[發明專利]嵌段結構溫度和pH雙重敏感糖基智能水凝膠及其制備方法

在審

• 申請號: 201410407843.3
• 申請日: 2014-08-18
• 公開（公告）號: CN104193926A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 孫同明;陸敏壘;丁津津;王淼;韓麗瑋;朱金麗;湯艷峰;張躍軍
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: C08F293/00
• 分類號: C08F293/00;C08F2/38;C08F8/12
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明涉及涉及智能水凝膠的制備，具體涉及一種嵌段結構溫度和pH雙重敏感糖基智 能水凝膠及其制備方法。

背景技術

水凝膠是指在水溶液中通過氫鍵、分子作用力或范德華力等相互作用保持溶脹而不溶解 的三維高分子網絡結構聚合物，它在水溶液中可溶脹至某一個平衡態，其體積不隨時間的變 化而變化，仍能保持其形狀。根據對環境的響應水凝膠可分為傳統水凝膠和環境敏感水凝膠， 后者能夠對環境刺激(如溫度、pH、光、電、磁、聲、力和化學物質)產生響應，又稱為智 能水凝膠。由于智能型水凝膠的獨特響應性，在記憶材料、化學閥、調光材料、藥物控制釋 放、生物傳感器、組織培養等方面具有良好的應用前景。

在生物相關過程中，往往伴隨著環境或自身pH的變化，這一點使得pH敏感水凝膠成為 了智能水凝膠研究領域的重點之一。隨pH值的變化，pH敏感水凝膠具有溶脹或去溶脹響應 特性，此類水凝膠一般都是通過交聯而形成大分子網絡，網絡中含有大量易水解或質子化的 酸、堿基團，如羧基和氨基。這些基團的解離受外界pH的影響：當外界pH變化時，這些基 團的解離程度相應改變，造成內外離子濃度改變；并引起網絡內氫鍵的生成或斷裂，導致凝 膠的不連續體積相變。

溫度敏感水凝膠是指隨著外界溫度的改變而體積發生突變的水凝膠。目前研究最為廣泛 的溫敏性單體是N-異丙基丙烯酰胺，它的聚合物水凝膠低臨界溶解溫度為32℃，比較接近人 體體溫，并且可以通過與其他單體共聚來進行調控，具有良好的溫敏性能，使其在許多領域 尤其是生物醫藥工程領域有廣泛的應用。但是N-異丙基丙烯酰胺類水凝膠本身生物相容性及 可降解性較差，使其在生物醫藥方面的應用受到限制，因此改善此類水凝膠的生物相容性及 可降解性成為一個需要解決的課題。

隨著智能水凝膠的深入研究，制備手段和合成技術的進步，為改善水凝膠的生物相容性 和智能響應行為，通過合成具有不同官能團的大分子水凝膠，研究和開發具有雙重或多重響 應性、具有良好生物相容性、環境友好的智能水凝膠已成為這一領域的重要發展方向。糖類 化合物作為一類天然可再生生物質資源，具有石油化工原料所不具備的良好的生物相容性、 生物降解性、無毒、無刺激等優勢，因此，引入糖基的雙重響應智能水凝膠具有廣闊的應用 前景，將會大大拓寬智能水凝膠的應用范圍。

發明內容

本發明的首要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種生物相容性良好、結構可 控的嵌段結構溫度和pH雙重敏感糖基智能水凝膠。

本發明的另一目的在于提供上述嵌段結構溫度和pH雙重敏感糖基智能水凝膠的制備方 法。

本發明的目的通過下述技術方案實現：

一種嵌段結構溫度和pH雙重敏感糖基智能水凝膠，在整體分子結構上為嵌段結構，為 糖基單體、溫度敏感單體和pH敏感單體的三嵌段結構。

所述的溫度敏感單體為N-異丙基丙烯酰胺，所述的pH敏感單體為丙烯酸或甲基丙烯酸。

一種嵌段結構溫度和pH雙重敏感糖基智能水凝膠的制備方法，包括如下步驟：以葡萄 糖為原料，經過與不飽和酰鹵進行酯化反應制備糖基單體；將糖基單體和溫度敏感單體以及 pH敏感單體，通過可逆加成斷裂鏈轉移自由基聚合(RAFT)制備嵌段結構溫度和pH雙重 敏感糖基智能水凝膠。

所述的不飽和酰鹵優選為丙烯酰氯或丙烯酰溴。

所采用的可逆加成斷裂鏈轉移劑優選為α,α,α′,α′-四甲基-α,α′-二羧基-三硫代碳酸酯 (CMP)，該可逆加成斷裂鏈轉移劑優選通過包含如下步驟的方法制備得到：將二硫化碳、三 氯甲烷、丙酮、四丁基碘化銨和正己烷加入到反應容器中；在惰性氣體保護保護下，向反應 容器中滴加氫氧化鈉溶液進行反應；反應結束后加入水溶解生成的固體，再滴加鹽酸酸化水 層，未反應原料揮發后，水洗反應溶液中的固體即得α,α,α′,α′-四甲基-α,α′-二羧基-三硫代碳酸 酯。該方法中要保持溫度低于25℃。

優選的，所述的嵌段結構溫度和pH雙重敏感糖基智能水凝膠的制備方法，包括如下步 驟：

(1)將葡萄糖單體經過OH保護，與不飽和酰鹵制備含有雙鍵的可聚合糖基單體。

(2)將可逆加成斷裂鏈轉移劑α,α,α′,α′-四甲基-α,α′-二羧基-三硫代碳酸酯(CMP)、丙烯 酸叔丁酯以及引發劑加入到溶劑中，在惰性氣體保護下反應得到聚丙烯酸叔丁酯大RAFT試 劑PtBA-CMP。