本發(fā)明屬于碳納米材料的制備技術領域，更具體地是涉及一種殼聚糖接枝檸檬酸的衍生物在水熱條件下合成具有熒光性質(zhì)的聚合物點的制備方法。

背景技術：

納米材料因其形貌大小可控，易于修飾、多功能化和高載藥量等優(yōu)點被廣泛應用于腫瘤成像、藥物遞送等領域。尤其在藥物遞送方面應用較多，如金納米粒、氧化硅納米粒和碳納米材料等無機納米粒子，以及膠束、脂質(zhì)體和樹狀分子等有機納米材料。然而，大多數(shù)藥物遞送系統(tǒng)不具有可示蹤性，進入細胞后，很難確定其在細胞內(nèi)的真正位置。殼聚糖接枝聚乙二醇分子鏈可通過超聲等方法制備成納米微球用于藥物載體已有大量文獻報道，但一般不具有示蹤性能。

碳納米熒光材料受到人們越來越多的關注，碳點通常是指尺寸粒徑小于10nm的碳粒子，主要包括碳點、石墨烯量子點、納米金剛石等，與傳統(tǒng)的有機染料和半導體量子點相比，碳點具有化學穩(wěn)定性、低毒性、生物相容性、易修飾性等諸多優(yōu)點。所以碳點有望取代重金屬的半導體量子點，在材料科學、生物化學、電子器件以及生物醫(yī)學等方面具有廣闊的應用前景。殼聚糖是由自然界中廣泛存在的甲殼素經(jīng)過脫乙酰作用得到的一種生物多糖類天然高分子，具有很好的成膜性、生物相容性和生物可降解性，被廣泛應用于生物醫(yī)學領域。因此，需要將具有藥物載體功能的殼聚糖接枝聚乙二醇聚合物制備成具有熒光示蹤性能的聚合物點材料。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個目的是解決傳統(tǒng)的殼聚糖接枝聚乙二醇聚合物不具有示蹤性能的問題，并提供一種無毒且有較好的熒光性能的藥物載體材料的制備方法。

為了實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點，提供了一種具有熒光示蹤性能的殼聚糖-聚乙二醇單甲醚嵌段共聚物聚合物點的制備方法，取N-檸檬酸化殼聚糖-g-聚乙二醇單甲醚、無水檸檬酸、N-2-羥基乙二胺，均分散于聚乙二醇400和去離子水的混合溶液中，進行反應，將反應后的產(chǎn)物用水透析，然后干燥，得到N-檸檬酸化殼聚糖-g-聚乙二醇單甲醚聚合物點。

優(yōu)選的是，反應溫度為180-230℃。

優(yōu)選的是，反應時間為3-6h。

優(yōu)選的是，每克N-檸檬酸化殼聚糖-g-聚乙二醇單甲醚需要的檸檬酸質(zhì)量為0.2-1g，需要的N-2-羥基乙二胺的體積為1-5ml，需要的聚乙二醇400的體積為2-5ml，需要的去離子水的體積為5-10ml。

優(yōu)選的是，所述N-檸檬酸化殼聚糖-g-聚乙二醇單甲醚的制備方法為：取殼聚糖-g-聚乙二醇單甲醚、檸檬酸、水攪拌6-12h，再加入等摩爾量的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽EDC與N-羥基丁二酰亞胺NHS，避光攪拌反應24-48h，將反應后的產(chǎn)物用水透析，干燥得到N-檸檬酸化殼聚糖-g-聚乙二醇單甲醚。

優(yōu)選的是，每克殼聚糖-g-聚乙二醇單甲醚需要的檸檬酸質(zhì)量為1-5g，需要的EDC摩爾量為0.01-0.05mol，需要的NHS的摩爾量為0.01-0.05mol，需要的去離子水的體積為50-100ml。

優(yōu)選的是，所述殼聚糖-g-聚乙二醇單甲醚的制備方法為：將殼聚糖溶于醋酸溶液中，加入聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酸酯后，通入氮氣，再加入硝酸鈰銨引發(fā)劑單體，在氮氣保護下于50-70℃反應8-12h，過濾，將濾液用氨水調(diào)節(jié)至中性，最后將濾液于水中透析，透析后干燥得到殼聚糖-g-聚乙二醇單甲醚。

優(yōu)選的是，每克殼聚糖需要的聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酸酯為0.5-1.5g，需要的硝酸鈰銨引發(fā)劑單體為0.004-0.06g。

優(yōu)選的是，干燥方法為冷凍干燥或者真空干燥，透析袋截留分子量為8000-14000Da。

優(yōu)選的是，分散后，加入銀粉、銻粉、鎘粉和鋅粉的混合物，其中銀粉、銻粉、鎘粉和鋅粉均為80-110目粉末，且所述銀粉、銻粉、鎘粉和鋅粉質(zhì)量比為1:1:1:2。

本發(fā)明至少包括以下有益效果：

(1)本發(fā)明利用殼聚糖同時作為合成碳點的碳源和鈍化劑制備熒光碳點材料，殼聚糖是由一種生物多糖類天然高分子，具有很好的生物相容性和生物可降解性，因此由此制備出來的碳點熒光材料生物相容性好，毒性低；

(2)本發(fā)明制備出的殼聚糖聚合物點具有熒光示蹤性能，且本身的水溶性較好，適于用于熒光成像，特別適合用于藥物載體材料；

(3)本發(fā)明發(fā)明的原料來源廣泛，價格低廉，制備方法簡單。

本發(fā)明的其它優(yōu)點、目標和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本發(fā)明的研究和實踐而為本領域的技術人員所理解。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例1制備的聚合物的X射線衍射圖，其中a為殼聚糖的X射線衍射圖，b為N-檸檬酸化殼聚糖-g-聚乙二醇單甲醚的X射線衍射圖，c為N-檸檬酸化殼聚糖-g-聚乙二醇單甲醚聚合物點的X射線衍射圖；

圖2是本發(fā)明實施例1制備的N-檸檬酸化殼聚糖-g-聚乙二醇單甲醚聚合物點的熒光激發(fā)與發(fā)射光譜；

圖3是本發(fā)明實施例1制備的N-檸檬酸化殼聚糖-g-聚乙二醇單甲醚聚合物點在不同激發(fā)波長下的發(fā)射光譜。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說明書文字能夠據(jù)以實施。

需要說明的是，下述實施方案中所述實驗方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法，所述試劑和材料，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑獲得。

實施例1：

(1)殼聚糖-g-聚乙二醇單甲醚(CS-g-mPEG)的合成

將1g殼聚糖和50ml質(zhì)量分數(shù)為2％的醋酸溶液中置于250ml三口瓶中，攪拌使殼聚糖溶于醋酸溶液中，再加入1.0g的聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酸酯，通入氮氣15min后加入0.008g的硝酸鈰銨引發(fā)劑，在氮氣保護下于60℃下反應8h，趁熱過濾，將濾液用氨水調(diào)節(jié)至中性，再將中和后的濾液轉(zhuǎn)移到透析袋(截留分子量為8000-14000Da)中在去離子水中透析3天，所得產(chǎn)物冷凍干燥即得殼聚糖-g-聚乙二醇單甲醚(CS-g-mPEG)。

(2)N-檸檬酸化殼聚糖-g-聚乙二醇單甲醚(CS-g-mPEG-CA)的合成

在三口瓶中加入1.0g CS-g-mPEG、1.0g檸檬酸和50ml去離子水中，機械攪拌6h，再加入0.04mol EDC與0.04mol NHS，避光攪拌反應24h，將反應后的產(chǎn)物轉(zhuǎn)移至透析袋(所選用透析袋截留分子量為8000-14000Da)中用去離子水透析3天，將透析后的產(chǎn)物冷凍干燥得到N-檸檬酸化殼聚糖-g-聚乙二醇單甲醚(CS-g-mPEG-CA)。

(3)N-檸檬酸化殼聚糖-g-聚乙二醇單甲醚聚合物點P(CS-g-mPEG-CA)Ds的合成

取1g上述CS-g-mPEG-CA、0.5g無水檸檬酸和1ml N-(2羥乙基)乙二胺于高壓反應釜的聚四氟乙烯內(nèi)膽中混合均勻，再將其分散于2ml聚乙二醇400和10ml去離子水的混合溶液中，于180℃反應6h，將反應后的產(chǎn)物用透析袋(所選用透析袋截留分子量為8000-14000Da)于去離子水中透析4天，所得產(chǎn)物置于冷凍干燥機中冷凍干燥即得N-檸檬酸化殼聚糖-g-聚乙二醇單甲醚聚合物點P(CS-g-mPEG-CA)Ds。

實施例2：

(1)殼聚糖-g-聚乙二醇單甲醚(CS-g-mPEG)的合成

將1g殼聚糖和50ml質(zhì)量分數(shù)為2％的醋酸溶液置于250ml三口瓶中，攪拌使殼聚糖溶于醋酸溶液中，加入0.8g的聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酸酯，通入氮氣15min后加入0.01g硝酸鈰銨引發(fā)劑，在氮氣保護下60℃反應8h，趁熱過濾，將濾液用氨水調(diào)節(jié)至中性，再將中和后的濾液轉(zhuǎn)移到透析袋(截留分子量為8000-14000Da)中在去離子水中透析3天，所得產(chǎn)物冷凍干燥即得殼聚糖-g-聚乙二醇單甲醚(CS-g-mPEG)。

(2)N-檸檬酸化殼聚糖-g-聚乙二醇單甲醚(CS-g-mPEG-CA)的合成

在三口瓶中加入1.0g上述合成的CS-g-mPEG、5g檸檬酸以及50mL去離子水，機械攪拌6h，之后加入0.02mol EDC與0.02mol NHS等摩爾，避光攪拌反應24h，將反應后的產(chǎn)物轉(zhuǎn)移至透析袋(所選用透析袋截留分子量為8000-14000Da)中用去離子水透析3天，將透析后的產(chǎn)物真空干燥得到N-檸檬酸化殼聚糖-g-聚乙二醇單甲醚(CS-g-mPEG-CA)。

(3)N-檸檬酸化殼聚糖-g-聚乙二醇單甲醚聚合物點P(CS-g-mPEG-CA)Ds的合成

取1g上述CS-g-mPEG-CA、0.5g無水檸檬酸和1ml N-(2羥乙基)乙二胺于高壓反應釜的聚四氟乙烯內(nèi)膽中混合均勻，并將其分散于2ml聚乙二醇400和10ml去離子水的混合溶液中，于180℃下反應6h，將反應后的產(chǎn)物用透析袋(所選用透析袋截留分子量為8000-14000Da)于去離子水中透析4天，所得產(chǎn)物置于冷凍干燥機中冷凍干燥即得N-檸檬酸化殼聚糖-g-聚乙二醇單甲醚聚合物點P(CS-g-mPEG-CA)Ds。

實施例3：

(1)殼聚糖-g-聚乙二醇單甲醚(CS-g-mPEG)的合成

將1g殼聚糖和50ml質(zhì)量分數(shù)為2％的醋酸溶液置于250ml三口瓶中，攪拌使殼聚糖溶于醋酸溶液中，加入1.2g的聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酸酯，通入氮氣15min后，加入0.048g硝酸鈰銨引發(fā)劑，在氮氣保護下于60℃下反應8h，趁熱過濾，將濾液用氨水調(diào)節(jié)至中性，再將中和后的濾液轉(zhuǎn)移到透析袋(截留分子量為8000-14000Da)中在去離子水中透析3天，所得產(chǎn)物冷凍干燥即得殼聚糖-g-聚乙二醇單甲醚(CS-g-mPEG)。

(2)N-檸檬酸化殼聚糖-g-聚乙二醇單甲醚(CS-g-mPEG-CA)的合成

在三口瓶中加入上述合成的CS-g-mPEG 1.0g、5g檸檬酸和50mL去離子水，機械攪拌6h后，加入0.02mol EDC與0.02mol NHS，避光攪拌反應24h，將反應后的產(chǎn)物轉(zhuǎn)移至透析袋(所選用透析袋截留分子量為8000-14000Da)中用去離子水透析3天，將透析后的產(chǎn)物真空干燥得到N-檸檬酸化殼聚糖-g-聚乙二醇單甲醚(CS-g-mPEG-CA)。

(3)N-檸檬酸化殼聚糖-g-聚乙二醇單甲醚聚合物點P(CS-g-mPEG-CA)Ds的合成

取1g上述CS-g-mPEG-CA、0.8g無水檸檬酸和1ml N-(2羥乙基)乙二胺于高壓反應釜的聚四氟乙烯內(nèi)膽中混合均勻，并將其分散于2ml聚乙二醇400和10ml去離子水的混合溶液中，在180℃下反應6h，將反應后的產(chǎn)物用透析袋(所選用透析袋截留分子量為8000-14000Da)于去離子水中透析3天，所得產(chǎn)物置于冷凍干燥機中冷凍干燥即得N-檸檬酸化殼聚糖-g-聚乙二醇單甲醚聚合物點P(CS-g-mPEG-CA)Ds。

實施例4：

(1)殼聚糖-g-聚乙二醇單甲醚(CS-g-mPEG)的合成

將1g殼聚糖和50ml質(zhì)量分數(shù)為2％的醋酸溶液置于250ml三口瓶中，攪拌使殼聚糖溶于醋酸溶液中，加入0.6g的聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酸酯，通入氮氣15min后，加入0.003g硝酸鈰銨引發(fā)劑，在氮氣保護下于60℃下反應8h，趁熱過濾，將濾液用氨水調(diào)節(jié)至中性，再將中和后的濾液轉(zhuǎn)移到透析袋(截留分子量為8000-14000Da)中在去離子水中透析3天，所得產(chǎn)物真空干燥即得殼聚糖-g-聚乙二醇單甲醚(CS-g-mPEG)。

(2)N-檸檬酸化殼聚糖-g-聚乙二醇單甲醚(CS-g-mPEG-CA)的合成

在三口瓶中加入上述合成的CS-g-mPEG 1.0g、3.5g檸檬酸和60mL去離子水，機械攪拌6h后，加入0.01mol EDC與0.01mol NHS，避光攪拌反應24h，將反應后的產(chǎn)物轉(zhuǎn)移至透析袋(所選用透析袋截留分子量為8000-14000Da)中用去離子水透析3天，將透析后的產(chǎn)物真空干燥得到N-檸檬酸化殼聚糖-g-聚乙二醇單甲醚(CS-g-mPEG-CA)。

(3)N-檸檬酸化殼聚糖-g-聚乙二醇單甲醚聚合物點P(CS-g-mPEG-CA)Ds的合成

取1g上述CS-g-mPEG-CA、0.3g無水檸檬酸和1ml N-(2羥乙基)乙二胺于高壓反應釜的聚四氟乙烯內(nèi)膽中混合均勻，并將其分散于3ml聚乙二醇400和6ml去離子水的混合溶液中，再加入0.1g銀粉、0.1g銻粉、0.1g鎘粉和0.2g鋅粉的混合物，其中銀粉、銻粉、鎘粉和鋅粉均為80-110目的粉末，開始升溫至200℃反應，在反應過程中每隔1h加入一次0.1g銀粉、0.1g銻粉、0.1g鎘粉和0.2g鋅粉的混合物，反應4h，反應完后離心過濾，將過濾得到的清夜用透析袋(所選用透析袋截留分子量為8000-14000Da)于去離子水中透析3天，所得產(chǎn)物置于冷凍干燥機中冷凍干燥即得N-檸檬酸化殼聚糖-g-聚乙二醇單甲醚聚合物點P(CS-g-mPEG-CA)Ds。

實施例5：

(1)殼聚糖-g-聚乙二醇單甲醚(CS-g-mPEG)的合成

將1g殼聚糖和50ml質(zhì)量分數(shù)為2％的醋酸溶液置于250ml三口瓶中，攪拌使殼聚糖溶于醋酸溶液中，加入1.4g的聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酸酯，通入氮氣15min后，加入0.028g硝酸鈰銨引發(fā)劑，在氮氣保護下于60℃下反應8h，趁熱過濾，將濾液用氨水調(diào)節(jié)至中性，再將中和后的濾液轉(zhuǎn)移到透析袋(截留分子量為8000-14000Da)中在去離子水中透析3天，所得產(chǎn)物冷凍干燥即得殼聚糖-g-聚乙二醇單甲醚(CS-g-mPEG)。

(2)N-檸檬酸化殼聚糖-g-聚乙二醇單甲醚(CS-g-mPEG-CA)的合成

在三口瓶中加入上述合成的CS-g-mPEG 1.0g、2g檸檬酸和100mL去離子水，機械攪拌12h后，加入0.05mol EDC與0.05mol NHS，避光攪拌反應48h，將反應后的產(chǎn)物轉(zhuǎn)移至透析袋(所選用透析袋截留分子量為8000-14000Da)中用去離子水透析3天，將透析后的產(chǎn)物真空干燥得到N-檸檬酸化殼聚糖-g-聚乙二醇單甲醚(CS-g-mPEG-CA)。

(3)N-檸檬酸化殼聚糖-g-聚乙二醇單甲醚聚合物點P(CS-g-mPEG-CA)Ds的合成

取1g上述CS-g-mPEG-CA、1g無水檸檬酸和5ml N-(2羥乙基)乙二胺于高壓反應釜的聚四氟乙烯內(nèi)膽中混合均勻，并將其分散于5ml聚乙二醇400和9ml去離子水的混合溶液中，再加入0.1g銀粉、0.1g銻粉、0.1g鎘粉和0.2g鋅粉的混合物，其中銀粉、銻粉、鎘粉、鋅粉均為80-110目的粉末，開始升溫至230℃反應，在反應過程中每隔1h加入一次0.1g銀粉、0.1g銻粉、0.1g鎘粉和0.2g鋅粉的混合物，反應3h，反應完后離心過濾，將過濾得到的清夜用透析袋(所選用透析袋截留分子量為8000-14000Da)于去離子水中透析3天，所得產(chǎn)物置于真空干燥機中真空干燥即得N-檸檬酸化殼聚糖-g-聚乙二醇單甲醚聚合物點P(CS-g-mPEG-CA)Ds。

N-檸檬酸化殼聚糖-g-聚乙二醇單甲醚聚合物點的表征：

圖1是本發(fā)明實施例1制備的聚合物的X射線衍射圖，其中a為殼聚糖(CS)的X射線衍射圖，b為N-檸檬酸化殼聚糖-g-聚乙二醇單甲醚(CS-g-mPEG-CA)的X射線衍射圖，c為N-檸檬酸化殼聚糖-g-聚乙二醇單甲醚聚合物點(P(CS-g-mPEG-CA)Ds)的X射線衍射圖。由圖1可以看出，殼聚糖在20°時出現(xiàn)了一個明顯的結(jié)晶峰，當檸檬酸化殼聚糖與聚乙二醇單甲醚丙烯酸酯發(fā)生接枝聚合反應后，產(chǎn)物在18°和24°處出現(xiàn)了兩個結(jié)晶峰，為聚乙二醇單甲醚聚合物所形成的結(jié)晶峰，這說明殼聚糖原有氨基氫原子被取代，聚乙二醇單甲醚和檸檬酸成功接枝到殼聚糖上，經(jīng)碳化處理后在18°和24°處的結(jié)晶峰峰仍然保留完整，這說明碳化處理后未破壞產(chǎn)物分子鏈的規(guī)整性，從而使結(jié)晶峰未發(fā)生變化。

圖2為N-檸檬酸化殼聚糖-g-聚乙二醇單甲醚聚合物點P(CS-g-mPEG-CA)Ds的熒光激發(fā)和發(fā)射光譜。圖3是通過在不同波長(280～420nm，間隔為20nm)的光激發(fā)P(CS-g-mPEG-CA)Ds得到的熒光發(fā)射圖譜，可以發(fā)現(xiàn)發(fā)射光譜范圍大致在400～550nm之間，表現(xiàn)為藍紫色的熒光，其中激發(fā)波長為360～380nm時熒光發(fā)射強度最強，在280～360nm時發(fā)射強度隨激發(fā)波長增長而增強，當激發(fā)波長超過380nm時熒光發(fā)射強度隨激發(fā)波長增加而減弱。

盡管本發(fā)明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領域，對于熟悉本領域的人員而言，可容易地實現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細節(jié)和這里示出與描述的圖例。