一种偶氮苯/cb[7]/聚多巴胺复合物制备及在光热肿瘤治疗方面的应用
阅读说明：本技术 一种偶氮苯/cb[7]/聚多巴胺复合物制备及在光热肿瘤治疗方面的应用 (Preparation of azobenzene/CB [7 ]/polydopamine compound and application in photothermal tumor treatment ) 是由 程红波 文簙锌 赵静 胡陈燕 于 2021-07-20 设计创作，主要内容包括：一种偶氮苯/CB[7]/聚多巴胺复合物制备及在光热肿瘤治疗方面的应用,属于生物医药技术领域。吡啶离子化的偶氮苯化合物Azo结构式如下：将4,4’-二羟基偶氮苯溶解后加入1,3-二溴丙烷,在碳酸钾的作用下反应合成4,4’-二(3-溴丙氧基)偶氮苯,该物质经纯化后继续与吡啶反应得到吡啶离子化的偶氮苯化合物Azo。然后制备正电荷偶氮苯与CB[7]的组装体,最后加入多巴胺进行聚多巴胺的包覆,得到偶氮苯/CB[7]/聚多巴胺复合物。葫芦脲与偶氮苯分子的组装形貌,并以该形貌为核心,原位负载上聚多巴胺,使其具有良好的光热性能,达到治疗肿瘤的目的。(Azobenzene/CB [7]]Preparation of polydopamine compound and application thereof in photothermal tumor treatment, belonging to the technical field of biological medicine. The pyridine-ionized azobenzene compound has the following structural formula:)
技术领域
本发明涉及一种组装体生物光热材料的制备方法及其应用，尤其是涉及聚多巴胺应用于肿瘤光热治疗，属于生物医药技术领域。
背景技术
随着生物医学的不断发展，越来越多种类的疾病被发现，近年来，肿瘤的发病率也越来越高，因此肿瘤的诊断和治疗成了世界的一大难题。目前有很多方法治疗肿瘤，比如做手术、化疗、放疗等，但这些方法治疗效果和带来的副作用仍然让人头疼，而纳米材料应用于光热治疗是具有前景的治疗手段，同时光热材料大多能够进行光声成像，有利于肿瘤部位的治疗可视化。
超分子化学是20世纪末期兴起的新化学分支，最早在Leign等科学家所提出的主客体化学下奠基成型，后经Stoddart、Feringa等人补充，在目前形成了涵盖各种分子间作用以及分子间机械互锁机制的一大重要研究学科，其概念被广泛运用在材料化学、生物化学、环境化学等诸多领域。主客体化学是超分子化学领域中最重要的分支，主要研究具有空腔内含结构的主体与分子尺度合适的客体之间的相互作用机制。目前最成熟的主客体相互作用机制为大环化学作用机制，主要包括环糊精、葫芦脲、杯芳烃等大环囊腔结构与多种小分子的互锁嵌合，这些作用模式为诸多智能材料的设计提供了新的思路与方向。
在以上两个背景的基础上，我们采用在超分子组装的有机整体的表面，选取聚多巴胺包覆的方法提高材料的生物相容性和光热稳定性，这种简单易于操作的方法就能得到光热效果良好的材料。
发明内容
本发明的目的在于以超分子组装体为基体，将其加工制备成为一种复合光热材料的方法及其应用。
本发明的一个目的是提供一种吡啶离子化的偶氮苯化合物Azo及其制备方法。
本发明的另一个目的是提供一种正电荷偶氮苯与CB[7]的组装体及制备方法。
本发明的第三个目的是提供一种正电荷偶氮苯/CB[7]/聚多巴胺形成的复合物。制备及其应用。
是通过以下方法技术实现的：
一种吡啶离子化的偶氮苯化合物Azo，其特征在于，化合物结构式如下：
吡啶离子化的偶氮苯化合物Azo的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将4,4'-二羟基偶氮苯溶解后加入1,3-二溴丙烷，在碳酸钾的作用下反应合成4,4'-二(3-溴丙氧基)偶氮苯，该物质经纯化后继续与吡啶反应得到吡啶离子化的偶氮苯化合物Azo。
本发明提供了一种正电荷偶氮苯与CB[7]的组装体的制备方法，包括如下步骤：
首先配制Tris-盐酸缓冲液，并用氢氧化钠溶液调节pH为7-9，最优为pH8.5，在该溶液体系中加入1eq.的吡啶离子化的偶氮苯化合物Azo充分溶解，随后加入0.5-1.5eq.(优选1eq)葫芦脲[7]，摇匀，超声30分钟，得到纤维状形貌的正电荷偶氮苯与CB[7]的组装体。
一种正电荷偶氮苯/CB[7]/聚多巴胺形成的复合物的制备方法，本发明利用多巴胺的粘附性，在碱性环境下，粘附在纤维状组装体上的多巴胺逐步聚合；具体步骤如下：
首先配制Tris-盐酸缓冲液，并用氢氧化钠溶液调节pH为7-9，最优为pH8.5，在该溶液体系中加入1eq.的吡啶离子化的偶氮苯化合物Azo充分溶解，随后加入0.5-1.5eq.(优选1eq)葫芦脲[7]，摇匀，超声30分钟；在上述溶液中加入0.5-3eq.(优选2eq)的多巴胺，用磁子搅拌，室温搅拌至少5小时，结束反应，将反应体系离心，去除上清，直至上清液无明显棕色为止；随后将其用超滤管(优选用100kD的超滤管以10000rpm的转速)超滤，弃去上清，用去离子水清洗得到产物。此即本发明所述的聚多巴胺包覆的具有光热效果的球状组装体，同时，可以通过改变单体多巴胺的用量、合成溶液的pH以及使其氧化自聚合的时间长短来控制组装体外层聚多巴胺壳层的厚度从而改变材料尺寸。
众所周知，葫芦脲分子是一类具有空腔，能和一些环状分子配合形成组装体，本发明旨在提供一种新型葫芦脲与偶氮苯分子的组装形貌，并以该形貌为核心，原位负载上聚多巴胺，使其具有良好的光热性能，达到治疗肿瘤的目的，因此可作为制备治疗肿瘤的试剂或装置。
本发明的优点：
通过上述方法合成的聚多巴胺包覆的光热试剂，由于多巴胺是人体内本身能够产生合成的，则聚多巴胺与人体的相容性会比较好，这意味着该材料具有生物相容性好、光热效果优良等特点，聚多巴胺在近红外具有良好吸收，在808nm的激发下，可以产生良好的光热效果，3min内能从室温升高温度至60℃左右，同时其独特的形貌结构也使其具有形貌结构变化的潜力，如已被报道的体内的谷胱甘肽可以使聚多巴胺剥离，而裸露出的纤维状组装体会激活体内免疫，从而达到在自身免疫杀死癌细胞的效果。
附图说明
图1a为吡啶离子化的偶氮苯化合物Azo结构示意图，b为葫芦脲[7]的结构示意图，c为Azo和葫芦脲[7]组装的结构示意图。
图2上图为2mmol偶氮苯的核磁图谱，下图为Azo和葫芦脲[7]组装结构的核磁图谱；
图3a为Azo紫外吸收图，b为Azo和葫芦脲组装体紫外吸收图，c为组装体不同pH下合成的负载聚多巴胺的紫外吸收图；
图4为组装体负载聚多巴胺的光热曲线；
图5a为Azo和葫芦脲[7]组装体的透射电镜TEM的照片，b为组装体负载聚多巴胺的透射电镜TEM的照片。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
实施例1
吡啶离子化的偶氮苯化合物Azo的制备：将4,4'-二羟基偶氮苯1eq.溶解于100mLTHF后加入1eq.1,3-二溴丙烷，加入1eq.碳酸钾，将反应混合物加热回流24h，旋蒸除去溶剂，柱纯化得到4,4'-二(3-溴丙氧基)偶氮苯，，产物溶于30mL DMF，滴加1eq.的吡啶，加热至90℃下回流24小时，过滤沉淀物并用乙腈洗涤。将固体完全溶解在少量去离子水中，并加入浓缩的NH4PF6水溶液，直至未观察到进一步的沉淀，滤出沉淀物，用水洗涤，得到六氟磷酸盐。将该抗衡离子与四甲基溴化铵交换为Br-黄色固体得到吡啶离子化的偶氮苯化合物Azo。
将5～12mg,最优为8mg的吡啶离子化的偶氮苯化合物Azo溶解于0.5mL重水中进行核磁共振氢谱(H NMR)测试，如图2中上图即Azo对应的图所示。发现其共出现8组峰(a-h)，分别对应分子结构中的a-h各组氢，经积分后，其积分面积比与各个对应的氢数量比基本一致。同时发现偶氮苯分子会在水溶液中自发互变产生2中Azo对应的右侧的结构，其氢化学位移分别对应图中的e’,g’,h’。
实施例2
Azo与CB[7]的组装体的制备：首先配制Tris-盐酸缓冲液，并用氢氧化钠溶液调节pH为8.5，在该溶液体系中加入1eq.的吡啶离子化的偶氮苯化合物Azo充分溶解，随后加入1eq葫芦脲[7]即胍7，摇匀，超声30分钟，得到纤维状形貌的Azo与CB[7]的组装体。
将5～12mg,最优为8mg的吡啶离子化的偶氮苯化合物Azo与胍7的组装体溶解于0.5mL重水中进行核磁共振氢谱(H NMR)测试，如图2中下图所示。发现其共出现11组峰(a-h，A-C)，分别对应偶氮苯分子结构中的a-h各组氢与胍7分子中A-C各组氢，经积分后，其积分面积比与各个对应的氢数量比基本一致。其中，胍7与偶氮苯的比例约为1.4:1，胍7略过量。相比于偶氮苯自身的H NMR谱图，超分子组装体中的a-c三组峰化学位移出现了显著的上升，而f-h三组峰化学位移出现了显著的降低，这与胍7对于吡啶环与碳链的作用结果一致，表明超分子配合物已经形成。
取浓度为30μM的Azo水溶液3mL，紫外吸收测试得到的吸收曲线如图3中a所示；30μM组装体即Azo与胍[7]为1：1组装体，为了保证Azo完全被组装，可使胍[7]稍微过量，该组装体水溶液3mL，组装体紫外吸收测试得到的吸收曲线如图3中b所示，对紫外曲线用origin进行傅里叶分峰处理，可以得到三个峰，对其紫外吸收峰的位置进行分析，可以知道图3中a中，314nm出处的吸收对应苯环，其相对峰高是0.27，峰面积是31.3；361nm处的吸收对应偶氮键，相对峰高是0.26，峰面积是35.5；413nm处的吸收对应吡啶，相对逢高是0.12，峰面积是33.2；图3中b中上述三种化学基团的吸收位置、相对峰高、峰面积分别为316nm、0.24、27.7；365、0.20、22.3；397、0.18、49.9。通过对比可以发现，吡啶环的峰被增强，而苯环和偶氮键被抑制，说明吡啶环被偶氮苯包裹形成组装体。图3中c是上述图3中a、b以及浓度为200μg/mL的三个不同pH分别是7.5、8.0、8.5的组装体紫外吸收图谱，其中最优为8.5的紫外吸收图谱，可以看到pH8.5的@PDA的吸收值最大，并且其吸收从200nm～900nm均有广泛吸收，这也证明了其光热潜能。
实施例3
偶氮苯/CB[7]/聚多巴胺形成的准轮烷复合物的制备：在实施例2Azo与CB[7]的组装体的溶液中加入2eq.的多巴胺，用磁子搅拌，室温搅拌至少5小时，结束反应，将反应体系离心，去除上清，直至上清液无明显棕色为止；随后将其用超滤管(优选用100kD的超滤管以10000rpm的转速)超滤，弃去上清，用去离子水清洗得到产物pH为8.5的溶液中合成上述偶氮苯/CB[7]/聚多巴胺复合物记为@PDA复合物，并冻干得到@PDA复合物粉末状固体，将该粉末配置成500μg/mL的溶液，取1mL组装体溶液，用功率为1W/cm2的808激光器照射溶液体系3min，每30s间隔测试一个温度，体系在3min内最高能升到60℃左右，表明该组装体有很好的光热性能。
如图5所示，以30μM的的组装体体系制备透射电镜观察样品，取一滴于300目铜网上，用滤纸吸走多余液体，用清水润洗两次，制样完毕，观察得图5中a所示的纤维状照片，同理可制得@PDA的透射电镜，观察得图5中b所示的透射电镜照片。
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