磺化聚n-苯基甘氨酸光熱材料及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及光熱治療試劑，屬于生物醫(yī)用材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及磺化聚N-苯基 甘氨酸光熱材料及其制備方法與應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 光熱治療是在激光照射下，利用具有光熱轉(zhuǎn)換功能的材料，吸收近紅外光，將光能 轉(zhuǎn)換成熱能，產(chǎn)生高熱，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)病變部位的治療。與傳統(tǒng)的手術(shù)、放療和化療等技術(shù)相 比，光熱治療具有過程簡(jiǎn)便、無創(chuàng)或微創(chuàng)、并發(fā)癥少、恢復(fù)快、住院時(shí)間短等優(yōu)勢(shì)，因而能有 效緩解患者病痛，提高患者治療效果。光熱治療所使用的近紅外激光的波長(zhǎng)在700~1100 nm，具有幾厘米的組織穿透深度?，F(xiàn)今，廣泛的光熱材料主要包括無機(jī)材料和有機(jī)材料，無 機(jī)納米材料主要包括，如不同的貴金屬(如金，銀，鉬)納米結(jié)構(gòu)，碳納米，以及過渡金屬硫化 物或氧化物納米顆粒。盡管在臨床前的動(dòng)物模型中都取得不錯(cuò)的治療效果，但是這些無機(jī) 納米材料的不可生物降解性和潛在的長(zhǎng)期毒性成為了納米藥物向臨床轉(zhuǎn)化的阻礙。由于存 在的這些問題，有機(jī)光熱試劑因其良好的生物相容性、光學(xué)穩(wěn)定性、較高的光熱轉(zhuǎn)化效率使 其成為潛在的代替無機(jī)光熱劑的納米材料。
[0003] 聚N-苯基甘氨酸是一種類聚苯胺結(jié)構(gòu)的高分子，與聚苯胺的區(qū)別在于，其側(cè)鏈上 帶有羧基官能團(tuán)，能夠進(jìn)行化學(xué)修飾改性。而聚苯胺是2011年由韓國(guó)Huh教授發(fā)現(xiàn)其通過與 聚乙二醇化的脂肪酸包覆實(shí)現(xiàn)水溶性后，可用于癌細(xì)胞的光熱消融治療(Yang，J. Choi， D. Bang, E. Kim, E.-K. Lim, H. Park, J.-S. Suh, K. Lee, K.-H. Yoo, E.-K. Kim, Y.-M. Huh, S. Haam. Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 441- 444.)之后陸續(xù)有研究 報(bào)道用F127(J. Zhou, Z. G. Lu, X. J. Zhu, X. J. Wang, Y. Liao, Z. F. Ma, F. Y. Li. Biomaterials 2013, 34, 9584-9592.)及透明質(zhì)酸（B.-P. Jiang, L. Zhang, Y. Zhu, X.-C. Shen, S.-C. Ji, X.-Y. Tan, L. Cheng, H. Liang. J. Mater. Chem. B, 2015，3，3767-3776)等非共價(jià)復(fù)合得到水溶性聚苯胺納米粒進(jìn)行光熱治療。然而，這些聚 苯胺復(fù)合納米粒子的功能化比較單一，如何進(jìn)一步提高治療效果，降低光熱試劑的毒性是 需要解決的。因此，設(shè)計(jì)和開發(fā)功能多，生物相容性高，祀向性好的類聚苯胺基材料，引人關(guān) 注。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的發(fā)明目的在于:針對(duì)上述存在的問題，提供一種磺化聚N-苯基甘氨酸光 熱材料及其制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明應(yīng)用化學(xué)氧化法合成聚N-苯基甘氨酸(PGNP)納米粒 子，再通過磺化使聚N-苯基甘氨酸(SPGNP)具有良好的水溶性并研究其對(duì)特定癌變部位的 光熱治療效果。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下： 磺化聚N-苯基甘氨酸光熱材料，所述光熱材料通過下述步驟制備得到： (1)聚N-苯基甘氨酸的制備:將N-苯基甘氨酸單體、過硫酸銨分別溶解于酸性溶液中， 控制溫度為0-5°C，往單體溶液中緩慢滴加過硫酸銨溶液，滴加完畢，反應(yīng)2-1 Oh，之后升至 室溫反應(yīng)12_36h，過濾并水洗、干燥，得聚N-苯基甘氨酸； (2)磺化聚N-苯基甘氨酸的制備:將聚N-苯基甘氨酸添加入1，2_二氯乙烷中，超聲分散 并攪拌，之后加熱至60~100°C，得到分散體系;將氯磺酸用1，2-二氯乙烷稀釋，并緩慢滴加 至上述分散體系，控制溫度為60~100°C，反應(yīng)5~15h，之后過濾，將濾餅水解，再干燥即得所 述磺化聚N-苯基甘氨酸。
[0006]進(jìn)一步地，在步驟（1)，所述N-苯基甘氨酸單體與過硫酸銨的加入量為等摩爾量， 所述酸性溶液為〇. 1-0.5M的出5〇4水溶液或者0.5-2M的HC1水溶液，所述反應(yīng)的時(shí)間為0-5 °C下反應(yīng)3-8h，室溫反應(yīng)20-30h。為使反應(yīng)進(jìn)行的更加充分和徹底，以及易于控制，過硫酸 銨水溶液需要慢慢滴加，一般來說所述過硫酸銨水溶液滴加速度為:1~2 ml/min。
[0007 ]進(jìn)一步地，為了確保產(chǎn)物質(zhì)量，盡量減少其中殘剩的反應(yīng)物，在步驟(1 )，所述水洗 為用蒸餾水洗三次;所述干燥為在40-60°C真空干燥48-96h。
[0008] 進(jìn)一步地，在步驟(2)，所述分散體系中，聚N-苯基甘氨酸與1，2-二氯乙烷的摩爾 比=1: 550~750;所述聚N-苯基甘氨酸與氯磺酸的摩爾比=1:1.5~2.5;所述氯磺酸與稀釋氯 磺酸用1，2-二氯乙烷的摩爾比=1:15~25。
[0009] 進(jìn)一步地，在步驟(2)，所述超聲時(shí)間為0.5~2 h，頻率為30~50KHZ。超聲處理的作 用是可以分開聚集的粒子，避免微細(xì)粒子被拋棄。
[0010] 進(jìn)一步地，在步驟(2)，所述滴加速度為0.1~0.2mL/min;所述過濾為抽濾;所述水 解為將濾餅浸沒在80~100°C水中反應(yīng)3~5 h;所述干燥為先真空旋干，再加入丙酮洗后過 濾，最后真空干燥。
[0011] 本發(fā)明還提供一種藥物組合物，包含至少一種藥學(xué)上可接受的載體和上述所述的 磺化聚N-苯基甘氨酸光熱材料。
[0012] 本發(fā)明還提供了上述所述的磺化聚N-苯基甘氨酸光熱材料和所述的藥物組合物 在制備抗腫瘤藥物的應(yīng)用。
[0013] 進(jìn)一步地，所述抗腫瘤藥物的劑型包括注射劑、口服劑、外用搽劑以及其它藥學(xué)上 的適宜劑型。
[0014] 更進(jìn)一步地，所述腫瘤包括:黑色素瘤、宮頸癌、乳腺癌及結(jié)腸癌。
[0015] 在本發(fā)明的磺化聚N-苯基甘氨酸光熱材料的體系中，一方面，磺化聚N-苯基甘氨 酸作為光熱治療劑參與疾病的治療；另一方面，磺酸基的引入改善了聚N-苯基甘氨酸的水 溶性，增強(qiáng)了生物方面的應(yīng)用，該水溶性納米材料在紅外光照射下可有效地有針對(duì)性地殺 死癌細(xì)胞。
[0016] 綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是： (1) 該磺化聚N-苯基甘氨酸光熱材料的制備方法簡(jiǎn)便，并通過磺酸基改善了聚N-苯基 甘氨酸的水溶性； (2) 本發(fā)明所得的聚N-苯基甘氨酸光熱材料可以在水體系中均勻分散并穩(wěn)定存在至少 2個(gè)月以上； (3) 利用聚N-苯基甘氨酸光熱材料的光熱治療增強(qiáng)對(duì)癌細(xì)胞的殺傷率，在光熱治療、功 能材料、組織工程等方面有廣泛的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0017] 圖1為本發(fā)明的磺化聚N-苯基甘氨酸光熱材料水溶液的溫度隨光照時(shí)間變化圖； 圖2為本發(fā)明的磺化聚N-苯基甘氨酸光熱材料水溶液紫外吸收?qǐng)D； 圖3為本發(fā)明磺化前后的聚N-苯基甘氨酸紅外圖； 圖4為在650 nm (1W)激光照射下SPGNP對(duì)B16及4T1作用24小時(shí)后細(xì)胞存活率圖； 圖5為在無光照下SPGNP對(duì)B16及4T1作用24小時(shí)后細(xì)胞存活率圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥 的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0019] 本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要）中公開的任一特征，除非特別敘述，均可 被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列 等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。
[0020] 制備實(shí)施例1 (1)聚N-苯基甘氨酸的制備:將單體N-苯基甘氨酸（1.06 g，7 mmol)和氧化劑過硫酸銨 (1.60 g，7 mmol)分別溶解于0.1M的出5〇4中，冰浴，保持溫度為0_5°C，往單體溶液中滴加 氧化劑過硫酸銨溶液，滴加時(shí)間為2h。滴加完畢，冰浴繼續(xù)反應(yīng)5h，升至室溫反應(yīng)24h，停止 反應(yīng)。過濾并用蒸餾水洗三次。50 °C真空干燥48h，得墨綠色固體，即為聚N-苯基甘氨酸。
[0021] (2)磺化聚N-苯基甘氨酸的制備:將聚N-苯基甘氨酸(0.5 g，0.3 mmol)添加入(15 mL，0.189mo 1) 1，2-二氯乙烷中，超聲分散并機(jī)械攪拌，超聲時(shí)間為1 h，頻率為40KHz;之后 加熱至80°C，得到分散體系;將(0.078 g，0.7 mmol)氯磺酸用（111^，0.0126111〇1)1，2-二氯乙 烷稀釋，并緩慢滴加至上述分散體系中（10 min)，控制溫度為80°C，反應(yīng)10h，之后抽濾，將 濾餅浸沒在l〇〇°C水中反應(yīng)4 h，再真空旋干，再加入丙酮洗后過濾，最后真空干燥即得所述 磺化聚N-苯基甘氨酸。
[0022] 制備實(shí)施例2 (1)聚N-苯基甘氨酸的制備:將單體N-苯基甘氨酸（1.06 g，7 mmol)和氧化劑過硫酸銨 (1.60 g，7 mmol)分別溶解于1 M的HC1中，冰浴，保持溫度為0-5°C，往單體溶液中滴加氧化 劑過硫酸銨溶液，滴加時(shí)間為2h。滴加完畢，冰浴繼續(xù)反應(yīng)10h，升至室溫反應(yīng)12h，停止反 應(yīng)。過濾并用蒸餾水洗三次。