[发明专利]一种利用单端氨基聚乙二醇调控ZIF-8纳米粒子尺寸的方法

说明书

本发明公开了一种利用单端氨基聚乙二醇(PEG‑NH₂)调控ZIF‑8纳米粒子尺寸的方法。首先将PEG‑NH₂水溶液与2‑甲基咪唑(HmIm)水溶液混合均匀，加入Zn(NO₃)₂水溶液，在超声条件下反应，得到表面修饰PEG的ZIF‑8纳米粒子，通过改变PEG‑NH₂与HmIm的摩尔比可以有效调控得到的ZIF‑8纳米粒子的尺寸。本发明制备方法简便可控，生产效率高，在反应体系中加入PEG‑NH₂后可一步同时调控ZIF‑8纳米粒子的尺寸及对粒子进行表面修饰，提高了ZIF‑8纳米粒子在水中的分散性和生物相容性，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种利用单端氨基聚乙二醇调控ZIF-8纳米粒子尺寸的方法，尤其是同时实现ZIF-8纳米粒子尺寸调控并进行表面修饰的方法。

背景介绍

ZIF-8是一种由Zn²⁺和2-甲基咪唑通过配位作用自组装形成的，具有多孔结构的沸石咪唑酯骨架结构材料。不仅具有金属有机框架的多孔性、高比表面积、孔径可调控性，还具有较好的化学和热稳定性。纳米尺度的ZIF-8粒子在催化、传感和药物传递等领域都有着广泛的应用。

ZIF-8纳米粒子可以通过合成后的表面修饰来改善其水分散性、生物相容性；也可以通过在内部包埋功能纳米粒子、生物分子来提高其功能性，因此在药物传递、酶的包埋和催化、成像等领域有着十分重要的应用前景。这些应用常常需要调控ZIF-8纳米粒子的尺寸，并且对其进行表面修饰。ZIF-8纳米粒子尺寸调控的方法有选用不同的金属盐、调节金属盐溶液与2-甲基咪唑溶液的混合顺序和混合方式、调节金属离子与2-甲基咪唑的摩尔比、加入表面活性剂或者成核剂以及选用不同的溶剂等。表面修饰的方法主要是合成后与生物相容性好的聚合物共搅拌，通过配位作用或静电作用将聚合物吸附在表面。但是以上的尺寸调节和表面修饰方法存在步骤多、耗时长的缺点，这些缺点限制了其推广和应用，尤其难以适应大规模快速制备的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用单端氨基聚乙二醇调控ZIF-8纳米粒子尺寸的方法。

本发明的原理是：咪唑是二官能度分子，所以可以与锌离子配位形成连续规整的结晶结构，单端氨基聚乙二醇是单官能度分子，与Zn²⁺配位后，无法继续形成连续的结构，从而抑制了结晶的增长，且PEG会分布在ZIF-8的表面。在反应液中，PEG-NH₂与咪唑竞争与Zn²⁺配位，所以提高PEG-NH₂与咪唑的摩尔比，即提高PEG-NH₂的相对浓度，可以提高PEG-NH₂与Zn²⁺配位的效率，从而进一步抑制ZIF-8纳米粒子的增长，得到尺寸较小的粒子，但当PEG-NH₂的量过高时，反应液浓度过高，不利于反应液中反应物的扩散，不利于ZIF-8粒子的快速结晶及生长，得到的ZIF-8纳米粒子结晶不完善。即本发明通过在一定范围内调控PEG-NH₂的加入量，可以自由调控ZIF-8纳米粒子的尺寸，并对其表面进行修饰。

本发明的有益结果在于：本发明工艺过程简单，制备速度快，可控性和重复性好，适于快速大量制备；可以一步同时实现对ZIF-8纳米粒子粒径的调控和表面修饰，得到的粒子具有良好的水分散性和生物相容性。

附图说明

图1a、b、c、d分别是在PEG-NH₂与HmIm摩尔百分比为0％、3％、6％、10％条件下，得到的ZIF-8纳米粒子的扫描电镜照片。

图2是PEG-NH₂与HmIm摩尔百分比为15％条件下，得到的ZIF-8纳米粒子的扫描电镜照片。

具体实施方式