[发明专利]用于制备水溶性和高生物相容性金属纳米粒子的表面改性剂及制备和使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及化合物及其制备方法，尤其涉及一种用于制备水溶性和高生物相容性金属纳米粒子的表面改性剂及制备和使用方法。

背景技术

纳米粒子由于具有一系列优异下性质，如磁学性质、电学性质、机械性质、光学性质等，他们作为纳米材料在生物、物理、化学、医学等领域得到了越来越广泛的应用。人们已经发展了有机相和水相法制备纳米粒子的方法。在生物医学领域，包括药物缓释、基因传递、生物分子诊断和检测、生物分子分离、生物传感器等领域使用的纳米粒子，绝大多数都是在水溶液中进行使用的。而有机相中合成的纳米粒子外面包覆有大量的疏水性有机分子，不能直接与生物物质作用，所以要先将其表面进行修饰，制备成水溶性的纳米粒子。然而，在水溶液中直接合成的纳米粒子的稳定性通常都存在问题，纳米粒子的某些性质，包括稳定性、生物相容性也不理想。

为改善金属纳米粒子稳定性和生物相容性，人们进行了一系列尝试。在纳米粒子表面包覆二氧化硅薄层，得到金属纳米粒子为核二氧化硅为壳的复合纳米粒子，赋予纳米粒子良好的水中稳定性和化学惰性；用壳聚糖、聚氧乙烯等大分子对金属纳米粒子进行稳定，能增进纳米粒子的水溶性和生物相容性。但是这些改性方法都会显著增加纳米粒子的尺寸，对纳米粒子本体性质造成影响。如何通过小分子化合物对金属纳米粒子进行稳定，获得单分子层稳定的、具有水溶性、稳定的、抗凝血性和生物相容性的金属纳米粒子，成为金属纳米粒子在生物医学领域应用中的关键问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种用于制备水溶性和高生物相容性金属纳米粒子的表面改性剂及制备和使用方法。

用于制备水溶性和高生物相容性金属纳米粒子的表面改性剂是一种小分子化合物，该化合物由三部分构成，包括用于与金属纳米粒子相结合的功能基A，中间间隔臂B，及末端磷酸胆碱功能基C，所说的与金属纳米粒子相结合的功能基A为巯基、氨基或氰基，中间间隔臂B是选自以以下化学式(I)～(III)表示的化学基团：

其中n＝1～30。

所述的金属纳米粒子为金纳米粒子、银纳米粒子、铂纳米粒子或钯纳米粒子，由金、银、铂或钯金属元素制备的二元或多元金属纳米粒子。

用于制备水溶性和高生物相容性金属纳米粒子表面改性剂的制备方法包括如下步骤：

1)将10克一端含功能基A，另一端含羟基的间隔臂B溶解于10～10

0毫升四氢呋喃；

2)加入1～20毫升2-氯-2-氧合-1，3，2-二氧磷杂环戊烷)，10～50毫升三乙胺，-20～0摄氏度下反应1～10小时；

3)过滤除去生成的三乙胺盐，滤液减压除去溶剂，得到反应中间产物；

4)将反应中间产物溶解于已腈，加入10～100毫升三甲胺，在40～100摄氏度下反应1～10小时，获得表面改性剂。

用于制备水溶性和高生物相容性金属纳米粒子表面改性剂的使用方法包括如下步骤：

1)将金属纳米粒子分散于水中，按金属纳米粒子和表面改性剂的摩尔比为1∶500～1∶5×10⁷的比例加入表面改性剂，搅拌下使之充分混合，使表面改性剂吸附在金属纳米粒子上；

2)在搅拌下充分反应后，在1000～8000转/分高速下离心，将表面改性剂包覆的纳米粒子与多余的表面改性剂分离；

3)洗涤3～5次后，将表面改性剂包覆的纳米粒子重新溶解于水或缓冲溶液中。

用于制备水溶性和高生物相容性金属纳米粒子表面改性剂的使用方法包括如下步骤：

1)将金属纳米粒子分散于有机溶剂中，按金属纳米粒子和表面改性剂的摩尔比为1∶500～1∶5×10⁷的比例加入表面改性剂，搅拌下使之充分混合，使表面改性剂吸附在金属纳米粒子上；

2)在搅拌下充分反应后，向溶液中加入水，剧烈搅拌，使表面改性剂包覆的纳米粒子转移到水相中；

3)用有机溶剂清洗数次后，在1000～8000转/分高速下离心；

4)最后，将表面改性剂包覆的金属纳米粒子重新溶解于水或缓冲溶液中。

所述的有机溶剂为甲苯、苯、二氯甲烷、三氯甲烷、环己烷、乙醚、乙酸乙酯、丙酮、丁酮、乙腈或石油醚。

本发明与现有技术相比具有的有益效果：

1)表面改性剂具有良好的生物相容性；

2)表面改性剂化学结构稳定，能适应人体的内环境；

3)表面改性剂既可以用于对水相分散的金属纳米粒子进行修饰改性，又可以对油相分散的金属纳米粒子进行修饰改性；