[發明專利]具有低多分散性指數的超支化聚賴氨酸粉末及其生產方法

有效

• 申請號: 202210065573.7
• 申請日: 2022-01-20
• 公開（公告）號: CN114621431B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 高長有;董曉飛;王兆龍
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C08G69/10
• 分類號: C08G69/10
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

本發明屬于高分子材料技術領域，公開了具有低多分散性指數的超支化聚賴氨酸粉末及其生產方法。本發明采用熱引發聚合法，具體步驟包括：將10?90份氨基酸單體，1?10份堿，0.01?5份催化劑加入反應器中，升溫至120?180℃，攪拌和氮氣保護條件下反應12?24小時后降溫停止反應獲得粗產物，將粗產物純化及干燥后獲得純超支化聚賴氨酸粉末。本發明公開的超支化聚賴氨酸生產方法相較于傳統方法，其過程不涉及額外步驟引入和除去氨基保護基團、不需要活化羧基、產物易提純、生產周期短，且產物分子量可控、多分散性指數低，適用于超支化聚賴氨酸材料尤其是醫用級超支化聚氨酸材料的工業化生產。

技術領域

本發明屬于高分子材料技術領域，具體涉及一種具有低多分散性指數的超支化聚賴氨酸粉末及其生產方法。

背景技術

作為生物功能大分子蛋白質的基本組成單位，L-賴氨酸是構成動物營養所需蛋白質的基本物質之一。L-賴氨酸分子中有α位和ε位兩個氨基，根據聚合方式的不同，L-賴氨酸聚合可以得到兩種不同的聚合物，分別為線型聚賴氨酸和超支化聚賴氨酸。線型聚合物有α-聚賴氨酸(PLL)和ε-聚賴氨酸(ε-PL)兩種。其中PLL是一種聚陽離子，能與帶負電的細胞膜產生靜電相互作用，促進細胞粘附和組織再生。ε-PL多為細菌發酵得到，研究證實分子量大于1300Da的ε-PL能夠吸附在細菌和真菌的外膜上，釋放出大量的脂多糖，破壞微生物外膜，從而達到抗菌的作用；高分子量的ε-PL是一種天然防腐劑，具有廣譜抗菌性，在日本等國家已被應用于食品防腐劑。

超支化聚賴氨酸是一類具有高度支化三維結構的賴氨酸聚合物，其分子結構中同時具有PLL和ε-PL的結構單元。因此，超支化聚賴氨酸同時擁有PLL和ε-PL的生物和化學功能。同線型聚賴氨酸相比，超支化聚賴氨酸分子內有大量的支化點，分子鏈不易纏結，黏度小，具有優異的流動性能和成膜性能；超支化聚賴氨酸具有豐富的末端官能團，易對其進行修飾改性，有利于合成多樣的功能性材料。此外，由L-賴氨酸聚合得到的超支化聚賴氨酸，在體內酶催化下可以降解為L-賴氨酸，具有良好的生物相容性和生物可降解性，在化工、生物、醫藥和健康領域具有廣泛的應用前景。

目前文獻報道的超支化聚賴氨酸的制備方法主要有三種。(1)基于在羧基上活化的L-賴氨酸*2HCl衍生物的逐步聚合，缺點在于羧基官能團必須由特定的反應劑活化，反應路徑為多步驟反應，反應路線復雜。(2)基于ε-保護的L-賴氨酸-N-羧酸酐開環加聚，該類反應路徑的缺點為要求保護基團，反應步驟復雜且產物難提純。(3)游離L-賴氨酸的熱聚合，反應步驟簡單，但反應時間較長，通常需要數天，生產效率低。此外，現有生產方法制得的產物往往還存在以下共同問題。(1)所得聚合物往往具有寬的分子量分布，多分散性指數PDI很難低于2，且PDI隨分子量的增大而增大。這類高PDI的超支化聚賴氨酸中混有大量的低分子量聚合物，極大的影響了產物的性能，特別是生物學性能。例如，低分子量(1300Da)的超支化聚賴氨酸不具有抗菌性能，而高分子量的超支化聚賴氨酸對革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌都有很好的殺滅能力。(2)所直接制得的產物往往為經凍干或烘干處理后的連續塊狀固體，塊狀固體一方面溶解速度慢，另一方面不適用于直接計量使用，尤其是生物學應用中作為微量組分的計量。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種分子量可控、多分散性指數低，且不涉及額外步驟引入和除去氨基保護基團、不需要活化羧基、產物易提純、生產周期短的超支化聚賴氨酸的生產方法。

本發明所述的具有低多分散性指數的超支化聚賴氨酸粉末及其生產方法，該超支化聚賴氨酸的特征是：分子量可控，通過控制反應條件可制備數均分子量在3000Da到7000Da之間的聚合物；多分散性指數低，PDI范圍為1.01-1.20。

本發明所述的具有低多分散性指數的超支化聚賴氨酸粉末及其生產方法，該超支化聚賴氨酸的制備方法為：