表面接枝疏水性聚氨基酸的新型磁納米粒子制備與表征

1、七屆會征文-生物功能材料會場表面接枝疏水性聚氨基酸的新型磁納米粒子制備與表征陳磊/，李強(qiáng)軍1,姜其斌1,陳學(xué)思21（株洲時代新材料科技股份有限公司，湖南株洲412007）2（中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所生態(tài)環(huán)境高分子材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，吉林 長春130022 ）摘 要：利用共沉淀法制備磁納米粒子 （MNP）,并使用（3-氨丙基）三乙氧基硅烷（APTES完成其表面氨基化。在 口”中通過引發(fā)丫 -芳基-L-谷氨酸-N-竣酸酎（BLG-NCA的開環(huán)聚合，制 備了表面接枝疏水性聚谷氨酸節(jié)酯的磁納米粒子MNP-PBLG通過FT-IR、TGA SE懈測量方法完成了對MNP-PBL的形貌和結(jié)構(gòu)的初步表征，制備的

2、新型核殼型磁納米粒子有望在藥物傳遞中作 為智能載體獲得應(yīng)用。關(guān)鍵詞：磁納米粒子；疏水性氨基酸；開環(huán)聚合；藥物傳遞1引言磁性納米粒子（magnetic nanoparticles, MNP）具有獨(dú)特的超順磁響應(yīng)性，因而 在生物技術(shù)領(lǐng)域具備廣泛用途，已在核磁共振示蹤、蛋白質(zhì)及核酸物質(zhì)的分離純化、 細(xì)胞分選等多個領(lǐng)域13表現(xiàn)出巨大應(yīng)用價值。近年來，磁納米粒子作為熱介質(zhì)用于 月中瘤熱療3、作為靶向介質(zhì)用于藥物傳遞4和基因轉(zhuǎn)染5等新的應(yīng)用前景引起了研究 者們的極大興趣和關(guān)注。裸MNP往往需要通過表面修飾完成功能化應(yīng)用，雖然一些 研究報道證實(shí)，可以通過對有機(jī)分子簡單的物理吸附來實(shí)現(xiàn)磁納米粒子的表面功能 化

3、，但是這種物理吸附力較弱、吸附量小，尤其在體內(nèi)藥物傳遞等復(fù)雜環(huán)境中不能 穩(wěn)定存在，表現(xiàn)為分散性差、易沉聚。針對這一問題，目前研究者通常采用對納米 粒子表面接枝有機(jī)分子或聚合物，形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵來實(shí)現(xiàn)真正的表面功能化6,7。例如，Schmidt7利用制備的磁納米粒子表面羥基成功引發(fā)一己內(nèi)酯開環(huán)聚合，得到具有超順磁性的核殼型納米粒子。在本研究工作中，我們首先通過簡單的共沉淀作者簡介：陳磊（1982-）,男，安徽淮北人，博士，從事有機(jī)硅及高分子材料研發(fā)聯(lián)系方式 chenlei法制備了裸磁納米粒子，然后使用含有伯胺基的硅烷偶聯(lián)劑在納米粒子表面進(jìn)行

4、縮 合反應(yīng)。這種修飾后的磁納米粒子能夠引發(fā)氨基酸 NCAFF環(huán)聚合，從而制備了表面接 枝聚谷氨酸葦酯的核殼型磁納米粒子。這種新型磁納米粒子因其表面存在聚合物刷 (polymer brush),能夠穩(wěn)定分散在DMF等溶液中，可以作為磁靶向的藥物載體使用。2試驗(yàn)2. 1 MNP的制備MNP的制備方法參照文獻(xiàn)報道8,將50mL氨水(0.7M)加入到250mL的三 口燒瓶中，通氮?dú)?0min以上。分別配置1M濃度的FeCb溶液4mL和2M濃度的 FeCl2鹽酸(2M)溶液1mL,并將兩者混合均勻。在劇烈機(jī)械攪拌下，將混合液倒 入氨水中，室溫繼續(xù)攪拌反應(yīng) 30min。反應(yīng)完成后，利用磁分離，水洗三次至中

5、性， 得黑色產(chǎn)物MNP。2. 2 MNP-APTES勺制備9將上述制備的MNP分散在200mL95%的乙醇溶液中，待分散均勻后，室溫攪拌 下加入1mL APTES,并加入適量冰醋酸調(diào)節(jié)pH值到4左右，升溫至6070 C,反 應(yīng)3小時，反應(yīng)結(jié)束后，采用磁分離，并用 G-2漏斗過濾，冷凍干燥得黑色粉末狀 產(chǎn)物 MNP-APTES。2. 3 MNP-PBLG勺制備稱取0.4g MNP-APTES產(chǎn)物，在含有100mL的無水DMF的反應(yīng)安瓶中超聲分 散，將1.7g BLG-NCA溶解在60mL的無水DMF中，通過注射進(jìn)入反應(yīng)安瓶中，與 MNP-APTES混合，在劇烈攪拌下，控溫 28c反應(yīng)72小時，反

6、應(yīng)結(jié)束后，通過離 心分離獲得產(chǎn)物MNP-PBLG。2. 4樣品的性能及表征MNP-PBLG納米粒子的形貌通過場發(fā)射掃描電鏡 (Micrion FEI PHILIPS)來分析 觀察；樣品組成的熱重分析由TGA刀測試儀(Perkin- Elmer)完成；FT-IR光譜由 BIO-Rad Win-IR型傅里葉紅外光譜儀分析測定。3結(jié)果與討論如圖1所示，本研究所制備的新型磁納米粒子為核殼型結(jié)構(gòu)，中心為納米粒子，表面為接枝聚合物刷(polymer brush),接枝聚合物的密度可以通過表面的氨基含量陳磊等：表面接枝疏水性聚氨基酸的新型磁納米粒子制備與表征調(diào)節(jié)，而鏈長可以通過投料比來控制。從圖 2 MNP

7、-PBLG的SEM圖觀察可知，該納米粒子具有較好的分散性，未出現(xiàn)嚴(yán)重的團(tuán)聚，粒徑約為4080nm。圖1 MNP-PBLG納米粒子的結(jié)構(gòu)示意圖圖2 MNP-PBLG納米粒子的SEM圖譜Fig 1 Schematic structure of MNP-PBLG nanoparticlesFig 2 SEM spectrum of MNP-PBLG nanoparticlesSample: chenlei Size: 5.0590 mg Method: RampTGAFile: D:Q500 TGAchenleimnp-pblg.001Run Date: 06-Nov-2007 14:48Instr

8、ument: TGA Q500 V6.5 Build 196Fig 3 FT-IR spectra of MNP and MNP-PBLG nanoparticlesFig 4 TGA data of MNP-PBLG nanoparticles圖3為MNP與MNP-PBLG的紅外譜圖，通過對比可知，引發(fā)聚合后的納米粒子 增加了 2925、2852cm-1的亞甲基C-H伸縮振動吸收峰，以及1735 cm-1處酯城基和 1650、1542 cm-1處酰胺染基的振動吸收峰，初步說明PBLG在磁納米粒子上的接枝 成功。圖4為MNP-PBLG的熱失重數(shù)據(jù)圖，可以看出該納米粒子中有機(jī)組分約為54%4結(jié)論

9、利用共沉淀法制備磁納米粒子 MNP,并與硅烷偶聯(lián)劑APTES反應(yīng)，使其表面修飾上氨基官能團(tuán)，進(jìn)一步引發(fā)BLG-NCA開環(huán)聚合，從而制備了表面接枝聚谷氨酸葦酯的新型磁納米粒子MNP-PBLG。該納米粒子具有核殼型結(jié)構(gòu)，能夠穩(wěn)定在分 散在DMF等溶劑中，粒徑分布在4080nm之間，有望應(yīng)用于靶向藥物傳遞領(lǐng)域。參考文獻(xiàn)：1 Sun Y, Ding X, Zheng Z, et al. J. Macromol.Rapid.Comm., 2007,28:346-351.2 Bao J, Chen W, Liu T, et al. J. ACS Nano, 2007, 4:293-298.3 Lu A,

10、Salabas E, Sch u th F. J. Angew. Chem. Int. Ed., 2007, 46:1222-1244.4 Liu X, Kaminski M, Chen H, et al. J. J. Control. Release., 2007, 119:52-58.5 Huh Y, Lee E, Lee J, et al. J. Adv. Mate2007, 19:3109 W112.6 Selim K, Ha Y, Kim S, et al. J. Biomaterials, 2007, 28:71716.7 Schmidt A.J. Macromol.Rapid.C

11、omm., 2005,26:93-97.8 Philipse A, van Bruggen M, Pathmamanoharan C. J. Langmuir, 1994, 10:92-99.9 Yamaura M, Camilo R, Sampaio L, et al. J. J. Magn. Magn. Mater., 2004, 279: 210-217.Preparation and Characterization of Novel magnetic nanopaticles grafting hydrophobic poly(amino acids)CHEN Lei1, LI Qi

12、ang-jun 1, JIANG Qi-bin 1, CHEN Xue-si 2 (1Zhuzhou Times New Material Technology Co., Ltd., Zhuzhou 412007, China) (2Key Laboratory of Polymer Ecomaterials, Changchun Institute of Applied Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130022, China)Abstract: Magnetic nanopaticles (MNP) were prepa

13、red via a co-precipitation process, and its surface was functionalized by silanization reaction with (3-aminopropyl) triethoxysilane (APTES). Then, the magneticnanopaticles graftinghydrophobicpoly(amino acids)(MNP-PBLG) were synthesizedby surface-initiatedring-openingpolymerization ofN-carboxyanhydride ofbenzyl-L-glutamate(BLG-NCA) in DMF. The morphology andstructure information were characterized by the measure of FT-IR, TGA, SEM, etc. Prepar