[发明专利]一种纳米材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种纳米材料及其制备方法与应用，利用羧基化氧化石墨烯的羧基反应活性将壳聚糖接枝到氧化石墨烯表面，获得壳聚糖功能化氧化石墨烯，然后将2,2′‑联吡啶‑4,4′‑二羧酸固定在壳聚糖分子上，再将五羰基溴化锰通过配位反应固定在联吡啶部位，获得所述的纳米材料。该纳米材料中的氧化石墨烯可以吸收近红外光并转化为活性电子，从而可以促进五羰基溴化锰分解释放CO分子。本发明制备的纳米材料可以在近红外的照射下，实现CO的按需释放，从而在肿瘤治疗、植入性生物材料表面改性以及组织工程方面获得应用。

技术领域

本发明涉及一种纳米材料及其制备方法与应用，属于生物医用纳米材料领域。

背景技术

众所周知，人体如果吸入过量的一氧化碳(CO)会引起血红蛋白携氧能力的降低，从而导致人体中毒甚至死亡。但是，低浓度的CO可以作为信使调节分子，对人体神经、心血管和免疫系统的生理功能进行调控，在许多相关疾病的治疗中显示出巨大的应用潜力，如，肿瘤治疗、器官移植、心血管疾病以及中风等，因此，实现CO的控制释放对于提高CO治疗的效果和避免CO中毒至关重要，而开发制备出能够在细胞内按需释放CO的纳米材料不仅可以实现CO的控制释放，而且还可以有效避免高浓度CO对生理环境的不利影响。为了实现CO的细胞内释放，通过将各种羰基金属配合物(如，羰基锰和羰基钌)与纳米载体(如，胶束，介孔二氧化硅，四氧化三铁纳米球，高分子纳米微球等)结合，可以构建具有缓慢释放CO的纳米药物。但是这些纳米药物释放的CO是自发的(如，羰基钌)或只对紫外-可见光(如，羰基锰)有反应，这些自发释放缺乏可控性，因此具有潜在的一氧化碳中毒风险，此外，紫外-可见光组织渗透性小并且也容易产生光毒性，从而限制了光响应CO纳米药物的生物应用。相比之下，近红外(NIR)光比紫外线具有更大的组织穿透深度和更低的光毒性，近红外光响应的控制释放CO纳米药物可以有效减小组织损伤和CO中毒的风险。因此，需要开发出一种能够在近红外光响应下控制释放CO纳米材料，以解决上述问题。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的是提供一种纳米材料，本发明的第二目的是提供一种该纳米材料的制备方法，本发明的第三目的是提供该纳米材料在制备治疗肿瘤药物中的应用以及在制备血管支架涂层中的应用。

技术方案：本发明所述的一种纳米材料，所述的纳米材料的结构式为：

其中，为壳聚糖分子链段，其壳聚糖分子链段对应的壳聚糖基本结构如下：

本发明所述的纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备壳聚糖功能化氧化石墨烯(GOCS)；

(2)制备2,2′-联吡啶-4,4′-二羧酸改性的壳聚糖功能化氧化石墨烯(BPY-GOCS)；

(3)用五羰基溴化锰配位到2,2′-联吡啶-4,4′-二羧酸改性的壳聚糖功能化氧化石墨烯上，得到纳米材料(MnCO-BPY-GOCS)。

进一步地，所述步骤(1)包括以下步骤：将羧基化氧化石墨烯与壳聚糖溶液超声分散在2-(N-吗啉代)乙磺酸(MES)缓冲溶液中，加入碳二亚胺(DCC)水溶液和N-羟基丁二酰亚胺水溶液，常温下充分搅拌反应，反复离心水洗，得到壳聚糖功能化氧化石墨烯。

更进一步地，所述搅拌反应时间为4-24h。

进一步地，所述步骤(2)包括以下步骤：在2,2′-联吡啶-4,4′-二羧酸的DMSO溶液中加入碳二亚胺的DMSO溶液，搅拌反应，再加入N-羟基琥珀酰亚胺的DMSO溶液和壳聚糖功能化氧化石墨烯水溶液，继续搅拌反应，反复离心水洗，得到2,2′-联吡啶-4,4′-二羧酸改性的壳聚糖功能化氧化石墨烯。