[发明专利]一种基于两性离子的硫化氢驱动纳米马达及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种基于两性离子的硫化氢驱动纳米马达及其制备方法和应用，该纳米马达主要由磺酸基甜菜碱类两性离子单体与L‑半胱氨酸反应，在引发剂引发下与交联剂聚合形成的纳米粒子。本发明的纳米马达可利用胱硫醚β合成酶催化L‑半胱氨酸产生硫化氢，硫化氢气体分子作为推动力驱动纳米粒子运动，同时纳米马达结构中的二硫键可在还原型谷胱甘肽作用下断裂，纳米马达被降解为低分子量的聚合物片段，可通过肝脏和肾脏的代谢作用被清除人体。本发明的基于两性离子的硫化氢驱动纳米马达制备方法简单高效，使用方便，具有优异的生物相容性、肿瘤微环境响应性和抗非特异性蛋白质粘附行为，在生物医药领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于新型生物纳米材料，具体涉及一种基于两性离子的硫化氢驱动纳米马达及其制备方法和应用。

背景技术

微纳米马达因具有将光、热、声、化学等形式的能量转化为动能的特性，受到研究人员的广泛关注。目前，微纳米马达种类繁杂，按照驱动方式不同可将其分为以下三类：化学类微纳米马达(以过氧化氢、尿素、水等为燃料与微纳米马达基材中的催化剂或活泼金属发生化学反应，产生氧气、氨气、氢气等气体驱动微纳米马达)；物理类微纳米马达(通过外界物理刺激，如磁场，超声波，光照等驱动微纳米马达)；生物类微纳米马达(依靠细菌，精子等均有运动性能的活性生物单位驱动微纳米马达)。

其中，化学类微纳米马达凭借其较高的生物安全性和优异的治疗效果被广泛研究。但目前的化学类微纳米马达多产生氢气、氨气或金属氢氧化物等无用或甚至毒性物质，累积在体内无法分解的纳米粒子也会带来一定的器官毒性，对人体造成二次伤害。目前，参照生物细胞自身代谢过程设计的可降解化学纳米马达鲜有报道。因此，一种新型可降解仿生纳米马达亟待开发。

发明内容

发明目的：针对现有技术存在的问题，本发明提供一种新型可降解、生物相容性好的基于两性离子的硫化氢驱动纳米马达。

本发明还提供基于两性离子的硫化氢驱动纳米马达的制备方法和应用。

技术方案：为了实现上述目的，本发明所述一种基于两性离子的硫化氢驱动纳米马达，所述纳米马达主要由磺酸基甜菜碱类两性离子单体与L-半胱氨酸反应，在引发剂引发下与交联剂聚合形成的纳米粒子。

其中，所述磺酸基甜菜碱类两性离子单体为链端各含有一个双键的磺酸基甜菜碱，其烷基链碳原子数目可为8-18个。本发明中的磺酸基甜菜碱类两性离子单体包含不同烷基链的磺酸基甜菜碱类两性离子，优选以[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵作为典型单体进行合成。

其中，所述交联剂为含有二硫键的双键交联剂。具体可为N,N'-双丙烯酰胱胺等。

其中，所述引发剂为油溶性偶氮类引发剂，包括偶氮二异丁腈，偶氮二异庚腈或者偶氮二异丁酸二甲酯。

其中，所述纳米马达以L-半胱氨酸为燃料，以肿瘤细胞环境中的胱硫醚β合成酶催化L-半胱氨酸产生的硫化氢气体分子为动力源，推动纳米马达的运动；所述纳米马达的二硫键在还原型谷胱甘肽作用下断裂，纳米马达可降解为低分子量的聚合物片段。

本发明所述的基于两性离子的硫化氢驱动纳米马达的制备方法，包括如下步骤：

(1)将磺酸基甜菜碱类两性离子单体在氯化亚砜中反应，分离纯化后得到磺酰氯基甜菜碱单体；

(2)将步骤(1)中得到的磺酰氯基甜菜碱单体溶解于二氯甲烷中，加入L-半胱氨酸，超声分散，反应得到纳米马达聚合单体；

(3)将步骤(2)反应得到的聚合单体，溶解于乙腈中，加入交联剂和引发剂，反应后离心洗涤，冷冻干燥得到最终产物基于两性离子的硫化氢驱动纳米马达。

其中，步骤(1)所述磺酸基甜菜碱类两性离子单体与氯化亚砜的质量比为1：100-1：200，室温过夜反应。