[发明专利]一种壳聚糖功能化金属有机骨架材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种壳聚糖功能化金属有机骨架材料及其制备方法和应用，属于材料化学和生物医学领域。

背景技术

在生物医药领域，纳米材料应用于载药系统具有很大的优势。首先，纳米材料具有大的比表面积，可以负载更多的药物分子；其次，纳米材料包载药物分子可以防止药物在运输的过程中降解、扩散，在实现靶向给药的同时降低了药物对体内其他部位的毒性；再者，包载药物分子的纳米材料通过内吞等机制进入细胞，可以增加药物对于生物膜的通透性，有利于药物的吸收及细胞内药效的发挥。因此目前已经有多种有机或者无机纳米材料被应用到载药的研究当中，其中，有机纳米材料具有生物相容性，能够负载多种药物分子，但是其可控释药的机制仍然有待研究，无机纳米材料比如多孔二氧化硅，由于其本身的多孔性和有序的网格结构，可以可控的负载及释放多种药物分子，但是，载药量相比有机纳米材料而言比较少。

金属有机骨架是一种新兴的由金属离子(或金属簇)和有机配体自组装而成的有机无机配位聚合物，同时兼顾传统有机、无机纳米材料的特征。金属有机骨架结构中的有机部分(比如羧酸配体、磷酸配体、咪唑类配体)具有生物相容性，能够负载大量的药物分子，而无机骨架部分则能够控制药物分子的释放。同时，金属有机骨架还具有高孔隙率、可调节孔径大小、易于功能化与修饰等优点。因此，金属有机骨架在载药方面成为了研究热点。目前，制约金属有机骨架在载药领域发展的关键因素有以下两点：第一，金属有机骨架在生理条件下大部分不稳定；第二，金属有机骨架对于生物体的毒性大小和生物相容程度并没有明确的结论。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种壳聚糖功能化金属有机骨架材料，以增加金属有机骨架在生理条件的稳定性，提高其生物相容性，同时还可以继续负载其他药物分子，达到既能增加负载药种类的效果，又能实现靶向输送药物、可控释药的目的。

本发明的另一目的是提供该壳聚糖功能化金属有机骨架材料的制备方法。

本发明的再一目的是提供该壳聚糖功能化金属有机骨架材料在药物负载中的应用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种壳聚糖功能化金属有机骨架材料，其金属有机骨架通过表面裸露的有机配体所含有的化学基团与壳聚糖大分子中含有的氨基基团发生缩合反应，将壳聚糖修饰到金属有机骨架表面。

一种壳聚糖功能化金属有机骨架材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)纳米尺寸金属有机骨架的合成：以表面活性剂为模板，以含有N或O能够提供孤电子对的原子的刚性配体为有机配体，以碱土金属元素，如Be、Mg、Ca、Sr；镧系金属元素，如Ce、Sm、Eu、Ho、Tb、Er；过渡金属元素，如Se、Y、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Re、Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Hg、In；两性元素元素，如Al、Ga、Sn、Pb、Sb、Bi中的一种或一种以上的金属元素的离子为金属离子，采用水热法或微波法或超声法进行合成；

(2)向步骤(1)制得的纳米尺寸金属有机骨架中滴加新鲜配置的EDC/NHS溶液，金属有机骨架与EDC/NHS溶液加入量的摩尔比为1：(1～1.5)，EDC/NHS溶液中，EDC和NHS的浓度均为3～8mmol/L；活化1～3小时之后，离心去除多余的EDC/NHS。将活化后的纳米尺寸金属有机骨架加入到质量分数为1％壳聚糖醋酸溶液中(壳聚糖的平均相对分子量的范围为5000～500000)，每10ml壳聚糖醋酸溶液中加入1～6ml金属有机骨架，在15～45℃发生反应，在电磁搅拌器上搅拌均匀，反应20～60分钟，反应之后经过固液分离、离心或者过滤，直接干燥或者在真空条件下干燥即得壳聚糖功能化纳米尺寸金属有机骨架材料；

步骤(1)中，所述表面活性剂为阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CATB)或阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(LAS)或高分子聚乙烯醇(PVA)、聚乙二醇、聚丙三醇；

步骤(1)中，所述有机配体为多元酸，如对苯二甲酸、草酸、琥珀酸、酒石酸等二羧酸；三苯胺三羧酸、苯三甲酸等三羧酸；

步骤(1)中，金属离子以可溶性盐的形式存在，如硝酸盐、醋酸盐；