[发明专利]基于准轮烷分子结构的pH和还原剂响应的载体及制备方法

说明书

本发明涉及一种基于准轮烷分子结构的pH和还原剂响应的载体及制备方法，属于材料科学领域。该载体包括空心介孔无机氧化物和准轮烷分子；准轮烷分子包括链状分子和具有疏水空腔的环状分子；链状分子的其中一端为硅烷偶联剂，另一端为半胱氨酸残基，硅烷偶联剂和半胱氨酸残基通过二硫键连接；硅烷偶联剂与空心介孔无机氧化物通过共价键连接；具有疏水空腔的环状分子构成空心介孔无机氧化物的分子屏障；半胱氨酸残基在酸性或碱性条件下能使所述具有疏水空腔的环状分子脱落，二硫键在还原剂的作用下能发生断裂。本发明中的载体能够在酸碱环境和还原环境实现药物的释放。

技术领域

本发明属于材料科学领域，具体涉及一种基于准轮烷分子结构的pH和还原剂响应的载体及制备方法。

背景技术

纳米载药系统逐渐成为最有前景的化疗药物运输平台，这得益于它们在癌症治疗中靶向给药的特点，不但大大降低化疗给正常组织带来的伤害，还增强了化疗药物对癌组织的杀伤力。理想的用于癌症治疗的纳米载药系统除了必须具备最基本的癌细胞内响应的能力，还需要能在癌细胞附近富集、深度穿透癌细胞、被癌细胞有效摄取等特质。除了在抗癌治疗上的应用，环境响应型载药体系同样可以用在金属防腐涂层方面。因为金属在腐蚀过程中释放的氢离子改变了pH，同样能作为药物释放的刺激源。

氧化硅基的纳米载药系统的修饰常常包含：过渡金属/碱性金属氧化物颗粒作为介孔分子门堵，外层包覆能随环境变化发生结构变化的聚合物“外衣”，准轮烷结构的超分子“阀门”。第一类修饰办法常常是pH单方面的响应，第二类修饰办法用于药物释放过程中同样面临中性条件下释放基线高的问题。准轮烷结构的超分子一直是智能载药容器中的一个热点，这个超分子结构主要分为两个部分，就是有机长链和可以套在长链上的大环分子，所有的研究也都是围绕这两个部分所展开。比如，如何引进特殊的化学键或者分子结构到长链分子上，或者发展更多种类的典型大环分子的一些衍生物，来实现更多响应功能。

由于超分子准轮烷结构设计本身，常常属于一个多步骤合成多步骤提纯的过程，如将其修饰到氧化硅表面，可能还需要更多时间。也有直接在氧化硅上一步步原位接上准轮烷分子结构的实验研究，但是只是长链部分的表面安装，也需要一天甚至两天的时间，而且常常于易燃易爆的甲苯回流发生，或者具步骤繁多的前期修饰合成反应以及较长的反应时间。

发明内容

本发明解决了现有技术中纳米载体无法实现多重响应，在中性条件下释放基线高，以及制备过程中易爆，且需要的时间长的技术问题。本发明构建了基于准轮烷分子结构的pH和还原剂响应的载体，该载体包括空心介孔无机氧化物和准轮烷分子；所述准轮烷分子包括链状分子和具有疏水空腔的环状分子；所述链状分子的其中一端为硅烷偶联剂，另一端为半胱氨酸残基；所述硅烷偶联剂与空心介孔无机氧化物通过共价键连接；所述具有疏水空腔的环状分子构成空心介孔无机氧化物的分子屏障；所述半胱氨酸残基在酸性或碱性条件下能使所述具有疏水空腔的环状分子脱落，所述二硫键在还原剂的作用下能发生断裂。在pH偏离中性的时候，链状分子带上电荷，与大环分子产生排斥导致大环分子的脱落，从而使药物顺着介孔顺利扩散释放出来；还原剂则可以通过打断长链中的双硫键，使准轮烷结构解体从而释放药物。

按照本发明的第一方面，提供了一种基于准轮烷分子结构的pH和还原剂响应的载体，该载体包括空心介孔无机氧化物和准轮烷分子；所述准轮烷分子包括链状分子和具有疏水空腔的环状分子；所述链状分子的其中一端为硅烷偶联剂，另一端为半胱氨酸残基，硅烷偶联剂和半胱氨酸残基通过二硫键连接；所述硅烷偶联剂与空心介孔无机氧化物通过共价键连接；所述半胱氨酸残基位于所述具有疏水空腔的环状分子的空腔内，与具有疏水空腔的环状分子通过分子间作用力连接；所述具有疏水空腔的环状分子构成空心介孔无机氧化物的分子屏障；

所述半胱氨酸残基在酸性或碱性条件下能使所述具有疏水空腔的环状分子脱落，所述二硫键在还原剂的作用下能发生断裂。

优选地，所述具有疏水空腔的环状分子为γ-环糊精、α-环糊精、β-环糊精或者葫芦脲；