一种利用单端氨基聚乙二醇调控ZIF-8纳米粒子尺寸的方法与流程

本发明涉及一种利用单端氨基聚乙二醇调控zif-8纳米粒子尺寸的方法，尤其是同时实现zif-8纳米粒子尺寸调控并进行表面修饰的方法。

背景介绍

zif-8是一种由zn²⁺和2-甲基咪唑通过配位作用自组装形成的，具有多孔结构的沸石咪唑酯骨架结构材料。不仅具有金属有机框架的多孔性、高比表面积、孔径可调控性，还具有较好的化学和热稳定性。纳米尺度的zif-8粒子在催化、传感和药物传递等领域都有着广泛的应用。

zif-8纳米粒子可以通过合成后的表面修饰来改善其水分散性、生物相容性；也可以通过在内部包埋功能纳米粒子、生物分子来提高其功能性，因此在药物传递、酶的包埋和催化、成像等领域有着十分重要的应用前景。这些应用常常需要调控zif-8纳米粒子的尺寸，并且对其进行表面修饰。zif-8纳米粒子尺寸调控的方法有选用不同的金属盐、调节金属盐溶液与2-甲基咪唑溶液的混合顺序和混合方式、调节金属离子与2-甲基咪唑的摩尔比、加入表面活性剂或者成核剂以及选用不同的溶剂等。表面修饰的方法主要是合成后与生物相容性好的聚合物共搅拌，通过配位作用或静电作用将聚合物吸附在表面。但是以上的尺寸调节和表面修饰方法存在步骤多、耗时长的缺点，这些缺点限制了其推广和应用，尤其难以适应大规模快速制备的要求。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种利用单端氨基聚乙二醇调控zif-8纳米粒子尺寸的方法。

本发明的原理是：咪唑是二官能度分子，所以可以与锌离子配位形成连续规整的结晶结构，单端氨基聚乙二醇是单官能度分子，与zn²⁺配位后，无法继续形成连续的结构，从而抑制了结晶的增长，且peg会分布在zif-8的表面。在反应液中，peg-nh2与咪唑竞争与zn²⁺配位，所以提高peg-nh2与咪唑的摩尔比，即提高peg-nh2的相对浓度，可以提高peg-nh2与zn²⁺配位的效率，从而进一步抑制zif-8纳米粒子的增长，得到尺寸较小的粒子，但当peg-nh2的量过高时，反应液浓度过高，不利于反应液中反应物的扩散，不利于zif-8粒子的快速结晶及生长，得到的zif-8纳米粒子结晶不完善。即本发明通过在一定范围内调控peg-nh2的加入量，可以自由调控zif-8纳米粒子的尺寸，并对其表面进行修饰。

本发明的有益结果在于：本发明工艺过程简单，制备速度快，可控性和重复性好，适于快速大量制备；可以一步同时实现对zif-8纳米粒子粒径的调控和表面修饰，得到的粒子具有良好的水分散性和生物相容性。

附图说明

图1a、b、c、d分别是在peg-nh2与hmim摩尔百分比为0％、3％、6％、10％条件下，得到的zif-8纳米粒子的扫描电镜照片。

图2是peg-nh2与hmim摩尔百分比为15％条件下，得到的zif-8纳米粒子的扫描电镜照片。

具体实施方式

以下结合实例进一步说明本发明，但这些实例并不用来限制本发明。

实施例1

配置96mg/ml2-甲基咪唑(hmim)水溶液和22mg/ml的zn(no3)2·6h2o水溶液；取45mg相对分子质量为5000的单端氨基peg(peg5000-nh2)溶于250μl水，加入到250μlhmim水溶液中，超声使其混合均匀，在超声条件下迅速加入500μlzn(no3)2水溶液，获得的混合溶液中zn²⁺、hmim和peg-nh2的摩尔比为1:8:0.24，即peg-nh2和hmim摩尔百分比为3％，继续超声反应20min后，得到zif-8纳米粒子，离心除去上清，并用甲醇洗涤3次，扫描电镜图见图1b。

实施例2

步骤同实施例1，但用90mgpeg5000-nh2溶于250μl水，加入到250μlhmim水溶液中，超声使其混合均匀，peg-nh2和hmim摩尔百分比为6％，得到zif-8纳米粒子，扫描电镜图见图1c。

实施例3

步骤同实施例1，但用150mgpeg5000-nh2溶于250μl水，加入到250μlhmim水溶液中，超声使其混合均匀，peg-nh2和hmim摩尔百分比为10％，得到zif-8纳米粒子，扫描电镜图见图1d。

实施例4

步骤同实施例1，但用250μl水，加入到250μlhmim水溶液中，超声使其混合均匀，peg-nh2和hmim摩尔百分比为0％，得到zif-8纳米粒子，扫描电镜图见图1a。

实施案例5

步骤同实施例1，但用225mgpeg5000-nh2溶于250μl水，加入到250μlhmim水溶液中，超声使其混合均匀，peg-nh2和hmim摩尔百分比为15％，得到zif-8纳米粒子，扫描电镜图见图2，得到的zif-8纳米粒子结晶不完善。

表1是由xps测试得到的在peg-nh2与hmim摩尔百分比分别为0％和10％条件下得到的zif-8纳米粒子的表面c、n、o相对含量。由表可以看出表面修饰peg后的zif-8纳米粒子的表面氧相对含量高于裸zif-8纳米粒子，是由于zif-8表面修饰的peg氧含量比较高，也说明zif-8纳米粒子表面含有peg。

表2是在peg-nh2和hmim摩尔百分比分别为0％、3％、6％和10％条件下得到的zif-8纳米粒子的粒径和表面电位。由表可知，随反应液中peg-nh2浓度的增高，zif-8纳米粒子的粒径减小，且电位降低。zif-8表面呈正电是由于表面有不饱和的zn²⁺的配位位点，peg-nh2的氨基与zif-8表面的zn²⁺发生配位，减少空缺的配位位点，降低zif-8表面的正电性。

表1

表2

可以看出，本发明方法通过加入peg-nh2调控zif-8纳米粒子尺寸的同时对粒子表面起到了很好的修饰作用，延长zif-8纳米粒子在体内循环时间，降低其免疫原性，提高其分散性和生物相容性，有利于zif-8粒子在药物传递和癌症治疗中的应用。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种利用单端氨基聚乙二醇(PEG‑NH2)调控ZIF‑8纳米粒子尺寸的方法。首先将PEG‑NH2水溶液与2‑甲基咪唑(HmIm)水溶液混合均匀，加入Zn(NO3)2水溶液，在超声条件下反应，得到表面修饰PEG的ZIF‑8纳米粒子，通过改变PEG‑NH2与HmIm的摩尔比可以有效调控得到的ZIF‑8纳米粒子的尺寸。本发明制备方法简便可控，生产效率高，在反应体系中加入PEG‑NH2后可一步同时调控ZIF‑8纳米粒子的尺寸及对粒子进行表面修饰，提高了ZIF‑8纳米粒子在水中的分散性和生物相容性，具有良好的应用前景。

技术研发人员：仝维鋆;王欢欢;高长有
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：2018.07.31
技术公布日：2019.01.04