磺化聚n-苯基甘氨酸光熱材料及其制備方法與應用
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及光熱治療試劑，屬于生物醫用材料技術領域，具體涉及磺化聚N-苯基 甘氨酸光熱材料及其制備方法與應用。
【背景技術】
[0002] 光熱治療是在激光照射下，利用具有光熱轉換功能的材料，吸收近紅外光，將光能 轉換成熱能，產生高熱，進而實現對病變部位的治療。與傳統的手術、放療和化療等技術相 比，光熱治療具有過程簡便、無創或微創、并發癥少、恢復快、住院時間短等優勢，因而能有 效緩解患者病痛，提高患者治療效果。光熱治療所使用的近紅外激光的波長在700~1100 nm，具有幾厘米的組織穿透深度。現今，廣泛的光熱材料主要包括無機材料和有機材料，無 機納米材料主要包括，如不同的貴金屬(如金，銀，鉬)納米結構，碳納米，以及過渡金屬硫化 物或氧化物納米顆粒。盡管在臨床前的動物模型中都取得不錯的治療效果，但是這些無機 納米材料的不可生物降解性和潛在的長期毒性成為了納米藥物向臨床轉化的阻礙。由于存 在的這些問題，有機光熱試劑因其良好的生物相容性、光學穩定性、較高的光熱轉化效率使 其成為潛在的代替無機光熱劑的納米材料。
[0003] 聚N-苯基甘氨酸是一種類聚苯胺結構的高分子，與聚苯胺的區別在于，其側鏈上 帶有羧基官能團，能夠進行化學修飾改性。而聚苯胺是2011年由韓國Huh教授發現其通過與 聚乙二醇化的脂肪酸包覆實現水溶性后，可用于癌細胞的光熱消融治療(Yang，J. Choi， D. Bang, E. Kim, E.-K. Lim, H. Park, J.-S. Suh, K. Lee, K.-H. Yoo, E.-K. Kim, Y.-M. Huh, S. Haam. Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 441- 444.)之后陸續有研究 報道用F127(J. Zhou, Z. G. Lu, X. J. Zhu, X. J. Wang, Y. Liao, Z. F. Ma, F. Y. Li. Biomaterials 2013, 34, 9584-9592.)及透明質酸（B.-P. Jiang, L. Zhang, Y. Zhu, X.-C. Shen, S.-C. Ji, X.-Y. Tan, L. Cheng, H. Liang. J. Mater. Chem. B, 2015，3，3767-3776)等非共價復合得到水溶性聚苯胺納米粒進行光熱治療。然而，這些聚 苯胺復合納米粒子的功能化比較單一，如何進一步提高治療效果，降低光熱試劑的毒性是 需要解決的。因此，設計和開發功能多，生物相容性高，祀向性好的類聚苯胺基材料，引人關 注。

【發明內容】

[0004] 本發明的發明目的在于:針對上述存在的問題，提供一種磺化聚N-苯基甘氨酸光 熱材料及其制備方法與應用。本發明應用化學氧化法合成聚N-苯基甘氨酸(PGNP)納米粒 子，再通過磺化使聚N-苯基甘氨酸(SPGNP)具有良好的水溶性并研究其對特定癌變部位的 光熱治療效果。
[0005] 為了實現上述發明目的，本發明采用的技術方案如下： 磺化聚N-苯基甘氨酸光熱材料，所述光熱材料通過下述步驟制備得到： (1)聚N-苯基甘氨酸的制備:將N-苯基甘氨酸單體、過硫酸銨分別溶解于酸性溶液中， 控制溫度為0-5°C，往單體溶液中緩慢滴加過硫酸銨溶液，滴加完畢，反應2-1 Oh，之后升至 室溫反應12_36h，過濾并水洗、干燥，得聚N-苯基甘氨酸； (2)磺化聚N-苯基甘氨酸的制備:將聚N-苯基甘氨酸添加入1，2_二氯乙烷中，超聲分散 并攪拌，之后加熱至60~100°C，得到分散體系;將氯磺酸用1，2-二氯乙烷稀釋，并緩慢滴加 至上述分散體系，控制溫度為60~100°C，反應5~15h，之后過濾，將濾餅水解，再干燥即得所 述磺化聚N-苯基甘氨酸。
[0006]進一步地，在步驟（1)，所述N-苯基甘氨酸單體與過硫酸銨的加入量為等摩爾量， 所述酸性溶液為〇. 1-0.5M的出5〇4水溶液或者0.5-2M的HC1水溶液，所述反應的時間為0-5 °C下反應3-8h，室溫反應20-30h。為使反應進行的更加充分和徹底，以及易于控制，過硫酸 銨水溶液需要慢慢滴加，一般來說所述過硫酸銨水溶液滴加速度為:1~2 ml/min。
[0007 ]進一步地，為了確保產物質量，盡量減少其中殘剩的反應物，在步驟(1 )，所述水洗 為用蒸餾水洗三次;所述干燥為在40-60°C真空干燥48-96h。
[0008] 進一步地，在步驟(2)，所述分散體系中，聚N-苯基甘氨酸與1，2-二氯乙烷的摩爾 比=1: 550~750;所述聚N-苯基甘氨酸與氯磺酸的摩爾比=1:1.5~2.5;所述氯磺酸與稀釋氯 磺酸用1，2-二氯乙烷的摩爾比=1:15~25。
[0009] 進一步地，在步驟(2)，所述超聲時間為0.5~2 h，頻率為30~50KHZ。超聲處理的作 用是可以分開聚集的粒子，避免微細粒子被拋棄。
[0010] 進一步地，在步驟(2)，所述滴加速度為0.1~0.2mL/min;所述過濾為抽濾;所述水 解為將濾餅浸沒在80~100°C水中反應3~5 h;所述干燥為先真空旋干，再加入丙酮洗后過 濾，最后真空干燥。
[0011] 本發明還提供一種藥物組合物，包含至少一種藥學上可接受的載體和上述所述的 磺化聚N-苯基甘氨酸光熱材料。
[0012] 本發明還提供了上述所述的磺化聚N-苯基甘氨酸光熱材料和所述的藥物組合物 在制備抗腫瘤藥物的應用。
[0013] 進一步地，所述抗腫瘤藥物的劑型包括注射劑、口服劑、外用搽劑以及其它藥學上 的適宜劑型。
[0014] 更進一步地，所述腫瘤包括:黑色素瘤、宮頸癌、乳腺癌及結腸癌。
[0015] 在本發明的磺化聚N-苯基甘氨酸光熱材料的體系中，一方面，磺化聚N-苯基甘氨 酸作為光熱治療劑參與疾病的治療；另一方面，磺酸基的引入改善了聚N-苯基甘氨酸的水 溶性，增強了生物方面的應用，該水溶性納米材料在紅外光照射下可有效地有針對性地殺 死癌細胞。
[0016] 綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發明的有益效果是： (1) 該磺化聚N-苯基甘氨酸光熱材料的制備方法簡便，并通過磺酸基改善了聚N-苯基 甘氨酸的水溶性； (2) 本發明所得的聚N-苯基甘氨酸光熱材料可以在水體系中均勻分散并穩定存在至少 2個月以上； (3) 利用聚N-苯基甘氨酸光熱材料的光熱治療增強對癌細胞的殺傷率，在光熱治療、功 能材料、組織工程等方面有廣泛的應用前景。
【附圖說明】
[0017] 圖1為本發明的磺化聚N-苯基甘氨酸光熱材料水溶液的溫度隨光照時間變化圖； 圖2為本發明的磺化聚N-苯基甘氨酸光熱材料水溶液紫外吸收圖； 圖3為本發明磺化前后的聚N-苯基甘氨酸紅外圖； 圖4為在650 nm (1W)激光照射下SPGNP對B16及4T1作用24小時后細胞存活率圖； 圖5為在無光照下SPGNP對B16及4T1作用24小時后細胞存活率圖。
【具體實施方式】
[0018] 本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥 的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0019] 本說明書(包括任何附加權利要求、摘要）中公開的任一特征，除非特別敘述，均可 被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列 等效或類似特征中的一個例子而已。
[0020] 制備實施例1 (1)聚N-苯基甘氨酸的制備:將單體N-苯基甘氨酸（1.06 g，7 mmol)和氧化劑過硫酸銨 (1.60 g，7 mmol)分別溶解于0.1M的出5〇4中，冰浴，保持溫度為0_5°C，往單體溶液中滴加 氧化劑過硫酸銨溶液，滴加時間為2h。滴加完畢，冰浴繼續反應5h，升至室溫反應24h，停止 反應。過濾并用蒸餾水洗三次。50 °C真空干燥48h，得墨綠色固體，即為聚N-苯基甘氨酸。
[0021] (2)磺化聚N-苯基甘氨酸的制備:將聚N-苯基甘氨酸(0.5 g，0.3 mmol)添加入(15 mL，0.189mo 1) 1，2-二氯乙烷中，超聲分散并機械攪拌，超聲時間為1 h，頻率為40KHz;之后 加熱至80°C，得到分散體系;將(0.078 g，0.7 mmol)氯磺酸用（111^，0.0126111〇1)1，2-二氯乙 烷稀釋，并緩慢滴加至上述分散體系中（10 min)，控制溫度為80°C，反應10h，之后抽濾，將 濾餅浸沒在l〇〇°C水中反應4 h，再真空旋干，再加入丙酮洗后過濾，最后真空干燥即得所述 磺化聚N-苯基甘氨酸。
[0022] 制備實施例2 (1)聚N-苯基甘氨酸的制備:將單體N-苯基甘氨酸（1.06 g，7 mmol)和氧化劑過硫酸銨 (1.60 g，7 mmol)分別溶解于1 M的HC1中，冰浴，保持溫度為0-5°C，往單體溶液中滴加氧化 劑過硫酸銨溶液，滴加時間為2h。滴加完畢，冰浴繼續反應10h，升至室溫反應12h，停止反 應。過濾并用蒸餾水洗三次。