施例1相比，绝大部分均相同，除了本实施例中，改变edc
·
hcl和nhss的添加量，使edc
·
hcl、nhss和eda的摩尔比满足1.6：1.6：17.0。
[0116]
实施例13：
[0117]
与实施例1相比，绝大部分均相同，除了本实施例中，将6-ots-β-cd的添加量改为2.046g。
[0118]
实施例14：
[0119]
与实施例1相比，绝大部分均相同，除了本实施例中，将6-ots-β-cd的添加量改为1.900g。
[0120]
实施例15：
[0121]
与实施例1相比，绝大部分均相同，除了本实施例中，将n-甲基吡咯烷酮的添加量改为10ml。
[0122]
实施例16：
[0123]
与实施例1相比，绝大部分均相同，除了本实施例中，将n-甲基吡咯烷酮的添加量改为13ml。
[0124]
实施例17：
[0125]
与实施例1相比，绝大部分均相同，除了本实施例中，将“加热到80℃条件下反应24小时”改为“加热到70℃条件下反应30小时”。
[0126]
实施例18：
[0127]
与实施例1相比，绝大部分均相同，除了本实施例中，将“加热到80℃条件下反应24小时”改为“加热到75℃条件下反应28小时”。
[0128]
实施例19：
[0129]
与实施例1相比，绝大部分均相同，除了本实施例中，将“0.2g f127”改为“0.25g f127”。
[0130]
实施例20：
[0131]
与实施例1相比，绝大部分均相同，除了本实施例中，将“0.2g go-β-cd”改为“0.3g go-β-cd”。
[0132]
实施例21：
[0133]
与实施例1相比，绝大部分均相同，除了本实施例中，水凝胶的制备过程如下：
[0134]
取0.2g go-β-cd、0.2g f127于反应器中，加入3ml的去离子水，在70℃的温度下搅拌1h。然后将0.4gα-cd加入到体系中，在70℃的条件下继续搅拌1h，整个过程在避光条件下进行，然后加入0.08g的dox到水凝胶中，继续搅拌2小时。搅拌结束后，使体系缓慢冷却到室温，静置30h后，得到氧化石墨烯-环糊精载药超分子水凝胶(go-β-cd/dox)。将该水凝胶放置于-80℃冰箱中冷冻24小时，最后使用冷冻干燥机处理2天，即得干燥的氧化石墨烯-环糊精载药超分子水凝胶。
[0135]
实施例22：
[0136]
与实施例1相比，绝大部分均相同，除了本实施例中，水凝胶的制备过程如下：
[0137]
取0.2g go-β-cd、0.2g f127于反应器中，加入3ml的去离子水，在65℃的温度下搅拌1h。然后将0.4gα-cd加入到体系中，在65℃的条件下继续搅拌1h，整个过程在避光条件下进行，然后加入0.08g的dox到水凝胶中，继续搅拌2小时。搅拌结束后，使体系缓慢冷却到室温，静置28h后，得到氧化石墨烯-环糊精载药超分子水凝胶(go-β-cd/dox)。将该水凝胶放置于-80℃冰箱中冷冻24小时，最后使用冷冻干燥机处理2天，即得干燥的氧化石墨烯-环糊精载药超分子水凝胶。
[0138]
实施例23：
[0139]
与实施例1相比，绝大部分均相同，除了本实施例中，将“25℃下用磁力搅拌器搅拌2小时”改为“20℃下用磁力搅拌器搅拌2小时”。
[0140]
实施例24：
[0141]
与实施例1相比，绝大部分均相同，除了本实施例中，将“25℃下用磁力搅拌器搅拌2小时”改为“23℃下用磁力搅拌器搅拌2小时”。
[0142]
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。