一种螺旋链多糖衍生物共负载单壁碳纳米管和核酸的复合物及其制备与应用
【技术领域】
[0001]本发明属于生物医用材料技术领域，具体涉及一种螺旋链多糖衍生物共负载单壁碳纳米管和核酸的复合物及其制备与应用。
【背景技术】
[0002]近年来，通过水溶性阳离子聚合物链段修饰改性的单壁碳纳米管(SWCNTs)在光热-基因联合治疗等领域，显示出良好的应用前景(Wang L., et al.B1materials，2013，34，262-274.)。一方面，SWCNTs作为一种具有高度离域化π电子共轭体系的新型碳结构一维纳米材料，具有对近红外光响应和产生光热转换的特性，可用于肿瘤的光热治疗(Moon H.K.，et al.ACS nano, 2009，3，3707-3713 ；Liu X.ff.，et al.B1materials, 2011, 32，144-151.);另一方面，用于修饰改性的水溶性阳离子聚合物不仅可改善SWCNTs的水分散性能，还可借助静电相互作用与质粒DNA或小干扰 RNA 进行复合而实现基因传递(Karmakar A., et al.1nternat1nal Journal ofNanomedicine, 2011,6, 1045-1055.)。然而，目前该类研宄还十分有限，主要问题包括:(I)阳离子聚合物对SWCNTs的修饰改性需借助多步化学反应，不仅操作繁琐，而且破坏SWCNTs本身化学结构，使其性能受到影响；(2)使用的阳离子聚合物通常为聚乙烯亚胺(PEI)等，生物相容性较差；(3)该类功能化单壁碳纳米管的水分散稳定性有待提高。
[0003]直链淀粉是广泛存在于天然之中的一种由D-R比喃葡萄糖单元通过α-1，4糖苷键连接而成天然多糖，在适当条件下可形成内腔疏水、腔外亲水的圆筒形螺旋链结构，是主客体化学的研宄热点之一。Kim 等(Kim 0.K., et al.Journal of American ChemistrySociety, 2003, 125，4426.)在二甲基亚砜/水的混合溶剂中制备了直链淀粉功能化的单壁碳纳米管。伏传龙等(中国发明专利CN101182394A)使用类似方法制备了螺旋形貌直链淀粉功能化碳纳米管。该制备方法操作简便、易于实施，得到的功能化单壁碳纳米管生物相容性良好，但其在水溶液中的分散稳定性有待提高，且通过阳离子化修饰使之能够结合核酸等负电性生物活性分子，在现有技术中尚未见报道。
【发明内容】
[0004]为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种螺旋链多糖衍生物共负载单壁碳纳米管和核酸的复合物的制备方法。
[0005]本发明的另一目的在于提供一种由上述方法制备得到的螺旋链多糖衍生物共负载单壁碳纳米管和核酸的复合物。
[0006]本发明的再一目的在于提供上述螺旋链多糖衍生物共负载单壁碳纳米管和核酸的复合物的应用。
[0007]本发明目的通过以下技术方案实现:
[0008]一种螺旋链多糖衍生物共负载单壁碳纳米管和核酸的复合物的制备方法，包括以下制备步骤:
[0009](I)将直链淀粉溶解于二甲基亚砜中，在惰性气体保护下，加入N, N’-羰基二咪唑(⑶I)，在20?40°C温度下搅拌反应I?6小时，然后往体系中滴加乙二胺，继续搅拌反应11?66小时后用水透析，冷冻干燥后得到含伯氨基团的水溶性直链淀粉衍生物；
[0010](2)将步骤(I)制备的含伯氨基团的水溶性直链淀粉衍生物溶于水配制成0.1?5mg/mL的溶液，加入单壁碳纳米管，然后在冰水浴中进行超声处理，将得到的混合体系进行离心、微孔滤膜过滤，滤渣经水洗后冷冻干燥，得到直链淀粉衍生物-单壁碳纳米管包合物；
[0011](3)将步骤(2)得到的直链淀粉衍生物-单壁碳纳米管包合物分散在双蒸水中，配制成0.01?lmg/mL的分散液；接着加入核酸，充分振荡后置于水浴中孵育，得到螺旋链多糖衍生物共负载单壁碳纳米管和核酸的复合物。
[0012]步骤(I)中所述的直链淀粉优选经过纯化处理的马铃薯、玉米或者小麦直链淀粉；所述纯化处理步骤为:将直链淀粉溶于二甲基亚砜中，所得溶液抽滤除去不溶杂质，将滤液逐滴加入到搅拌中的甲醇或乙醇进行沉淀，沉淀物重复溶解、抽滤和沉淀操作2?4次后将沉淀物真空干燥，得到纯化的直链淀粉。
[0013]所述二甲基亚砜在使用前通过以下方法纯化:在二甲基亚砜中加入氢化钙，室温搅拌2?7天去除水分，减压蒸馏，收集的馏出液备用。
[0014]所述惰性气体是指氮气或氩气。
[0015]所述的用水透析优选用截流分子量为1000?30000的透析袋，用去离子水或蒸馏水透析I?7天。
[0016]所述N，N’-羰基二咪唑与直链淀粉的质量比为(0.1?6):1;乙二胺与队^-羰基二咪唑的摩尔比为(2?20):1。
[0017]步骤(2)所述单壁碳纳米管是指长度为0.5?10 μ m，直径为I?5nm的单壁碳纳米管；单壁碳纳米管与直链淀粉衍生物的质量比为(0.1?2):1。
[0018]所述超声处理是指在超声频率为20?65kHz条件下处理I?6个周期；所述周期为每隔I?30min超声处理5?60min。
[0019]所述的离心是指在转速为500?3000rpm的条件下离心I?5min ;所述的微孔滤膜是指孔径为100?500nm的水系或有机系微孔滤膜。
[0020]所述冷冻干燥前通过重复离心、水洗和过滤以除去未参与形成包合物的物质。
[0021]步骤(3)所述核酸优选质粒DNA(pDNA)或siRNA ;所述的置于水浴中孵育优选置于35?40°C水浴中解育10?60min。
[0022]一种螺旋链多糖衍生物共负载单壁碳纳米管和核酸的复合物，通过以上方法制备得到。
[0023]上述螺旋链多糖衍生物共负载单壁碳纳米管和核酸的复合物在制备光热-基因联合治疗药物领域中的应用。
[0024]本发明的制备原理为:首先将直链淀粉与N，N’ -羰基二咪唑和乙二胺反应得到含伯氨基团的水溶性直链淀粉衍生物；然后通过非共价物理作用在水中包合分散单壁碳纳米管，经离心、过滤、水洗得到直链淀粉衍生物-单壁碳纳米管包合物；再利用包合物表面的直链淀粉衍生物引入的阳离子化伯氨基团对负电性的核酸进行复合，得到螺旋链多糖衍生物共负载单壁碳纳米管和核酸的复合物。
[0025]本发明的制备方法及所得到的产物具有如下优点及有益效果:
[0026](I)本发明所使用的原料之一螺旋链天然多糖直链淀粉来源十分丰富，且可生物降解，有利于提高复合载体的生物相容性；
[0027](2)本发明所涉及的多糖衍生物合成过程、单壁碳纳米管包合物以及复合载体的制备过程所使用反应条件温和，且易于实施；
[0028](3)本发明在不破坏单壁碳纳米管本身结构的前提下对其进行功能化修饰，有利于其独特性能的保持；
[0029](4)本发明所制备的水溶性直链淀粉衍生物通过包合作用提高单壁碳纳米管水分散性能的同时，所得包合物还具有明显的光热转换效应；同时利用其表面阳离子伯氨基团对带负电性的核酸分子进行复合，特别是与治疗性基因药物PDNA或SiRNA的复合，使其适用于制备光热-基因联合治疗药物。
【附图说明】
[0030]图1为实施例1中的EA-Amy-1 (a)和实施例2中的EA-Amy-1I (b)的核磁共振氢谱图。
[0031]图2 为 SWCNTs (a)、实施例1 的 EA-Amy-1/SWCNTs (b)、实施例 2 的 EA-Amy-1I/SWCNTs(c)、实施例1的EA-Amy-1 (d)和实施例2的EA-Amy-1I (e)的热失重对比图。
[0032]图3 为 SWCNTs (a)、实施例1 的 EA-Amy-1/SWCNTs (b)和实施例 2 的 EA-Amy-1I/SWCNTs(c)水分散体系(0.lmg/mL)放置不同时间的光学照片图。
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