專利名稱：一種含糖溫度響應(yīng)性微凝膠的制備方法
一種含糖溫度響應(yīng)性微凝膠的制備方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于微凝膠的制備領(lǐng)域，特別涉及一種含糖溫度響應(yīng)性微凝膠的制備方法。
背景技術(shù)：
微凝膠是一種高度交聯(lián)的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)聚合物膠體顆粒，能夠吸收水分或其他溶劑呈現(xiàn)為凝膠狀態(tài)，顆粒尺寸大約在50 5000nm之間，根據(jù)分類系統(tǒng)的不同可以有多種分類方法，如按其側(cè)基的性質(zhì)可分為中性或者離子型凝膠，按其制備方法可分為均聚物或共聚物網(wǎng)狀凝膠，按照其網(wǎng)絡(luò)的物理結(jié)構(gòu)又可分為無定形結(jié)構(gòu)、半晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、氫鍵鍵合、超分子結(jié)構(gòu)和水狀膠體聚集體等，根據(jù)來源可分為天然和合成凝膠，根據(jù)凝膠形成機(jī)制可分為物理和化學(xué)凝膠。微凝膠具有良好的生物相容性，吸水率高，保水率強(qiáng)，可用于接觸性鏡片、 生物傳感器、人造組織器官材料與藥物輸送系統(tǒng)等。
環(huán)境響應(yīng)性微凝膠是指因外部環(huán)境如溫度、pH值、離子強(qiáng)度、磁場強(qiáng)度等的變化， 微凝膠內(nèi)部發(fā)生溶劑的滲入而溶脹或者擠出而退溶脹，從而引起微凝膠的性能變化。在各類環(huán)境響應(yīng)性微凝膠中研究最為集中的是以聚(N-異丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)為基本組成的微凝膠，由于PNIPAAm凝膠在體溫附近存在相轉(zhuǎn)移溫度，當(dāng)溫度從低于其相轉(zhuǎn)移溫度逐漸升高時，PNIPAAm溶液會發(fā)生溶膠-凝膠(sol-gel)轉(zhuǎn)變，因此該凝膠在生物醫(yī)藥載體、 組織工程、化妝品、涂料及工業(yè)工藝中廣泛采用微凝膠來改善流變性能、實(shí)現(xiàn)緩釋、保持水份及實(shí)現(xiàn)其它多種功能。
微水凝膠可均勻分散在水介質(zhì)中，當(dāng)作為生物支架材料時，能根據(jù)需要注射到任何目標(biāo)位置。因此，微凝膠比本體水凝膠在應(yīng)用方面更具有優(yōu)勢等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。PNIPAAm溫敏性高分子溶液在低于其VPTT時是可自由流動的可注射溶液，可以很方便地在低于VPTT時和細(xì)胞或藥物分子混合形成單分散性很好的細(xì)胞懸液，之后注射到指定的位置，當(dāng)細(xì)胞/支架復(fù)合物在體內(nèi)被加熱到高于其VPTT時，凝膠懸液在體溫的加熱下在原位凝聚形成細(xì)胞支架復(fù)合物，整個操作過程相當(dāng)簡便。
另外，通過感應(yīng)病原體或熱原(如發(fā)熱、腫瘤)存在下人體溫度的變化來改變自身膨脹/收縮狀態(tài)，因此可將其作為藥物釋放的骨架材料，控釋膜設(shè)計靶向釋藥和脈沖式釋藥。它的釋藥模式為，在低于其VPTT時水凝膠在藥物溶液中溶脹以吸附藥物，而在高于 LCST時收縮而釋放藥物；或者是在聚合物中引入疏水基團(tuán)后的“on-off”釋放模式。但是溫敏性凝膠PNIPAAm及其衍生物的臨床應(yīng)用還有一些局限性，如合成水凝膠的單體和交聯(lián)物不具有生物相容，即可能有毒勝、致癌性，盡管NIPAAm及其衍生物不能生物降解，但其聚合物卻有比較好的生物相容性。
目前的研究文獻(xiàn)以及專利，刺激響應(yīng)性聚合物存在制備過程復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)條件過高， 工業(yè)化困難等不足等缺點(diǎn)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種含糖溫度響應(yīng)性微凝膠的制備方法，本發(fā)明方法合成路線簡潔，工藝流程短，反應(yīng)條件溫和，毒性低，易于工業(yè)化，進(jìn)一步降低了成本；聚合單體來源豐富，價格低廉，成本較低。
本發(fā)明的一種含糖溫度響應(yīng)性微凝膠的制備方法，包括
(I)將脂肪族二酸與醋酸乙烯酯混合，加入催化劑，于60 75°C反應(yīng)得到脂肪族二酸二乙烯酯；
(2)將脂肪族二酸二乙烯酯和葡萄糖溶于有機(jī)溶劑中，再加入枯草桿菌堿性蛋白酶(無錫雪梅科技有限公司)或脂肪酶LipaseAY30 (無錫雪梅科技有限公司)，50°C反應(yīng)4飛天，合成可聚合含糖親水單體；其中脂肪族二酸二乙烯酯與葡萄糖摩爾比為3:1-15:1 ;枯草桿菌堿性蛋白酶或脂肪酶LipaseAY30與葡萄糖的質(zhì)量比為1:2-1:10 ;
(3)將上述可聚合含糖親水單體、N-異丙基丙烯酰胺單體、交聯(lián)劑、乳化劑溶于水中；其中N-異丙基丙烯酰胺與可聚合含糖親水單體的摩爾比例為3:1 15:1 ;交聯(lián)劑及乳化劑投料量占聚合單體物質(zhì)的量百分比為1% 10% ；
(4)將上述溶液加熱到3(T80°C穩(wěn)定l(T60min，同時通入氮?dú)獬酰尤胍l(fā)劑， 氮?dú)獗Ｗo(hù)下，攪拌，3(T80°C下反應(yīng)O. 5 IOh，透析，即得含糖溫度響應(yīng)性微凝膠，其中弓I發(fā)劑與N-異丙基丙烯酰胺的質(zhì)量比為1:1-1:100。
所述步驟(I)中的脂肪族二酸為丁二酸、己二酸、壬二酸、癸二酸中的一種。
所述步驟(I)中的催化劑為硫酸銅或醋酸汞。
所述步驟(2)中有機(jī)溶劑為吡啶、N，N-二甲基甲酰胺、二甲亞砜、丙酮、N，N-二甲基乙酰胺中的一種。
所述步驟(3)中的交聯(lián)劑為N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺、N，N'-雙(羥甲基)尿素、 乙二胺、聚乙二醇、乙二醇、二環(huán)氧甘油醚、甘油中的一種。
所述步驟(3)中的乳化劑為十_■燒基苯橫酸納、十_■燒基硫酸納、聚氧化乙稀燒基芳基醚、司盤80、司盤60、硬脂酸鈉中的一種。
所述步驟(4)中引發(fā)劑為過硫酸鉀、過硫酸銨、偶氮二異丁腈、過氧化苯甲酰、四氯化鈦中的一種。
所述步驟(4)中的透析時間為2 7天，透析袋截留分子量為3000 14000。
所述步驟(4)中制備的含糖溫度響應(yīng)性微凝膠直徑為5(T500nm，制備的微凝膠冷凍干燥得微凝膠粉末。
所述步驟(4)中制備的微凝膠相轉(zhuǎn)變溫度為34°C 45°C。
本發(fā)明的一種含糖溫度響應(yīng)性微凝膠的制備方法，將N-異丙基丙烯酰胺、可聚合含糖親水單體，交聯(lián)劑，乳化劑以一定比例混合，并完全溶于去離子水中，加熱反應(yīng)單體溶液至一定溫度，并保持一定時間，通入氮?dú)獬?，加入引發(fā)劑，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，于30 80°C 下反應(yīng)若干小時得到聚合物乳液，最后將上述聚合物乳液置于傾入透析袋內(nèi)，去離子水透析2 7天，即可得到粒徑均勻的含糖溫度響應(yīng)性微凝膠。
有益效果
(I)本發(fā)明所用聚合單體來源豐富，價格低廉，成本較低；
(2)本發(fā)明所得含糖溫度響應(yīng)性微凝膠粒徑均勻，表面光潔，溫度響應(yīng)快速，效果明顯；
(3)本發(fā)明本方法合成路線簡潔，工藝流程短，反應(yīng)條件溫和，毒性低，易于工業(yè)化，進(jìn)一步降低了成本；
(4)本發(fā)明通過控制兩共聚單體的投料比得到一系列不同相轉(zhuǎn)變溫度的高分子材料。


圖I是含糖溫度響應(yīng)性微凝膠掃描電鏡圖2是實(shí)施例2中含糖溫度響應(yīng)性微凝膠透光率隨溫度圖3是實(shí)施例2中含糖溫度響應(yīng)性微凝膠退溶脹圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
實(shí)施例I
(I)己二酸二乙烯酯的合成
將己二酸14g與醋酸乙烯酯80mL混合，加入催化劑硫酸銅O. 2g，于70°C反應(yīng)得到己二酸二乙烯酯16g，收率81% ；
(2)可聚合葡萄糖己二酸二乙烯酯的酶促合成
將13. 14g己二酸二乙烯酯(O. 066mol)、3. 96g葡萄糖、I. Og枯草桿菌蛋白酶和 IOOmL無水吡啶加入250mL錐形瓶中，放入50°C恒溫振蕩培養(yǎng)箱中反應(yīng)4d，轉(zhuǎn)速為210rpm。 反應(yīng)過程用薄層層析(TLC)定性監(jiān)測，展開劑為乙酸乙酯/甲醇/水(體積比為17:3:1)，用 I2顯色。反應(yīng)結(jié)束后，過濾除去枯草桿菌蛋白酶并減壓蒸餾除去大部分吡啶，粗產(chǎn)物用柱層析法提純，洗脫劑為純乙酸乙酯，展開劑為乙酸乙酯/甲醇/水(體積比為17:3:1)，用I2顯色。最后經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去洗脫劑得到白色固體產(chǎn)物。
(3)N_異丙基丙烯酰胺11. 3g、葡萄糖己二酸二乙烯酯5. 3g，交聯(lián)劑N，N'-雙(輕甲基)尿素O. 7g，乳化劑十二烷基苯磺酸鈉I. Og混合，并完全溶于去離子水中；將上述反應(yīng)單體溶液加熱至50°C，并保持30分鐘，同時通入氮?dú)獬?，加入過二硫酸鉀O. 6g，在氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下，磁力攪拌，于50°C下反應(yīng)6小時得到聚合物乳液；將上述聚合物乳液置于傾入截留分子量為8000的透析袋內(nèi)，去離子水透析4天，即可得到粒徑均勻的含糖溫度響應(yīng)性微凝膠。
實(shí)施例2
(I)己二酸二乙烯酯的合成
將己二酸14g與醋酸乙烯酯80mL混合，加入催化劑硫酸銅O. 2g，于70°C反應(yīng)得到己二酸二乙烯酯16g，收率81% ；
(2)可聚合葡萄糖己二酸二乙烯酯的酶促合成
將13. 14g己二酸二乙烯酯(O. 066mol)、3. 96g葡萄糖、I. Og枯草桿菌蛋白酶和 IOOmL無水吡啶加入250mL錐形瓶中，放入50°C恒溫振蕩培養(yǎng)箱中反應(yīng)4d，轉(zhuǎn)速為210rpm。反應(yīng)過程用薄層層析(TLC)定性監(jiān)測，展開劑為乙酸乙酯/甲醇/水(體積比為17:3:1)，用 I2顯色。反應(yīng)結(jié)束后，過濾除去枯草桿菌蛋白酶并減壓蒸餾除去大部分吡啶，粗產(chǎn)物用柱層析法提純，洗脫劑為純乙酸乙酯，展開劑為乙酸乙酯/甲醇/水(體積比為17:3:1)，用I2顯色。最后經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去洗脫劑得到白色固體產(chǎn)物。
(3)N_異丙基丙烯酰胺11. 3g、葡萄糖己二酸二乙烯酯2. 48，交聯(lián)劑隊(duì)^ -雙(輕甲基)尿素O. 4g，乳化劑十二烷基苯磺酸鈉O. 7g混合，并完全溶于去離子水中；將上述反應(yīng)單體溶液加熱至80°C，并保持40分鐘，同時通入氮?dú)獬?，加入過二硫酸鉀O. 5g，在氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下，磁力攪拌，于80°C下反應(yīng)4小時得到聚合物乳液；將上述聚合物乳液置于傾入截留分子量為8000的透析袋內(nèi)，去離子水透析2天，即可得到粒徑均勻的含糖溫度響應(yīng)性微凝膠。
實(shí)施例3
(I)己二酸二乙烯酯的合成
將己二酸14g與醋酸乙烯酯80mL混合，加入催化劑硫酸銅O. 2g，于70°C反應(yīng)得到己二酸二乙烯酯16g，收率81% ；
(2)可聚合葡萄糖己二酸二乙烯酯的酶促合成
將13. 14g己二酸二乙烯酯(O. 066mol)、3. 96g葡萄糖、I. Og枯草桿菌蛋白酶和 IOOmL無水吡啶加入250mL錐形瓶中，放入50°C恒溫振蕩培養(yǎng)箱中反應(yīng)4d，轉(zhuǎn)速為210rpm。 反應(yīng)過程用薄層層析(TLC)定性監(jiān)測，展開劑為乙酸乙酯/甲醇/水(體積比為17:3:1)，用 I2顯色。反應(yīng)結(jié)束后，過濾除去枯草桿菌蛋白酶并減壓蒸餾除去大部分吡啶，粗產(chǎn)物用柱層析法提純，洗脫劑為純乙酸乙酯，展開劑為乙酸乙酯/甲醇/水(體積比為17:3:1)，用I2顯色。最后經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去洗脫劑得到白色固體產(chǎn)物。
(3)N_異丙基丙烯酰胺11. 3g、葡萄糖己二酸二乙烯酯1.28，交聯(lián)劑隊(duì)^ -亞甲基雙丙烯酰胺O. 8g,乳化劑十二燒基苯磺酸鈉O. 6g混合,并完全溶于去離子水中；將上述反應(yīng)單體溶液加熱至60°C，并保持10分鐘，同時通入氮?dú)獬?，加入過二硫酸鉀O. 4g，在氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下，磁力攪拌，于60°C下反應(yīng)O. 5小時得到聚合物乳液；將上述聚合物乳液置于傾入截留分子量為8000的透析袋內(nèi)，去離子水透析7天，即可得到含糖溫度響應(yīng)性微凝膠。
權(quán)利要求
1.一種含糖溫度響應(yīng)性微凝膠的制備方法，包括 (1)將脂肪族二酸與醋酸乙烯酯混合，加入催化劑，于60 75°C反應(yīng)得到脂肪族二酸二乙烯酯； (2)將脂肪族二酸二乙烯酯和葡萄糖溶于有機(jī)溶劑中，再加入枯草桿菌堿性蛋白酶或脂肪酶LipaseAY30, 50°C反應(yīng)4飛天,合成可聚合含糖親水單體；其中脂肪族二酸二乙烯酯與葡萄糖摩爾比為3:1-15:1 ;枯草桿菌堿性蛋白酶或脂肪酶LipaseAY30與葡萄糖的質(zhì)量比為 1:2-1:10 ； (3)將上述可聚合含糖親水單體、N-異丙基丙烯酰胺單體、交聯(lián)劑、乳化劑溶于水中；其中N-異丙基丙烯酰胺與可聚合含糖親水單體的摩爾比例為3:1 15:1 ;交聯(lián)劑及乳化劑投料量占聚合單體物質(zhì)的量百分比為1% 10% ； (4)將上述溶液加熱到3(T80°C穩(wěn)定l(T60min，同時通入氮?dú)獬?，加入引發(fā)劑，氮?dú)獗Ｗo(hù)下，攪拌，3(T80°C下反應(yīng)O. 5 10h，透析，即得含糖溫度響應(yīng)性微凝膠，其中引發(fā)劑與N-異丙基丙烯酰胺的質(zhì)量比為1:1-1:100。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種含糖溫度響應(yīng)性微凝膠的制備方法，其特征在于所述步驟(I)中的脂肪族二酸為丁二酸、己二酸、壬二酸、癸二酸中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種含糖溫度響應(yīng)性微凝膠的制備方法，其特征在于所述步驟(I)中的催化劑為硫酸銅或醋酸汞。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種含糖溫度響應(yīng)性微凝膠的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中有機(jī)溶劑為吡啶、N，N-二甲基甲酰胺、二甲亞砜、丙酮、N，N-二甲基乙酰胺中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種含糖溫度響應(yīng)性微凝膠的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中的交聯(lián)劑為N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺、N，N'-雙(羥甲基)尿素、乙二胺、聚乙二醇、乙二醇、二環(huán)氧甘油醚、甘油中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種含糖溫度響應(yīng)性微凝膠的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中的乳化劑為十_■燒基苯橫酸納、十_■燒基硫酸納、聚氧化乙稀燒基芳基釀、司盤80、司盤60、硬脂酸鈉中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種含糖溫度響應(yīng)性微凝膠的制備方法，其特征在于所述步驟(4)中引發(fā)劑為過硫酸鉀、過硫酸銨、偶氮二異丁腈、過氧化苯甲酰、四氯化鈦中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種含糖溫度響應(yīng)性微凝膠的制備方法，其特征在于所述步驟(4)中的透析時間為I 天，透析袋截留分子量為3000 14000。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種含糖溫度響應(yīng)性微凝膠的制備方法，其特征在于所述步驟(4)中制備的含糖溫度響應(yīng)性微凝膠直徑為5(T500nm，制備的微凝膠冷凍干燥得微凝膠粉末。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種含糖溫度響應(yīng)性微凝膠的制備方法，其特征在于所述步驟(4)中制備的微凝膠相轉(zhuǎn)變溫度為34°C 45°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含糖溫度響應(yīng)性微凝膠的制備方法，包括(1)將脂肪族二酸與醋酸乙烯酯混合，加入催化劑，于60～75℃反應(yīng)得到脂肪族二酸二乙烯酯；(2)將脂肪族二酸二乙烯酯和葡萄糖溶于有機(jī)溶劑中，再加入枯草桿菌堿性蛋白酶或脂肪酶LipaseAY30，合成可聚合含糖親水單體；(3)將上述可聚合含糖親水單體、N-異丙基丙烯酰胺單體、交聯(lián)劑、乳化劑完全溶于水中；(4)將上述溶液加熱穩(wěn)定，同時通入氮?dú)獬酰尤胍l(fā)劑，氮?dú)獗Ｗo(hù)下，攪拌，反應(yīng)，透析，即得含糖溫度響應(yīng)性微凝膠。本發(fā)明方法合成路線簡潔，工藝流程短，反應(yīng)條件溫和，毒性低，易于工業(yè)化，進(jìn)一步降低了成本；聚合單體來源豐富，價格低廉，成本較低。
文檔編號C08F218/14GK102977264SQ20121050690
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月30日
發(fā)明者朱利民, 婁少峰, 權(quán)靜, 張婳 申請人:東華大學(xué)