一種納米粒子的表面修飾方法及其一種表面功能化的納米材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種納米粒子的表面修飾方法及其一種表面功能化的納米材料，本發(fā)明提供的方法通過將表面含有雙鍵的納米粒子、含巰基的功能化試劑和引發(fā)劑混合反應(yīng)，得到表面功能化的納米粒子；其中，通過選用表面含有雙鍵的納米粒子和含巰基的功能化試劑為原料，通過形成C?S實(shí)現(xiàn)了納米粒子表面的功能化，不僅反應(yīng)條件溫和，且反應(yīng)時(shí)間短，進(jìn)而避免了納米粒子表面的破壞。
【專利說明】
一種納米粒子的表面修飾方法及其一種表面功能化的納米材料
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及納米材料領(lǐng)域，尤其涉及一種納米粒子的表面修飾方法及其一種表面功能化的納米材料。
【背景技術(shù)】
[0002]納米材料的光、電、磁、力、催化等物理學(xué)特性展現(xiàn)了不同于本體材料的性質(zhì)，成為當(dāng)前材料學(xué)研發(fā)的熱點(diǎn)，無疑納米材料將會(huì)給各個(gè)領(lǐng)域帶來革命性的影響。比如無機(jī)發(fā)光量子點(diǎn)材料由于優(yōu)異的發(fā)光性質(zhì)已經(jīng)在顯示面板、太陽能電池、生物傳感器及熒光標(biāo)記等領(lǐng)域廣泛地應(yīng)用。超順磁的氧化鐵納米顆粒作為新穎的核磁共振成像造影劑已經(jīng)獲得臨床應(yīng)用，成為肝或脾臟免疫器官有效的影像增強(qiáng)試劑。脂質(zhì)體和高分子膠束納米粒由于具有優(yōu)異的生物相容性作為藥物載體已經(jīng)在臨床廣泛應(yīng)用。稀土摻雜的上述轉(zhuǎn)換發(fā)光納米顆粒由于背景熒光低的優(yōu)點(diǎn)在細(xì)菌和病毒等檢測方面展示了很大的優(yōu)點(diǎn)，基于該轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的檢測儀器正在進(jìn)入市場。
[0003]目前高質(zhì)量的納米晶體的合成技術(shù)通常需要采用高溫溶劑熱分解技術(shù)，該合成方法中，為了防止納米顆粒團(tuán)聚表面需要包覆穩(wěn)定劑，目前最通用的穩(wěn)定劑為油酸或油胺。油酸或油胺為疏水性烷烴分子，并且沒有裸露的活潑的官能團(tuán)，在許多領(lǐng)域需要進(jìn)一步修飾才能應(yīng)用。例如，生物領(lǐng)域納米藥物載體或生物檢測等方面要求納米材料必須具備良好的水分散性，而表面需要引入羧基、胺基、巰基、羥基等官能團(tuán)，以進(jìn)一步連接功能性生物分子或進(jìn)行薄膜制備等。因此，很多研究致力于把疏水性的納米顆粒轉(zhuǎn)變?yōu)橛H水性納米顆?；蛟谵D(zhuǎn)變?yōu)橛H水性納米基團(tuán)的同時(shí)進(jìn)行表面功能化，如:脂質(zhì)體和高分子膠束等納米藥物目前在臨床醫(yī)學(xué)獲得了廣泛的應(yīng)用，通常脂質(zhì)體等由磷脂這類含有烯鍵的分子構(gòu)建，例如:月旨質(zhì)體表面進(jìn)一步修飾靶向分子對(duì)于提高納米藥物在腫瘤部位的累積至關(guān)重要。目前，對(duì)于納米粒子的的表面修飾采用的方法主要有表面配體交換、兩親性嵌段共聚物的包裹、強(qiáng)氧化劑氧化油酸等方法，但這些方法仍然具有原材料合成困難、用時(shí)冗長、破壞納米粒子表面使材料性質(zhì)下降等缺點(diǎn)。因此，提供一種簡單、高效、通用的納米材料的表面修飾方法無疑在上述領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種納米粒子的表面修飾方法及其一種表面功能化的納米材料，本發(fā)明提供的方法反應(yīng)條件溫和，且反應(yīng)時(shí)間短。
[0005]本發(fā)明提供了一種納米粒子的表面修飾方法，包括:
[0006]將表面含有雙鍵的納米粒子、含巰基的功能化試劑和引發(fā)劑混合反應(yīng)，得到表面功能化的納米材料。
[0007]優(yōu)選的，所述表面含有雙鍵的納米粒子中的納米粒子為無機(jī)納米粒子、納米脂質(zhì)體或納米囊泡。
[0008]優(yōu)選的，所述表面含有雙鍵的納米粒子為自身具有雙鍵的納米粒子；
[0009]或者所述表面含有雙鍵的納米粒子為通過在納米粒子的表面修飾含有雙鍵的有機(jī)配體得到。
[0010]優(yōu)選的，所述含有雙鍵的有機(jī)配體為油酸、油胺、磷脂和花生四烯酸中的一種或幾種。
[0011]優(yōu)選的，所述含巰基的功能化試劑為含巰基的親水性小分子、含巰基的疏水性小分子、含巰基的親水性高分子、含巰基的疏水性高分子、含有官能團(tuán)的含巰基的小分子或含官能團(tuán)的含巰基的高分子。
[0012]優(yōu)選的，所述含有官能團(tuán)的含巰基的小分子或含官能團(tuán)的含巰基的高分子中的官能團(tuán)為碳碳雙鍵、碳碳叁鍵、羥基、羧基、醚鍵、醛基、羰基、鹵素、胺基、硝基或磺酸基。
[0013]優(yōu)選的，所述引發(fā)劑為光引發(fā)劑、熱引發(fā)劑或光敏劑。
[0014]優(yōu)選的，所述光引發(fā)劑為二苯甲酮、二苯甲酮衍生物、苯偶姻、苯偶姻衍生物、?；籽趸铩⑹锛t、二硫酯、和三硫酯衍生物中的一種或幾種；
[0015]所述光敏劑為酞箐類光敏劑和葉綠素類光敏劑中的一種或幾種；
[0016]所述熱引發(fā)劑為偶氮二異丁氰或者偶氮二異丁氰衍生物。
[0017]優(yōu)選的，所述步驟具體為:首先將表面含有雙鍵的納米粒子溶解于溶劑中，形成溶液;然后在加入含巰基的功能化試劑和引發(fā)劑混合反應(yīng)，得到表面功能化的納米材料。
[0018]本發(fā)明還提供了一種表面功能化的納米材料，由本發(fā)明提供的制備方法制備得到。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種納米粒子的表面修飾方法及其一種表面功能化的納米材料，本發(fā)明提供的方法通過將表面含有雙鍵的納米粒子、含巰基的功能化試劑和引發(fā)劑混合反應(yīng)，得到表面功能化的納米粒子;其中，通過選用表面含有雙鍵的納米粒子和含巰基的功能化試劑為原料，通過形成C-S實(shí)現(xiàn)了納米粒子表面的功能化，不僅反應(yīng)條件溫和，且反應(yīng)時(shí)間短，進(jìn)而避免了了納米粒子表面的破壞;實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明提供的方法，反應(yīng)溫度一般均低于70°C，反應(yīng)時(shí)間可低至1min;大大節(jié)約的納米粒子表面功能化的成本，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1提供的納米材料的制備過程圖；
[0021]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1提供的未接枝納米晶原料以及接枝聚乙二醇后的納米晶材料的紅外譜圖；
[0022 ]圖3為本發(fā)明實(shí)施例1提供的未接枝納米晶原料的1HNMR譜；
[0023]圖4為本發(fā)明實(shí)施例1提供的接枝聚乙二醇后的納米晶材料的1HNMR譜。
【具體實(shí)施方式】
[0024]本發(fā)明提供了一種納米粒子的表面修飾方法，包括:
[0025]將表面含有雙鍵的納米粒子、含巰基的功能化試劑和引發(fā)劑混合反應(yīng)，得到表面功能化的納米材料。
[0026]按照本發(fā)明，本發(fā)明將表面含有雙鍵的納米粒子、含巰基的功能化試劑和引發(fā)劑混合反應(yīng)，得到表面功能化的納米材料;其中，所述表面含有雙鍵的納米粒子中的納米粒子并沒有特殊要求，優(yōu)選為無機(jī)納米粒子、納米脂質(zhì)體或納米囊泡，其中，本發(fā)明對(duì)無機(jī)納米粒子的種類沒有特殊限定，如可以為Na YF4: Yb，Tm上轉(zhuǎn)換納米晶、Fe 3 04超順磁性納米晶、CdSeOZnS發(fā)光半導(dǎo)體量子點(diǎn)納米晶等;本發(fā)明對(duì)納米脂質(zhì)體的種類亦沒有特殊要求，如可以為二油酰磷脂酰甘油(DOPG)構(gòu)成的脂質(zhì)體;本發(fā)明對(duì)納米囊泡的種類也沒有特殊要求，本領(lǐng)域公知的需進(jìn)行表面修飾的納米囊泡均可。本發(fā)明對(duì)所述表面含有雙鍵的納米粒子中的雙鍵的來源也沒有特殊要求，如可以是自身具有雙鍵的納米粒子，如脂質(zhì)體;也可以是通過在納米粒子的表面修飾含有雙鍵的有機(jī)配體得到，其中，該含有雙鍵的有機(jī)配體優(yōu)選為油酸、油胺、磷脂和花生四烯酸中的一種或幾種，更優(yōu)選為油酸和油胺中的一種或兩種。所述含巰基的功能化試劑是指用于修飾納米粒子以期其能達(dá)到特定的功能的試劑，該試劑中，除還有疏基外，還含有特征官能團(tuán)以使修飾后納米粒子達(dá)到特定的功能；在實(shí)際制備中，通過巰基將功能化試劑中的特征官能團(tuán)引入納米粒子;具體的，所述含巰基的功能化試劑為含巰基的親水性小分子、含巰基的疏水性小分子、含巰基的親水性高分子、含巰基的疏水性高分子、含有官能團(tuán)的含巰基的小分子或含官能團(tuán)的含巰基的高分子，所述含有官能團(tuán)的含疏基的小分子或含官能團(tuán)的含疏基的尚分子中的官能團(tuán)為碳碳雙鍵、碳碳巻鍵、輕基、羧基、醚鍵、醛基、羰基、鹵素、胺基、硝基或磺酸基;更具體的如:含巰基的聚乙二醇、含巰基的聚乙二醇修飾的RGD、含巰基的烷基酸或兩端分別為巰基和胺基的聚乙二醇。所述引發(fā)劑優(yōu)選為光引發(fā)劑、熱引發(fā)劑或光敏劑，其中，所光引發(fā)劑為二苯甲酮、二苯甲酮衍生物、苯偶姻、苯偶姻衍生物、?；籽趸?、曙紅、二硫酯、和三硫酯衍生物中的一種或幾種，更優(yōu)選為二苯甲酮、安息香、安息香雙甲醚、安息香乙醚、安息香異丙醚、安息香丁醚、芳酰基膦氧化物、雙苯甲?；交趸ⅰ⑹锛t、二硫酯或三硫酯衍生物;所述光敏劑為酞箐類光敏劑和葉綠素類光敏劑中的一種或幾種;所述熱引發(fā)劑為偶氮二異丁氰或者偶氮二異丁氰衍生物。
[0027]本發(fā)明中，本發(fā)明所述反應(yīng)具體為:首先將表面含有雙鍵的納米粒子溶解于溶劑中，形成溶液;然后在加入含巰基的功能化試劑和引發(fā)劑混合反應(yīng)，得到表面功能化的納米材料;其中，本發(fā)明對(duì)溶劑的種類沒有特殊要求，只要使納米粒子溶解在其中，能形成幾乎透明的溶液即可，如可以為有機(jī)溶劑四氫呋喃、氯仿或環(huán)己烷等，也可以為水;本發(fā)明對(duì)反應(yīng)的溫度和時(shí)間也沒有特殊要求，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)公知常識(shí)調(diào)整合適的反應(yīng)溫度和時(shí)間。
[0028]本發(fā)明還提供了一種表面功能化的納米材料，由本發(fā)明所述的制備方法制備得至1J;該納米粒子中，所述功能化的基團(tuán)通過碳硫鍵與納米粒子相結(jié)合，達(dá)到對(duì)納米粒子表面的修飾。
[0029]本發(fā)明提供的納米粒子的表面修飾方法通過將表面含有雙鍵的納米粒子、含巰基的功能化試劑和引發(fā)劑混合反應(yīng)，得到表面功能化的納米材料;其中，通過選用表面含有雙鍵的納米粒子和含巰基的功能化試劑為原料，通過形成C-S實(shí)現(xiàn)了納米粒子表面的功能化，不僅反應(yīng)條件溫和，且反應(yīng)時(shí)間短，進(jìn)而避免了傳統(tǒng)的納米材料修飾方法所需高溫和長時(shí)間反應(yīng)進(jìn)而使得納米粒子表面的破壞的問題;而且本發(fā)明提供的方法，操作步驟簡單，原料來源廣泛，可以實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)。
[0030]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0031]實(shí)施例1
[0032]10mg NaYFcYb,Tm上轉(zhuǎn)換納米晶，直徑60nm，表面為油酸分子，分散于20毫升四氫呋喃中，加入2毫克安息香雙甲醚作為光引發(fā)劑，10mg端基為巰基的聚乙二醇(SH-PEG，分子量1000道爾頓)，形成透明反應(yīng)溶液，用紫外燈照射反應(yīng)體系30分鐘后離心分離，用四氫呋喃洗滌2次，分散于水中，得到具有親水性的納米材料，其中，實(shí)施例1提供的方法的制備過程見圖1，圖1為本發(fā)明實(shí)施例1提供的納米材料的制備過程圖；
[0033]對(duì)得到的納米粒子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行鑒定，結(jié)果見圖2?圖4，圖2為本發(fā)明實(shí)施例1提供的未接枝納米晶原料以及接枝聚乙二醇后的納米晶材料的紅外譜圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例1提供的未接枝納米晶原料的1HNMR譜，圖4為本發(fā)明實(shí)施例1提供的接枝聚乙二醇后的納米晶材料的1HNMR圖；其中，
[0034]-NaYF4-OA是指未接枝的油酸包覆納米粒子;-NaYF4-OA-SH-PEG是指接枝后的親水性納米粒子；
[0035]實(shí)施例2
[0036]10mg 二油酰磷脂酰甘油(DOPG)構(gòu)成的脂質(zhì)體負(fù)載抗癌藥物鹽酸阿霉素后分散于水中，加入2mg Irgacure 2959水溶性光引發(fā)劑，2mg SH-PEG修飾的R⑶作為腫瘤細(xì)胞表面和腫瘤血管上皮細(xì)胞靶向分子，反應(yīng)體系置于搖床中并以60rpm速度搖擺，在紫外光照射下反應(yīng)20分鐘，使脂質(zhì)體表面連接腫瘤靶向分子，離心洗滌出去未連接RGD，得到連接腫瘤靶向分子的納米材料。
[0037]實(shí)施例3
[0038]400mg Fe304超順磁性納米晶，直徑5nm，表面為油胺分子，分散于100暈升四氫呋喃中，加入10毫克二苯甲酮作為光引發(fā)劑，400mg 11-巰基十一烷酸，形成透明反應(yīng)溶液，用紫外燈照射反應(yīng)體系2小時(shí)后離心分離，用四氫呋喃洗滌2次，分散于水中，表面由于連接巰基十一烷酸分子后變成親水性，并引入羧基官能團(tuán)，即得到表面功能化的納米材料。
[0039]實(shí)施例4
[0040]10mg CdSeOZnS發(fā)光半導(dǎo)體量子點(diǎn)納米晶，直徑12nm，表面為油酸/油胺混合分子，分散于20毫升氯仿中，加入2毫克安息香雙甲醚作為光引發(fā)劑，10mg兩端基分別為巰基和胺基的乙二醇齊聚物(SH-PEG4-NH2)，形成透明反應(yīng)溶液，用紫外燈照射反應(yīng)體系10分鐘后離心分離，用氯仿洗滌2次，分散于水中，表面由于連接PEG分子后變成親水性，并引入胺基基團(tuán)，即得到表面功能化的納米材料。
[0041 ] 實(shí)施例5
[0042]單層T12納米晶薄膜的制備。
[0043]I)500mg Ti02納米晶，直徑10nm，表面為油酸分子，分散于20暈升四氫呋喃中，加入20毫克偶氮二異丁晴(AIBN)作為熱引發(fā)劑，200mg兩端分別為巰基和羧基的聚乙二醇(SH-PEG-COOH，分子量1000)，形成透明反應(yīng)溶液，體系除氧后加熱至60°C，反應(yīng)4小時(shí)后離心分離，用四氫呋喃洗滌2次，分散于水中，表面由于連接PEG分子后變成親水性，并引入羧基基團(tuán)O
[0044]2)玻璃基底用濃硫酸/30 %雙氧水煮沸30分鐘，表面引入羥基，浸泡于胺丙基三乙氧基硅烷甲苯溶液中反應(yīng)24小時(shí)，使玻璃基底帶有胺基。
[0045]3)將表面修飾有羧基PEG的T12納米晶和玻璃基底在DMSO溶液中混合，并加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽(EDC)作為催化劑，搖動(dòng)反應(yīng)體系過夜后，使T12納米晶連接于玻璃基底表面，形成單層納米晶薄膜。
[0046]以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種納米粒子的表面修飾方法，包括: 將表面含有雙鍵的納米粒子、含巰基的功能化試劑和引發(fā)劑混合反應(yīng)，得到表面功能化的納米材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述表面含有雙鍵的納米粒子中的納米粒子為無機(jī)納米粒子、納米脂質(zhì)體或納米囊泡。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述表面含有雙鍵的納米粒子為自身具有雙鍵的納米粒子； 或者所述表面含有雙鍵的納米粒子為通過在納米粒子的表面修飾含有雙鍵的有機(jī)配體得到。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述含有雙鍵的有機(jī)配體為油酸、油胺、磷脂和花生四烯酸中的一種或幾種。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述含巰基的功能化試劑為含巰基的親水性小分子、含巰基的疏水性小分子、含巰基的親水性高分子、含巰基的疏水性高分子、含有官能團(tuán)的含巰基的小分子或含官能團(tuán)的含巰基的高分子。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述含有官能團(tuán)的含巰基的小分子或含官能團(tuán)的含巰基的高分子中的官能團(tuán)為碳碳雙鍵、碳碳叁鍵、羥基、羧基、醚鍵、醛基、羰基、鹵素、胺基、硝基或磺酸基。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述引發(fā)劑為光引發(fā)劑、熱引發(fā)劑或光敏劑。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述光引發(fā)劑為二苯甲酮、二苯甲酮衍生物、苯偶姻、苯偶姻衍生物、?；籽趸铩⑹锛t、二硫酯、和三硫酯衍生物中的一種或幾種； 所述光敏劑為酞箐類光敏劑和葉綠素類光敏劑中的一種或幾種； 所述熱引發(fā)劑為偶氮二異丁氰或者偶氮二異丁氰衍生物。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟具體為: 首先將表面含有雙鍵的納米粒子溶解于溶劑中，形成溶液;然后在加入含巰基的功能化試劑和引發(fā)劑混合反應(yīng)，得到表面功能化的納米材料。10.—種表面功能化的納米材料，由權(quán)利要求1?9任意一項(xiàng)所述的制備方法制備得到。
【文檔編號(hào)】A61P35/00GK105999305SQ201610363230
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月27日
【發(fā)明人】林君, 程子泳, 劉彬
【申請(qǐng)人】中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所