表面接枝疏水性聚氨基酸的新型磁纳米粒子制备与表征

1、七届会征文- 生物功能材料会场表面接枝疏水性聚氨基酸的新型磁纳米粒子制备与表征陈 磊1*1，姜其斌12，李强军，陈学思1( 株洲时代新材料科技股份有限公司，湖南株洲 412007)2生态环境高分子材料重点实验室， 吉林 长春 130022 ）（中国科学院长春应用化学研究所摘要：利用共沉淀法制备磁纳米粒子(MNP) ，并使用（ 3- 氨丙基）三乙氧基硅烷（APTES ）完成其表面氨基化。在DMF 中通过引发-苄基 -L- 谷氨酸 -N- 羧酸酐（ BLG-NCA ）的开环聚合，制备了表面接枝疏水性聚谷氨酸苄酯的磁纳米粒子MNP-PBLG 。通过 FT-IR 、 TGA 、 SEM 等测量方法完成

2、了对MNP-PBLG 的形貌和结构的初步表征，制备的新型核壳型磁纳米粒子有望在药物传递中作为智能载体获得应用。关键词：磁纳米粒子；疏水性氨基酸；开环聚合；药物传递1 引 言磁性纳米粒子（ magnetic nanoparticles, MNP）具有独特的超顺磁响应性，因而在生物技术领域具备广泛用途， 已在核磁共振示踪、 蛋白质及核酸物质的分离纯化、细胞分选等多个领域 1 3 表现出巨大应用价值。 近年来，磁纳米粒子作为热介质用于肿瘤热疗 3 、作为靶向介质用于药物传递4 和基因转染 5 等新的应用前景引起了研究者们的极大兴趣和关注。裸MNP 往往需要通过表面修饰完成功能化应用，虽然一些研究报道

3、证实，可以通过对有机分子简单的物理吸附来实现磁纳米粒子的表面功能化，但是这种物理吸附力较弱、吸附量小，尤其在体内药物传递等复杂环境中不能稳定存在，表现为分散性差、易沉聚。针对这一问题，目前研究者通常采用对纳米粒子表面接枝有机分子或聚合物，形成稳定的化学键来实现真正的表面功能化6,7 。* 作者简介：陈磊（ 1982-），男，安徽淮北人，博士，从事有机硅及高分子材料研发联系方式： chenlei例如， Schmidt 7 利用制备的磁纳米粒子表面羟基成功引发- 己内酯开环聚合，得到具有超顺磁性的核壳型纳米粒子。在本研究工作中，我们首先通过简

4、单的共沉淀法制备了裸磁纳米粒子，然后使用含有伯胺基的硅烷偶联剂在纳米粒子表面进行缩合反应。这种修饰后的磁纳米粒子能够引发氨基酸 NCA开环聚合，从而制备了表面接枝聚谷氨酸苄酯的核壳型磁纳米粒子。这种新型磁纳米粒子因其表面存在聚合物刷（ polymer brush），能够稳定分散在 DMF 等溶液中，可以作为磁靶向的药物载体使用。2 试 验21 MNP的制备MNP 的制备方法参照文献报道 8 ，将 50mL 氨水（ 0.7M ）加入到 250mL 的三口烧瓶中，通氮气 20min 以上。分别配置 1M 浓度的 FeCl3 溶液 4mL 和 2M 浓度的 FeCl2 盐酸（ 2M ）溶液 1mL，

5、并将两者混合均匀。在剧烈机械搅拌下，将混合液倒入氨水中，室温继续搅拌反应 30min。反应完成后，利用磁分离，水洗三次至中性，得黑色产物 MNP 。22 MNP-APTES的制备 9将上述制备的 MNP 分散在 200mL95%的乙醇溶液中 ,待分散均匀后，室温搅拌下加入 1mL APTES，并加入适量冰醋酸调节 pH 值到 4 左右，升温至 6070，反应 3 小时，反应结束后，采用磁分离，并用 G-2 漏斗过滤，冷冻干燥得黑色粉末状产物MNP-APTES 。23 MNP-PBLG的制备称取 0.4g MNP-APTES 产物，在含有 100mL 的无水 DMF 的反应安瓶中超声分散，将 1

6、.7g BLG-NCA 溶解在 60mL 的无水 DMF 中，通过注射进入反应安瓶中， 与 MNP-APTES 混合，在剧烈搅拌下，控温 28反应 72 小时，反应结束后，通过离心分离获得产物MNP-PBLG 。24 样品的性能及表征MNP-PBLG 纳米粒子的形貌通过场发射扫描电镜(Micrion FEI PHILIPS) 来分析观察；样品组成的热重分析由 TGA 7测试仪（ Perkin- Elmer）完成； FT-IR 光谱由 BIO-Rad Win-IR 型傅里叶红外光谱仪 分析测定。陈磊等：表面接枝疏水性聚氨基酸的新型磁纳米粒子制备与表征3 结果与讨论如图 1所示，本研究所制备的新型

7、磁纳米粒子为核壳型结构，中心为纳米粒子，表面为接枝聚合物刷 （polymer brush），接枝聚合物的密度可以通过表面的氨基含量调节，而链长可以通过投料比来控制。从图2 MNP-PBLG 的SEM图观察可知，该纳米粒子具有较好的分散性，未出现严重的团聚，粒径约为40 80nm。PBLGMNP图 1 MNP-PBLG 纳米粒子的结构示意图图 2 MNP-PBLG 纳米粒子的 SEM 图谱Fig 1 Schematic structure of MNP-PBLG nanoparticlesFig 2 SEM spectrum of MNP-PBLG nanoparticlesSample: ch

8、enleiSize: 5.0590 mgMethod: RampFile: D:Q500 TGAchenleimnp-pblg.001TGARun Date: 06-Nov-2007 14:48Instrument: TGA Q500 V6.5 Build 19670100261.73 C)MNP24.15% 1(1.222mg)651630%(ec)80n%a(tti60hg8.354% 2m3425ie363.29 C(0.4226mg)sWna1735rT28521542552925165060675.41 C21.40% 3MNP-PBLG(1.083mg)34425002004006

9、0080010004000350030002500200015001000500Temperature ( C)Universal V4.2E TA InstrumentsWavenumber cm-1图 3MNP 和 MNP-PBLG 纳米粒子的红外谱图图 4MNP-PBLG 纳米粒子的 TGA数据Fig 3 FT-IR spectra of MNP and MNP-PBLG nanoparticlesFig 4 TGA data of MNP-PBLG nanoparticles图3为MNP 与MNP-PBLG 的红外谱图，通过对比可知，引发聚合后的纳米粒子增加了 2925、2852cm-

10、1的亚甲基 C-H 伸缩振动吸收峰，以及 1735 cm-1处酯羰基和1650、1542 cm-1处酰胺羰基的振动吸收峰，初步说明PBLG 在磁纳米粒子上的接枝成功。图4为MNP-PBLG 的热失重数据图，可以看出该纳米粒子中有机组分约为54%。4 结 论利用共沉淀法制备磁纳米粒子 MNP ，并与硅烷偶联剂 APTES 反应，使其表面修饰上氨基官能团，进一步引发 BLG-NCA 开环聚合，从而制备了表面接枝聚谷氨酸苄酯的新型磁纳米粒子 MNP-PBLG 。该纳米粒子具有核壳型结构， 能够稳定在分散在 DMF 等溶剂中，粒径分布在 4080nm 之间，有望应用于靶向药物传递领域。参考文献：1 S

11、un Y, Ding X, Zheng Z, et al. J. Macromol.Rapid.Comm., 2007,28:346-351.2 Bao J, Chen W, Liu T, et al. J. ACS Nano, 2007, 4:293-298.3 Lu A, Salabas E, Sch th F. J. Angew. Chem. Int. Ed., 2007, 46:1222-1244.4 Liu X, Kaminski M, Chen H, et al. J. J. Control. Release., 2007, 119:52-58.5 Huh Y, Lee E, Le

12、e J, et al. J. Adv. Mater2007,. 19:31093112.6 Selim K, Ha Y, Kim S, et al. J. Biomaterials, 2007, 28:710716.7 Schmidt A. J. Macromol.Rapid.Comm., 2005,26:93-97.8 Philipse A, van Bruggen M, Pathmamanoharan C. J. Langmuir, 1994, 10:92-99.9 Yamaura M, Camilo R, Sampaio L, et al. J. J. Magn. Magn. Mater

13、., 2004, 279: 210-217.Preparation and Characterization of Novel magneticnanopaticles grafting hydrophobic poly(amino acids)CHEN Lei 1, LI Qiang-jun 1, JIANG Qi-bin 1, CHEN Xue-si 2 12Chinese Academy of Sciences, Changchun 130022, China)Abstract:Magnetic nanopaticles (MNP) were prepared viaa co-preci

14、pitationprocess, andits surfacewas functionalizedby silanizationreactionwith (3-aminopropyl)triethoxysilane(APTES).Then,themagneticnanopaticlesgraftinghydrophobicpoly(aminoacids)(MNP-PBLG)weresynthesizedbysurface-initiatedring-openingpolymerizationofN-carboxyanhydrideof-benzyl-L-glutamate(BLG-NCA)inDMF.Themorphologyandstructure information were characterized by the measure of FT-IR, TGA, SEM, etc. Prepared陈磊等：表面接枝疏水性