[发明专利]一种全亲水双层纳米笼的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米中空材料的制备领域，特别涉及一种全亲水双层纳米笼的制备方法。

背景技术

具有环境响应能力的聚合物中空材料，结合了中空材料独特的结构特点和环境响应材料的优良响应性能，赋予材料更大的可控性和环境响应功能性，具有巨大的潜在应用价值。其中，尤以纳米空心球的研究最为深入。纳米空心球的制备技术已日趋成熟并逐步实用化，但单纯的纳米空心球在亲水性药物的负载等方面不如核内有亲水部分的纳米笼。在药物的控制释放、酶的固定化和循环吸收剂等领域纳米笼具有很多重要的应用。

纳米笼与纳米空心球有所区别，纳米空心球只是壳层有聚合物包覆，内部为空心；而纳米笼有类似细胞膜的双层结构，除了具有纳米空心球的空心结构，纳米笼的壳层分内层和外层两层。内层聚合物往往可以和包覆在纳米笼空心核里的药物或酶等结合，起到稳定负载的作用；而纳米笼外层通常可以和外界环境接触，使纳米笼固定或促进内部药物的靶向释放。但是由于纳米笼内外层都是亲水的，常规的自组装方法往往不能得到理想的结果。

目前全亲水纳米笼的制备，采用的方法主要有以下几种：(1)模板法层层自组装(LBL)，例如Y.Zhang，等(Advanced Materials，2003(15)，832-835)利用纳米SiO₂球为模板，在其表面层层自组装形成纳米笼的内层和外层，最后将里面的纳米SiO₂球刻蚀掉，最后形成空心的全亲水纳米笼；(2)相转移法，例如Xinjian Cheng等(Langmuir，2006，22(8)，3858-3863)基于聚苯乙烯(PS)的相转移制备了空心纳米笼；(3)空心球接枝法，Breitenkamp等(J.Am.Chem.Soc.，2003，125(40)，12070-12071)先制备了聚乙二醇(PEG)空心球，再在其表面接枝嵌段聚合物，从而形成空心的纳米笼。必须指出的是，这些制备纳米笼材料的技术，需要相对复杂的操作工艺，通用性不好，有一定的局限性，难以满足实际应用的需要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种全亲水双层纳米笼的制备方法，该制备工艺简单，成本低廉，适于工业化生产，所制备的纳米笼具有非常好的响应性和均一性。

本发明一种全亲水双层纳米笼的制备方法，包括：

(1)将引发剂、催化剂、络合剂和疏水性单体A混合后，加溶剂溶解，然后惰性气氛中在100℃～110℃下，磁力搅拌反应5-8h，生成大分子引发剂；

(2)将上述大分子引发剂、催化剂、络合剂和亲水单体B混合，加溶剂溶解，氮气保护，在35-45℃下，磁力搅拌反应20-28h，得到AB型两亲嵌段共聚物；

(3)将上述AB型两亲嵌段共聚物溶解在四氢呋喃THF中，加入水，形成聚合物胶束；再加入交联剂与聚合物胶束壳层亲水嵌段发生壳交联，交联反应24～36小时，得到壳交联的胶束，其中THF与水的体积比为1∶9；

(4)在上述的壳交联的胶束溶液中加入三氟乙酸TFA水解，将壳交联胶束的核水解为亲水嵌段，得到全亲水胶束，其中TFA浓度控制在5uL/mL～10uL/mL；最后将全亲水胶束在碱性条件下形成全亲水双层纳米笼结构。

步骤(1)中所述的疏水性单体A为丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸羟乙基酯或甲基丙烯酸羟丙基酯。

步骤(1)中所述的溶剂为体积比为7∶3的丁酮/异丙醇混合溶剂，其与单体A的体积比为1∶1。

步骤(1)中所述的引发剂为1-氯代乙苯，催化剂为氯化亚铜，络合剂为N，N，N’，N”，N”-五甲基二乙撑三胺；其中1-氯代乙苯、氯化亚铜和N，N，N’，N”，N”-五甲基二乙撑三胺的摩尔比为1∶1∶2，疏水性单体A与引发剂的体积比为50∶1-130∶1。

步骤(2)中所述的催化剂为氯化亚铜，络合剂为N，N，N’，N”，N”-五甲基二乙撑三胺；大分子引发剂、催化剂氯化亚铜和络合剂N，N，N’，N”，N”-五甲基二乙撑三胺的摩尔比为1∶1∶2，大分子引发剂与亲水性单体B的质量体积比为1.5～0.5g/mL。

步骤(2)中所述的亲水性单体B指甲基丙烯酸二甲胺基乙酯或甲基丙烯酸二甲胺基甲酯。

步骤(2)中所述的溶剂为体积比为7∶3的丁酮/异丙醇混合溶剂，其与单体B的体积比为1∶1。

步骤(3)中所述的聚合物胶束，以疏水嵌段A为核，亲水嵌段B为壳。

步骤(3)中所述的交联剂为双官能团的小分子1，2-二(2-碘代乙氧基)乙烷，其浓度为0.05uL/mL～0.20uL/mL。