[发明专利]一种两性离子共价有机聚合物/二氧化钛纳米复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种两性离子共价有机聚合物/二氧化钛纳米复合材料及其制备方法和应用。本发明通过一锅法反应制备卟啉基共价有机聚合物(COP)，然后修饰两性离子，进一步地，将两性离子卟啉基共价有机聚合物与黑色锐钛矿相二氧化钛混合组装成纳米复合药物。本发明通过采用水溶性优异的聚乙二醇和两性离子基团来修饰COP纳米载体，可改善亲水性，并赋予COP防污性能。同时，本发明制备的黑色锐钛矿相TiO_2‑x纳米晶体可以改善光敏剂的光活性以加宽其对可见光、NIR的光学响应区域，从而增强对长波的吸收以实现更深的穿透力并提高PDT功效。本发明所述纳米复合药物具有负载率高、暗毒性小、光动力效应强、进入细胞后可生物降解等优点。

技术领域

本发明属于聚合物和无机物复合材料领域，涉及一种用于增强光动力治疗的两性离子共价有机聚合物/二氧化钛纳米复合材料及其制备方法和应用，具体涉及一种两性离子共价有机聚合物及其制备方法、利用简单易得的原料制备二氧化钛的方法、以及两性离子修饰的共价有机聚合物复合纳米粒子及其制备方法和应用。

背景技术

全球2020年全球估计有9958133例癌症死亡(数据来源于世界卫生组织的2020年全球最常见癌症死亡及占比。Latest global cancer data:cancer burden rises to19.3million new cases and 10.0million cancer deaths in 2020,The Latest GlobalCancer Burden Report in 2020,https://www.iarc.fr/faq/latest-global-cancer-data-2020-qa/)。癌症已成为世界上威胁生命安全的疾病之一，在过去的几十年中，人们已经做出了巨大的努力来治疗这种严重的疾病。但是，化疗耐药性和放疗耐药性等癌症耐药性降低了癌症的治疗效果。光动力治疗(PDT)作为一种具有特异性和非侵入性的癌症疗法，已被引入临床试验中，其可通过克服耐药性以改善癌症的治疗效果，并减少药物给身体和精神带来的疼痛之类的副作用。

近年来，纳米尺寸共价有机聚合物(COP)因具有多孔结构、比表面积大等优异特性而可作为潜在的纳米医学平台，且已被用作一类载药量高的新型药物载体而受到广泛关注。通过合理选择纳米尺寸共价有机聚合物(COP)的有机组成部分(如卟啉基团)，可制备得到具有不同化学、物理特性和功能性的新型纳米尺寸共价有机聚合物(COP)，以应用于癌症治疗。然而现有大多数合成的COP由于亲水性较差、分散性有限，因而不能直接通过静脉注射入体内以实现癌症治疗。尽管专利CN106519210B和CN106344929B分别将氨基封端的聚乙二醇、羧基封端的聚乙二醇引入共价有机聚合物以获得水溶性和生物相容性良好的纳米颗粒，但是它们只是简单地对乳腺癌细胞进行了光动力学治疗研究，而对克服癌症耐药性方面完全没有涉及。

此外，半导体光催化剂TiO₂因其出色的光稳定性和紫外线(200-400nm)辐射诱导的光毒性，使其可以用作PDT光敏剂。为了拓宽二氧化钛的应用条件、并消除治疗过程中紫外线对人体产生的危害，科学家们试图通过减少光生电子和空穴的快速结合以提高TiO₂的光电转换效率(进而促使活性氧物种的形成和诱导对癌细胞的毒性)，并探索将其应用于可见光(400-700nm)或近红外光(NIR，700-1700nm)诱导PDT的有效方法。然而，现有很多合成TiO₂或通过金属元素掺杂TiO₂的方法均存在合成方法复杂、步骤繁琐的技术问题。

为解决癌症治疗的耐药性问题，纳米复合载药递送策略受到了广泛关注。然而目前尚未有二氧化钛应用于COP复合载药体系的专利和文献报道。如何提供一种亲水性优异、生物相容性好和/或可增强药物对癌细胞的光动力学治疗效果，尤其是增强对耐药癌细胞的治疗效果的复合药物，成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

为了改善上述技术问题，本发明提供一种两性离子修饰的聚合物(简写为TFPC)，所述聚合物为两性离子修饰的卟啉基共价有机聚合物(简写为TFP)，所述TFP具有如式I所示结构：