一种虾青素复合材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及脑卒中药物制备技术领域。更具体地，涉及一种虾青素复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

卒中是中老年常见的急性脑血管病，其中缺血性脑卒中约占患者总数的80％，并具有高发病率、高死亡率、高致残率等特点。在时间窗内快速进行血管再通、实现血运重建、挽救缺血半暗带是缺血性脑卒中治疗的关键。但是研究表明，决定缺血区神经细胞命运的不仅仅是缺血，更重要的是缺血后再灌注产生的一系列生化反应，即所谓的缺血性级联反应。缺血后级联反应是一个复杂、多途径、多因素的过程，涉及多种病理机制，各种机制互相作用。其中氧化应激反应引起的损伤不容忽视，大量活性氧(ROS)的产生，例如过氧化氢(H

虾青素，是从虾、蟹等水产品中提取出一种紫红色结晶。作为一种非维生素A原的类胡萝卜素，虾青素在动物体内不能转变为维生素A，但具有与类胡萝卜素相同的抗氧化作用，它淬灭单线态氧和捕捉自由基的能力比β-胡萝卜素高10余倍，比维生素E强100多倍。虾青素的抗氧化性、着色性、增强机体免疫力的特性，已被广泛认可。美国等国家已允许作为食品添加剂应用于生产，作为天然产物，有着广阔的发展前景。单虾青素不稳定，在体内易分解，在脑部富集程度差。如何能更好的将虾青素用于脑卒中药物的制备中，以更好的发挥其作用一直是本领域技术人员致力于研究的方向之一。

发明内容

基于以上事实，本发明的目的在于一种虾青素复合材料及其制备方法和应用，以使得虾青素能更好的用于脑卒中药物的制备中，且更好的发挥其作用。

一方面，本发明提供一种虾青素复合材料，所述复合材料的结构中，包含锰铝水滑石纳米片，以及负载在所述锰铝水滑石纳米片层板表面的虾青素。

本技术方案中，虾青素均匀的分布在锰铝水滑石纳米片的层板上。该锰铝水滑石纳米片层板由锰铝双金属组成，层板表面带有丰富的羟基及正电荷，层间带有负电荷，可以负载多种小分子。

本技术方案中，所述复合材料的形貌与锰铝水滑石纳米片无明显差异。

进一步地，所述虾青素与锰铝水滑石纳米片的质量比为0.5-5。示例性的，所述虾青素与锰铝水滑石纳米片的质量比为1:0.2～1:1、1:0.2～1:0.5、1:0.2～1:0.25、1:0.2～1:0.4、1:0.25～1:1、1:0.25～1:0.5、1:0.25～1:0.4、1:0.3～1:1、1:0.3～1:0.5、1:0.3～1:2等。

进一步地，所述锰铝水滑石纳米片的尺寸为50nm-150nm。示例性的，包括但不限于50-120nm、80-120nm、100nm等。

进一步地，所述虾青素复合材料的尺寸为50nm-200nm。示例性的，包括但不限于50-180nm、90-180nm、150nm等。

进一步地，所述锰铝水滑石纳米片中，锰与铝的摩尔比为(1～2):1。示例性的，包括但不限于为(1～1.5):1、(1.21～1.5):1、1.4:1等。

又一方面，本发明提供如上所述的虾青素复合材料的制备方法，包括如下步骤：

提供锰铝水滑石纳米片；

将所述锰铝水滑石纳米片与模板剂混匀后，再加入虾青素溶液中，避光条件下搅拌、离心、洗涤、干燥得到所述虾青素复合材料。

进一步地，所述锰铝水滑石纳米片可通过本领域常规方法制备得到。或者，所述锰铝水滑石纳米片的制备包括如下步骤：

将硝酸锰、硝酸铝、以及碱性物质与碳酸钠的混合溶液同时加入含有聚乙二醇和硝酸钠的水溶液中，反应，得到锰铝水滑石纳米片。

进一步地，所述碱性物质选自氢氧化钠。

进一步地，所述反应的温度为30-100℃，时间为1-6h，所述反应在搅拌条件下进行。

进一步地，所述聚乙二醇和硝酸钠的水溶液中聚乙二醇的质量百分含量为20-30％，优选为25％。所述聚乙二醇可作为模板剂限制材料尺寸大小，硝酸钠可促进层板合成。

进一步地，所述模板剂选自甲酰胺、透明质酸钠、壳聚糖、纤维素、吐温或聚乙二醇中的一种或两种。

进一步地，所述虾青素溶液中的溶剂为DMSO。

又一方面，本发明提供如上所述的虾青素复合材料在制备脑卒中药物中的应用。

本发明中使用的各种原料，如无特殊说明，均可市售购买得到或通过本领域常规手段获得。

本发明的有益效果如下：

本发明提供的复合材料中，锰铝水滑石纳米片上中锰具有良好的抗氧化活性，铝具有高的生物安全性，将虾青素负载在所述锰铝水滑石纳米片上，在遇到大量ROS时，Mn元素通过Mn(Ⅱ)、Mn(Ⅲ)的转变提供质子，将ROS转换为无毒的H

本发明提供的复合材料的制备方法中，以锰铝水滑石纳米片为模板，通过负载，一步法制备得到虾青素/锰铝水滑石纳米片复合材料。该方法工艺简单，能耗少，设备要求低，环境友好。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出为实施例1合成的锰铝水滑石纳米片复合材料的透射电镜图。

图2示出实施例1合成的虾青素/锰铝水滑石纳米片复合材料的透射电镜图。

图3示出实施例1合成的虾青素/锰铝水滑石纳米片复合材料的红外吸收光谱。

图4示出实施例1合成的虾青素/锰铝水滑石纳米片复合材料对超氧阴离子清除效果的电子自旋共振图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

实施例1

一种虾青素/锰铝水滑石纳米片复合材料的制备，步骤如下：

1)将0.79g六水合硝酸锰和0.75g九水合硝酸铝溶于100mL水中，混合均匀为A液；将0.034g硝酸钠溶于含有25％聚乙二醇的40ml水中，混合均匀为B液；将1g氢氧化钠，0.1g碳酸钠溶于100ml水中，混合均匀为C液；在80℃水浴搅拌下，将A液和C液同时缓缓加入B液后，调节PH为9.5，反应1h，离心，洗涤，冷冻干燥，再分散至水中可得到水滑石纳米片胶体。

2)将步骤1)所得的水滑石纳米片胶体配制10mL浓度为1mg/mL的溶液，将10mg虾青素溶解在2ml DMSO溶液中，在室温下，将虾青素DMSO溶液加入到锰铝水滑石纳米片胶体中，保证药物分子与水滑石纳米片的质量浓度比为1：1，搅拌12h后，离心，洗涤，干燥后再分散到水中得到虾青素/锰铝水滑石纳米片复合材料。

采用上述制备方法，不添加虾青素，制备得到的纯锰铝水滑石纳米片材料的透射电镜图如图1所示。本实施例中，制备得到的产物虾青素/锰铝水滑石纳米片复合材料的透射电镜图如图2所示。图1中显示锰铝水滑石尺寸均匀，大小为60nm左右，图2中显示虾青素/锰铝水滑石尺寸在80nm左右，且虾青素负载在所述锰铝水滑石层板表面上。将虾青素、以及制备得到的虾青素/锰铝水滑石纳米片复合材料干燥后测试红外吸收光谱如图3所示。图4所示，配制0.4mM黄嘌呤、0.1U/mL黄嘌呤氧化酶和5mM DMPO溶液作为对照组，分别在得到的溶液中加入20uL 1mg/mL的虾青素/锰铝水滑石纳米片复合材料和虾青素作为试验组，通过电子顺磁共振，可知复合材料展示了较强的超氧自由基清除能力。

实施例2

一种虾青素/锰铝水滑石纳米片复合材料的制备，步骤如下：

1)将0.79g六水合硝酸锰和0.75g九水合硝酸铝溶于100mL水中，混合均匀为A液；将0.034g硝酸钠溶于含有25％甲酰胺的40ml水中，混合均匀为B液；将1g氢氧化钠，0.1g碳酸钠溶于100ml水中，混合均匀为C液；在80℃水浴搅拌下，将A液和C液同时缓缓加入B液后，调节PH为9.5，反应1h，离心，洗涤，冷冻干燥，再分散至水中可得到水滑石纳米片胶体。

2)将步骤1)所得的水滑石纳米片胶体配制10mL浓度为1mg/mL的溶液，将5mg虾青素溶解在1ml DMSO溶液中，在室温下，将虾青素DMSO溶液加入到锰铝水滑石纳米片胶体中，保证药物分子与水滑石纳米片的质量浓度比为1：2，搅拌12h后，离心，洗涤，干燥后再分散到水中得到虾青素/锰铝水滑石纳米片复合材料。

所得虾青素/锰铝水滑石纳米片复合材料，纳米片大小为80nm左右。将其称量配成1mg/mL的分散液将其分散在水中，配制0.4mM黄嘌呤、0.1U/mL黄嘌呤氧化酶和5mM DMPO溶液，并加入20uL 1mg/mL的虾青素/锰铝水滑石纳米片复合材料，采用如实施例1的方法检测ROS清除效果，得到的复合材料相比较对照组和单纯的虾青素组具有更低的峰强度，结果展示该材料展现了良好的清除ROS的性能。

实施例3

一种虾青素/锰铝水滑石纳米片复合材料的制备，步骤如下：

1)将0.79g六水合硝酸锰和0.75g九水合硝酸铝溶于100mL水中，混合均匀为A液；将0.034g硝酸钠溶于含有25％甲酰胺的40ml水中，混合均匀为B液；将1g氢氧化钠，0.1g碳酸钠溶于100ml水中，混合均匀为C液；在30℃水浴搅拌下，将A液和C液同时缓缓加入B液后，调节PH为9.5，反应3h，离心，洗涤，冷冻干燥，再分散至水中可得到水滑石纳米片胶体。

2)将步骤1)所得的水滑石纳米片胶体配制10mL浓度为1mg/mL的溶液，将5mg虾青素溶解在1ml DMSO溶液中，在室温下，将虾青素DMSO溶液加入到锰铝水滑石纳米片胶体中，保证药物分子与水滑石纳米片的质量浓度比为1：2，搅拌12h后，离心，洗涤，干燥后再分散到水中得到虾青素/锰铝水滑石纳米片复合材料。

所得虾青素/锰铝水滑石纳米片复合材料，纳米片大小为80nm左右。将其称量配成1mg/mL的分散液，复合材料通过电子顺磁共振测试，将20ul分散液加入到Fenton试剂中，采用如实施例1的方法，加入DMPO捕获剂检测ROS清除效果，得到的复合材料相比较对照组和单纯的虾青素组具有更低的峰强度，结果展示该材料展现了良好的清除ROS的性能。

实施例4

重复实施例1，区别在于，将步骤1)中的“将0.034g硝酸钠溶于含有25％聚乙二醇的40ml水中”换成“将0.034g硝酸钠溶于含有25％的壳聚糖的40ml水中”。其余条件不变，制备得到虾青素/锰铝水滑石纳米片复合材料。得到的复合材料大小为80nm左右，将其称量配成1mg/mL的分散液，复合材料通过电子顺磁共振测试，将20ul分散液加入到Fenton试剂中，采用如实施例1的方法，加入DMPO捕获剂检测ROS清除效果，得到的复合材料相比较对照组和单纯的虾青素组具有更低的峰强度，结果展示该材料展现了良好的清除ROS的性能。

实施例5

重复实施例1，区别在于，将步骤1)中的“将0.034g硝酸钠溶于含有25％聚乙二醇的40ml水中”换成“将0.034g硝酸钠溶于含有15％的纤维素的40ml水中”。其余条件不变，制备得到虾青素/锰铝水滑石纳米片复合材料。得到的复合材料大小为80nm左右，将其称量配成1mg/mL的分散液，复合材料通过电子顺磁共振测试，将20ul分散液加入到Fenton试剂中，采用如实施例1的方法，加入DMPO捕获剂检测ROS清除效果，得到的复合材料相比较对照组和单纯的虾青素组具有更低的峰强度，结果展示该材料展现了良好的清除ROS的性能。

实施例6

重复实施例1，区别在于，将步骤1)中的“将0.034g硝酸钠溶于含有25％聚乙二醇的40ml水中”换成“将0.034g硝酸钠溶于含有25％的吐温的40ml水中”。其余条件不变，制备得到虾青素/锰铝水滑石纳米片复合材料。得到的复合材料大小为80nm左右，将其称量配成1mg/mL的分散液，复合材料通过电子顺磁共振测试，将20ul分散液加入到Fenton试剂中，采用如实施例1的方法，加入DMPO捕获剂检测ROS清除效果，得到的复合材料相比较对照组和单纯的虾青素组具有更低的峰强度，结果展示该材料展现了良好的清除ROS的性能。

实施例7

重复实施例1，区别在于，将步骤2)中的“保证药物分子与水滑石纳米片的质量浓度比为1：1”换成“将保证药物分子与水滑石纳米片的质量浓度比为2：1”。其余条件不变，制备得到虾青素/锰铝水滑石纳米片复合材料。得到的复合材料大小为80nm左右，将其称量配成1mg/mL的分散液，复合材料通过电子顺磁共振测试，将20ul分散液加入到Fenton试剂中，采用如实施例1的方法，加入DMPO捕获剂检测ROS清除效果，得到的复合材料相比较对照组和单纯的虾青素组具有更低的峰强度，结果展示该材料展现了良好的清除ROS的性能。

实施例8

重复实施例2，区别在于，将步骤2)中的“保证药物分子与水滑石纳米片的质量浓度比为1：1”换成“将保证药物分子与水滑石纳米片的质量浓度比为3：1”。将步骤1)中“反应1h”换成“反应3h”。其余条件不变，制备得到虾青素/锰铝水滑石纳米片复合材料。得到的复合材料大小为80nm左右，将其称量配成1mg/mL的分散液，复合材料通过电子顺磁共振测试，将20ul分散液加入到Fenton试剂中，采用如实施例1的方法，加入DMPO捕获剂检测ROS清除效果，得到的复合材料相比较对照组和单纯的虾青素组具有更低的峰强度，结果展示该材料展现了良好的清除ROS的性能。

实施例9

重复实施例2，区别在于，将步骤2)中的“保证药物分子与水滑石纳米片的质量浓度比为1：1”换成“将保证药物分子与水滑石纳米片的质量浓度比为4：1”。将步骤1)中“反应1h”换成“反应5h”。其余条件不变，制备得到虾青素/锰铝水滑石纳米片复合材料。得到的复合材料大小为80nm左右，将其称量配成1mg/mL的分散液，复合材料通过电子顺磁共振测试，将20ul分散液加入到Fenton试剂中，采用如实施例1的方法，加入DMPO捕获剂检测ROS清除效果，得到的复合材料相比较对照组和单纯的虾青素组具有更低的峰强度，结果展示该材料展现了良好的清除ROS的性能。

实施例10

重复实施例2，区别在于，将步骤2)中的“保证药物分子与水滑石纳米片的质量浓度比为1：1”换成“将保证药物分子与水滑石纳米片的质量浓度比为5：1”。将“搅拌12h”换成“搅拌6h”。其余条件不变，制备得到虾青素/锰铝水滑石纳米片复合材料。得到的复合材料大小为80nm左右，将其称量配成1mg/mL的分散液，复合材料通过电子顺磁共振测试，将20ul分散液加入到Fenton试剂中，采用如实施例1的方法，加入DMPO捕获剂检测ROS清除效果，得到的复合材料相比较对照组和单纯的虾青素组具有更低的峰强度，结果展示该材料展现了良好的清除ROS的性能。

对比例1

制备方法基本与实施例1相同，只是将1)中的“含25％聚乙二醇的水溶液”换成“水溶液”，其余条件不变，得不到50nm左右的锰铝水滑石纳米片。

对比例2

制备方法基本与实施例1相同，只是将1)中的“PH控制在9”换成“PH控制在7”，其余条件不变，得不到锰铝水滑石纳米片。

对比例3

制备方法基本与实施例1相同，只是将2)中的“将10mg虾青素溶解在2ml DMSO溶液中”换成“将10mg虾青素溶解在2ml水溶液中”，其余条件不变，得不到虾青素/锰铝水滑石纳米片复合材料。

对比例4

制备方法基本与实施例1相同，只是将1)中的“六水合硝酸锰”换成“六水合硝酸锌”，其余条件不变，得锌铝水滑石纳米片，但通过ESR测试发现不含锰的水滑石没有清除ROS的效果。

对比例5

制备方法基本与实施例1相同，只是将1)中的“六水合硝酸锰”换成“六水合硝酸锌”，“九水合硝酸铝”换成“九水合硝酸铁”其余条件不变，得锌铁水滑石纳米片，但通过ESR测试发现不含锰的水滑石没有清除ROS的效果。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。