【发明专利】光控释放一氧化氮的复合膜材料及其制备方法和应用 CN107739506A.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201711011405.5(22)申请日 2017.10.25(71)申请人 暨南大学地址 510632 广东省广州市黄埔大道西601号(72)发明人 马栋李国巍张武薛巍(74)专利代理机构 广州市华学知识产权代理有限公司 44245代理人 刘瑜苏运贞(51)Int.Cl.C08L 79/02(2006.01)C08K 3/08(2006.01)C08K 3/28(2006.01)C08G 73/02(2006.01)C08J 5/18(2006.01)A61K 33/00(2006.01)A61K 41/00(2006.01)A61K 9/70(2006.01)A61K 47/34(2017.01)A61K 47/59(2017.01)A61P 31/04(2006.01)A61P 31/10(2006.01)A61P 17/02(2006.01) (54)发明名称光控释放一氧化氮的复合膜材料及其制备方法和应用(57)摘要本发明公开了一种光控释放一氧化氮的复合膜材料及其制备方法和应用。 该材料的制备方法包括如下步骤： 先合成出球形树枝状聚酰胺-胺(N-N-PAMAM-D3)， 然后在粒径均一的金纳米粒子的表面修饰N-N-PAMAM-D3， 制备出N-N-PAMAM修饰的纳米金， 再负载一氧化氮， 得到光控释放一氧化氮的复合膜材料。 将光控释放一氧化氮的复合膜材料与聚己内酯(PCL)共混冻干压制成膜， 能得到可在近红外激光照射下控制释放的一氧化氮的复合膜材料。 该材料粒径均一， 响应敏感， NO负载及储存量大， 释放时间长， 生物相容性良好， 可应用于生物医药工程材料领域， 且该材料能有效抑制细菌和真菌的生长和繁殖， 可用于制备抗菌药物。权利要求书2页 说明书10页 附图3页CN 107739506 A2018.02.27CN 107739506 A1.一种光控释放一氧化氮的复合膜材料的制备方法， 其特征在于， 包括以下步骤：(1)3代乙二胺为核的N-N-PAMAM基元的合成a、 冰水浴条件下将乙二胺的甲醇溶液滴入丙烯酸甲酯的甲醇溶液中， 搅拌均匀， 升温至室温搅拌反应， 得到N-N-PAMAM-D0.5； 冰水浴条件下将其溶于甲醇中， 再滴入乙二胺的甲醇溶液中， 搅拌均匀， 升温至室温搅拌反应， 得到N-N-PAMAM-D1；b、 将步骤a中得到的N-N-PAMAM-D1代替乙二胺， 重复步骤a操作， 得到N-N-PAMAM-D2； 再以N-N-PAMAM-D2代替乙二胺， 重复步骤a操作， 得到N-N-PAMAM-D3；(2)N-N-PAMAM修饰的纳米金材料的制备将步骤(1)b中得到的N-N-PAMAM-D3溶解到水中， 逐滴加入氯金酸， 室温条件下进行搅拌， 再加入NaBH4继续搅拌， 透析， 干燥， 得到AuN-N-PAMAM；(3)光控释放一氧化氮的复合膜材料的合成将步骤(2)中得到的AuN-N-PAMAM溶于无水甲醇中， 然后加入甲醇钠超声稳定1030min， 再通入NO气体， 室温进行反应， 反应结束后， 洗涤， 干燥， 得到光控释放一氧化氮的复合膜材料。2.根据权利要求1所述的光控释放一氧化氮的复合膜材料的制备方法， 其特征在于：步骤(1)a中所述的乙二胺与丙烯酸甲酯的摩尔比1:48；步骤(1)a中所述的N-N-PAMAM-D0.5与乙二胺的摩尔比为1:424；步骤(2)中所述的N-N-PAMAM-D3、 氯金酸与NaBH4的摩尔比为1:2050:100250；步骤(3)中所述的AuN-N-PAMAM和甲醇钠的摩尔比为1:400450。3.根据权利要求1所述的光控释放一氧化氮的复合膜材料的制备方法， 其特征在于：步骤(1)a中所述的乙二胺的甲醇溶液为甲醇与乙二胺按体积比10:15配比得到的溶液；步骤(1)a中所述的丙烯酸甲酯的甲醇溶液为甲醇与丙烯酸甲酯按体积比10:15配比得到的溶液。4.根据权利要求1所述的光控释放一氧化氮的复合膜材料的制备方法， 其特征在于：步骤(1)a中所述的N-N-PAMAM-D0.5用量为按每毫升甲醇配比0.55g N-N-PAMAM-D0.5计算；步骤(2)中所述的N-N-PAMAM-D3的用量按每毫升水配比0.21mg N-N-PAMAM-D3计算；步骤(3)中所述的AuN-N-PAMAM的的用量按每毫升无水甲醇配比0.050.2g AuN-N-PAMAM计算。5.根据权利要求1所述的光控释放一氧化氮的复合膜材料的制备方法， 其特征在于：步骤(1)a中所述的搅拌反应的时间为1248h；步骤(2)中所述的搅拌的时间为0.524h；步骤(2)中所述的继续搅拌的时间为24h；步骤(2)中所述的透析为在截留分子量为30005000的透析袋中进行透析；步骤(2)中所述的干燥的条件为： 在5080条件下干燥1248小时；步骤(3)中所述的反应的时间为37天；步骤(3)中所述的洗涤为用无水甲醇和冰无水乙醚进行洗涤。6.一种光控释放一氧化氮的复合膜材料， 其特征在于： 通过权利要求15任一项所述权利要求书1/2 页2CN 107739506 A2的方法制备得到。7.一种聚己内酯包覆的光控释放一氧化氮的复合膜材料， 其特征在于： 通过PCL包覆权利要求6所述的光控释放一氧化氮的复合膜材料得到； 其制备方法包括如下步骤：(I)将PCL加入到N,N-二甲基甲酰胺和三氯甲烷混合溶液中， 搅拌均匀， 得到PCL溶液；(II)将权利要求6所述的光控释放一氧化氮的复合膜材料分散到步骤(I)中得到的PCL溶液中， 然后再搅拌挥发溶剂， 得到聚己内酯包覆的光控释放一氧化氮的复合膜材料。8.根据权利要求7所述的聚己内酯包覆的光控释放一氧化氮的复合膜材料， 其特征在于：步骤(I)中所述的PCL的分子量为500050000；步骤(I)中所述的N,N-二甲基甲酰胺和三氯甲烷的体积比为1:14；步骤(I)中所述的PCL溶液的浓度为质量百分比530；步骤(I)中所述的PCL与所述光控释放一氧化氮的复合膜材料的质量比为1:0.055。9.根据权利要求6所述的光控释放一氧化氮的复合膜材料或权利要求78任一项所述的聚己内酯包覆的光控释放一氧化氮的复合膜材料在生物医学工程材料中的应用。10.根据权利要求6所述的光控释放一氧化氮的复合膜材料或权利要求78任一项所述的聚己内酯包覆的光控释放一氧化氮的复合膜材料在制备抗菌药物中的应用。权利要求书2/2 页3CN 107739506 A3光控释放一氧化氮的复合膜材料及其制备方法和应用技术领域0001本发明属于生物医学工程材料领域， 特别涉及一种光控释放一氧化氮的复合膜材料及其制备方法和应用。背景技术0002自1980年Furchgott等发现血管内皮细胞能合成、 分泌血管内皮衍生舒张因子(EDRF)， 1986年Furchgott和Ignarro两个人独立的证明EDRF是NO以来， 有关NO的基础和临床研究得到蓬勃发展， NO成为近几年来最引人注目的生物分子之一。 大量的研究表明， NO是重要的生物信使分子， 参与血管调节、 神经传递、 炎症与免疫反应等过程， 其分布广泛， 遍及脑、 血管、 免疫、 肺、 生殖等多种器官。0003近年来发现NO可破坏细菌的细胞膜以及基因信息并阻止细菌获得能量， 具有高效抑菌且不易产生耐药性等特性， 使其在抗菌领域的应用受到越来越多的关注， 越来越多的可释放NO的新型抗菌材料出现在人们的视野中。0004比如： Smith等在1996年首先提出可以将亲核NO供体N-diazeniumdiolate用来制备可释放NO的聚合物材料(Chemistry 1996,39:1148-1156)， 但是小分子的NO供体diazeniumdiolates是通过非共价相互作用的方式分散在聚合物材料中， 从而导致供体容易从聚合物基体脱落， 不可降解， 产生致癌物质亚硝胺； Jong Oh Kima等(International Journal of Biological Macromolecules 2015,79:217-225)制备了可释放NO的壳聚糖薄膜， 用于抗菌及其伤口愈合方面的研究， 研究表明NO确实能够有效地抑制细菌的生长和繁殖， 同时对于创口的愈合有着明显的效果。 Dongsik Park等(Advanced Healthcare Materials 2016,5:2019-2024)制备了可释放NO的聚多巴胺空心纳米微球， 用于抗菌方面的研究， 研究表明NO能够有效地破坏细菌的细胞膜， 导致细菌死亡。 尽管NO表现出优异的抗菌效果且不易产生耐药性， 然而NO因气体性质和半衰期短、 材料负载NO的含量过低， NO难以长时间储存等问题， 从而使其在临床上的应用受到了极大的阻碍。 因此， 关于NO的定点局部控制释放成为NO递送系统中的不可或缺的特性， 更成为当前生物医学工程领域亟待解决的重要课题。 迄今为止， 通过对金复合膜材料(Au)表面以球形树枝状聚酰胺-胺(N-N-PAMAM)进行修饰作为NO供体， 然后用聚己内酯(PCL)进行包覆， 冻干压制成膜， 最终制备出表面覆盖金复合膜材料， 球形树枝状聚酰胺-胺为基体， 最外层为聚己内酯的薄膜材料， 在近红外激光照射下控制释放一氧化氮的薄膜复合材料及其应用尚未见报道。发明内容0005本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足， 提供一种光控释放一氧化氮的复合膜材料的制备方法。0006本发明的另一目的在于提供所述方法制备得到的光控释放一氧化氮的复合膜材料。0007本发明的又一目的在于提供所述光控释放一氧化氮的复合膜材料的应用。说明书1/10 页4CN 107739506 A40008本发明的目的通过下述技术方案实现： 一种光控释放一氧化氮的复合膜材料的制备方法， 包括以下步骤：0009(1)3代乙二胺为核的N-N-PAMAM基元(N-N-PAMAM-D3)的合成0010a、 冰水浴条件下将乙二胺的甲醇溶液滴入丙烯酸甲酯的甲醇溶液中， 搅拌均匀，升温至室温搅拌反应， 得到N-N-PAMAM-D0.5(0.5代乙二胺为核PAMAM基元)； 冰水浴条件下将其溶于甲醇中， 再滴入乙二胺的甲醇溶液中， 搅拌均匀， 升温至室温搅拌反应， 得到N-N-PAMAM-D1(1代乙二胺为核的N-N-PAMAM基元)；0011b、 将步骤a中得到的N-N-PAMAM-D1代替乙二胺， 重复步骤a操作， 得到N-N-PAMAM-D2(2代乙二胺为核的PAMAM基元)； 再以N-N-PAMAM-D2(2代乙二胺为核的PAMAM基元)代替乙二胺， 重复步骤a操作， 得到N-N-PAMAM-D3(3代乙二胺为核的树枝状聚酰胺-胺)；0012(2)N-N-PAMAM修饰的纳米金材料(AuN-N-PAMAM)的制备0013将步骤(1)b中得到的N-N-PAMAM-D3(3代乙二胺为核的树枝状聚酰胺-胺)溶解到水中， 逐滴加入氯金酸(HAuCl4)， 室温条件下进行搅拌， 再加入NaBH4(硼氢化钠)继续搅拌，透析， 干燥， 得到AuN-N-PAMAM(N-N-PAMAM修饰的纳米金材料)；0014(3)光控释放一氧化氮的复合膜材料(AuN-N-PAMAM/NONOate)的合成0015将步骤(2)中得到的AuN-N-PAMAM溶于无水甲醇中， 然后加入甲醇钠超声稳定1030min， 再通入NO气体， 室温进行反应， 反应结束后， 洗涤， 干燥， 得到光控释放一氧化氮的复合膜材料(AuN-N-PAMAM/NONOate)。0016步骤(1)a、 (2)和(3)中所述的室温的温度为535。0017步骤(1)a中所述的冰水浴的温度为0。0018步骤(1)a中所述的搅拌反应的时间都为1248h。0019步骤(1)a中所述的乙二胺为经干燥处理后的乙二胺(无水乙二胺)。0020所述的无水乙二胺优选为通过如下步骤制备得到： 将无水氢氧化