專利名稱：藥用生物可降解聚(ε-己內(nèi)酯)的合成及其應(yīng)用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種高分子化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的制備及應(yīng)用方法，具體是一種藥用生 物可降解聚(ε -己內(nèi)酯)的合成及其應(yīng)用方法。
背景技術(shù)：
聚(ε-己內(nèi)酯)是一種半結(jié)晶性脂肪族聚酯，以其良好的生物可降解性、生物 相容性和藥物通透性，在生物醫(yī)學(xué)及藥物控制釋放等領(lǐng)域得到了廣泛的研究和應(yīng)用。聚 (ε-己內(nèi)酯)目前的合成方法是采用有機(jī)金屬催化ε_己內(nèi)酯單體開環(huán)聚合得到，但是苛 刻的反應(yīng)條件和重金屬催化劑的殘留毒性限制了合成聚(ε _己內(nèi)酯)在諸多領(lǐng)域，如生物 醫(yī)學(xué)和藥物輸送領(lǐng)域的應(yīng)用。酶促聚合是近年來發(fā)展起來的一種新型酶催化聚合手段。相比其它催化方法，酶 促聚合具有反應(yīng)條件溫和、催化劑無毒無殘留、立體選擇性等優(yōu)點(diǎn)。目前，已有多種自由脂 肪酶，如豬胰脂肪酶、熒光假單胞菌脂肪酶等都被用來催化ε_己內(nèi)酯的開環(huán)聚合。與這些 傳統(tǒng)自由酶相比，固定化酶不僅保持了自由酶的催化特性，而且對熱、PH等的穩(wěn)定性提高， 貯存穩(wěn)定性高，回收重復(fù)使用后仍有較高的催化活性，因此被越來越多的應(yīng)用于酶促聚合 研究。經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利文獻(xiàn)號CN 1341674Α公開了一種在引 發(fā)劑鈦酸丁酯Ti (OBu) 4存在下本體開環(huán)聚合制備聚(ε-己內(nèi)酯)的方法，其不足之處在 于產(chǎn)物需經(jīng)多步分離純化，工藝較繁瑣，且所用鈦酸丁酯極易吸潮，保存條件苛刻，反應(yīng)體 系中會有重金屬殘留。進(jìn)一步檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利文獻(xiàn)號CN105554306C公開了一種利用超嗜熱酯酶 為催化劑合成聚(ε_己內(nèi)酯)的方法，其不足之處在于選用的是自由酶，催化合成的聚 (ε “己內(nèi)酯)數(shù)均分子量僅1200 2300g/mol，無法直接沉淀而需經(jīng)低溫離心分離，且分 子量太低無法廣泛用于藥物載體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種藥用生物可降解聚(ε -己內(nèi)酯) 的合成及其應(yīng)用方法，采用固定化脂肪酶Novozym 435為催化劑，通過無催化劑殘留、條件 易控制的方法制備得到生物可降解聚(ε _己內(nèi)酯)。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明通過將己內(nèi)酯與固定化脂肪酶 Novozym 435在封閉反應(yīng)體系內(nèi)采用本體聚合法反應(yīng)或溶液聚合法反應(yīng)，反應(yīng)物經(jīng)分離純 化后可得到藥用生物可降解聚(ε “己內(nèi)酯)。所述的固定化脂肪酶Novozym 435是一種由南極假絲酵母脂肪酶B (Candida antarcticlipase B)得到的脂肪酶，該脂肪酶采用經(jīng)過基因改性的米曲霉(Aspergillus oryzae)微生物進(jìn)行深層發(fā)酵并吸收在一種大孔性樹脂上而制成，其中南極假絲酵母脂肪 酶B的含量為10%，活力為10，000PLU/g。
所述的固定化脂肪酶Novozym 435的用量與ε -己內(nèi)酯的質(zhì)量比為 20%。所述的封閉反應(yīng)體系的內(nèi)部壓力為2 760mm汞柱。所述的本體聚合法是指將ε -己內(nèi)酯與固定化脂肪酶Novozym 435直接置于封 閉反應(yīng)體系內(nèi)進(jìn)行混合，并將封閉反應(yīng)體系內(nèi)充滿氮?dú)?，?0 80°C溫度下反應(yīng)2 48h。所述的溶液聚合法是指將ε -己內(nèi)酯與固定化脂肪酶Novozym 435混合后進(jìn)一 步加入有機(jī)溶劑，并將封閉反應(yīng)體系內(nèi)充滿氮?dú)?，?0 80°C溫度下反應(yīng)2 48h。所述的有機(jī)溶劑是指甲苯或二氧六環(huán)，該有機(jī)溶劑與ε -己內(nèi)酯的體積比為 2. 0 5. 0 1。
所述的分離純化是指在反應(yīng)物中加入二氯甲烷終止反應(yīng)，過濾除去酶，濾液真空 濃縮除去有機(jī)溶劑，濃縮液倒入3 5倍量的石油醚或乙醇中沉淀，過濾后收集沉淀真空干 燥48h得到聚(ε-己內(nèi)酯)。上述方法制備得到的聚(ε _己內(nèi)酯)外觀為白色無規(guī)則固體，熔點(diǎn)59 62°C，其 數(shù)均分子量為5000 60000g/mol，多分散性1. 1 1. 4，能夠應(yīng)用于組織工程基質(zhì)材料、藥 物制劑輔料、醫(yī)療器械材料。本發(fā)明與現(xiàn)有聚(ε -己內(nèi)酯)的合成方法相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明使用市售的固定化脂肪酶Novozym 435為催化劑，催化劑過濾即可除 去，回收的固定化脂肪酶Novozym 435，反復(fù)洗滌后真空干燥，可重復(fù)使用。Novozym 435重 復(fù)使用6次后轉(zhuǎn)化率仍然可達(dá)到60%。2.本發(fā)明工藝簡單，過程溫和可控，極大的提高了反應(yīng)效率，適于放大化生產(chǎn)。3.本發(fā)明得到的聚(ε -己內(nèi)酯)數(shù)均分子量在5000 60000g/mol，多分散性 1. 1 1. 4，可以滿足藥用輔料的需求。


圖1為實(shí)施例2方法合成產(chǎn)物的1H NMR圖譜。圖2為實(shí)施例2方法合成產(chǎn)物的IR圖譜。
具體實(shí)施例方式下面對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行 實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施 例。實(shí)施例1ε-己內(nèi)酯的本體聚合將5g ε -己內(nèi)酯與0. 05g Novozym 435 (與ε -己內(nèi)酯的質(zhì)量比為)混合，放 入潔凈干燥的反應(yīng)瓶內(nèi)，用氮?dú)鈸Q氣三次，再減壓至2mm汞柱壓力，60°C下振蕩反應(yīng)2h，在 反應(yīng)物中加入IOml 二氯甲烷終止反應(yīng)，過濾除去酶，濾液真空濃縮，濃縮液經(jīng)核磁共振氫 譜(1H NMR)測定單體轉(zhuǎn)化率為90.2%。殘余濃縮物倒入5倍體積石油醚中沉淀，過濾后收 集沉淀，真空干燥48h。產(chǎn)物經(jīng)凝膠滲透色譜(GPC)測定，數(shù)均分子量為7000g/mol，多分散 性為1.3。實(shí)施例2
ε-己內(nèi)酯的溶液聚合將5g ε -己內(nèi)酯與0. 5g Novozym 435 (與ε -己內(nèi)酯的質(zhì)量比為10% )混合， 放入潔凈干燥的反應(yīng)瓶內(nèi)，用氮?dú)鈸Q氣三次，密封后用注射器加入與ε “己內(nèi)酯的體積比 為2.0 1的甲苯，80°C下攪拌反應(yīng)7h，加入IOml 二氯甲烷終止反應(yīng)，過濾除去酶，濾液真 空濃縮，濃縮濾液經(jīng)核磁共振氫譜(1H NMR)測定單體轉(zhuǎn)化率為95.4%。殘余濃縮物倒入5 倍體積石油醚中沉淀，過濾后收集沉淀，真空干燥48h。產(chǎn)物經(jīng)凝膠滲透色譜(GPC)測定，數(shù) 均分子量為42000g/mol，多分散性為1. 2。如圖1所示，為本實(shí)施例制備得到的ε -己內(nèi)酯的1HNMR圖譜，圖中0ppm為內(nèi)標(biāo) 無四甲基硅烷(TMS)甲基氫的特征峰；7. 26ppm處為溶劑氘代氯仿(CDCl3)中殘留氯仿中氫 的特征峰。1. 40ppm處是c處亞甲基氫的特征峰，1. 66ppm處的質(zhì)子峰是b和d處亞甲基氫 的分裂峰，2. 29ppm處的三重峰是e亞甲基氫的特征峰，4. 07ppm處質(zhì)子峰歸屬于a處亞甲
基Si ο如圖2所示，為本實(shí)施例制備得到的ε-己內(nèi)酯的IR圖譜，圖中JSOOcnT1處 有-OH伸縮振動引起的特征吸收峰；1730CHT1處有較大的吸收峰，歸屬于-C = O的伸縮振 動JZAScnT1處的特征峰由酯單元-COO-CH2中C-O-C伸縮振動引起；2930CHT1處有-CH2-中 C-H伸縮振動的特征吸收峰。實(shí)施例3ε-己內(nèi)酯的溶液聚合將5g ε -己內(nèi)酯與Ig Novozym 435 (與ε -己內(nèi)酯的質(zhì)量比為20% )混合，放 入潔凈干燥的反應(yīng)瓶內(nèi)，用氮?dú)鈸Q氣三次，密封后用注射器加入與ε “己內(nèi)酯的體積比為 5.0 1的甲苯，80°C下攪拌反應(yīng)10h，加入20ml 二氯甲烷終止反應(yīng)，過濾除去酶，濾液真空 濃縮，濃縮濾液經(jīng)核磁共振氫譜(1H NMR)測定單體轉(zhuǎn)化率為98.3%。殘余濃縮物倒入5倍 體積乙醇中沉淀，過濾后收集沉淀，真空干燥48h。產(chǎn)物經(jīng)凝膠滲透色譜(GPC)測定，數(shù)均分 子量為57000g/mol，多分散性為1. 4。實(shí)施例4ε-己內(nèi)酯的溶液聚合將5g ε -己內(nèi)酯與0. 5g Novozym 435 (與ε -己內(nèi)酯的質(zhì)量比為10% )混合，放 入潔凈干燥的反應(yīng)瓶內(nèi)，用氮?dú)鈸Q氣三次，密封后用注射器加入與ε “己內(nèi)酯的體積比為 5.0 1的二氧六環(huán)，80°C下攪拌反應(yīng)48h，加入20ml 二氯甲烷終止反應(yīng)，過濾除去酶，濾液 真空濃縮，濃縮濾液經(jīng)核磁共振氫譜(1H NMR)測定單體轉(zhuǎn)化率為99. 2%。殘余濃縮物倒入 5倍體積乙醇中沉淀，過濾后收集沉淀，真空干燥48h。產(chǎn)物經(jīng)凝膠滲透色譜(GPC)測定，數(shù) 均分子量為31000g/mol，多分散性為1. 3。用上述合成方法得到的材料可直接作為藥物制劑的輔料，具體應(yīng)用方式為采 用S/0/W溶劑揮發(fā)法，以CH331為模藥，以上述聚(ε-己內(nèi)酯)為基材(數(shù)均分子量為 57000)制備微球，藥/載比為1/5，得到微球平均粒徑94 μ m,實(shí)際載藥物量11.6%，包封率 58. 2%，體外釋放12天，累計(jì)釋藥達(dá)88%。
權(quán)利要求
一種藥用生物可降解聚(ε-己內(nèi)酯)的合成方法，其特征在于，通過將ε-己內(nèi)酯與固定化脂肪酶Novozym 435在封閉反應(yīng)體系內(nèi)采用本體聚合法反應(yīng)或溶液聚合法反應(yīng)，反應(yīng)物經(jīng)分離純化后可得到藥用生物可降解聚(ε-己內(nèi)酯)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藥用生物可降解聚己內(nèi)酯)的合成方法，其特征是， 所述的固定化脂肪酶Novozym 435是一種由南極假絲酵母脂肪酶B (Candida antarctic lipase B)得到的脂肪酶，該脂肪酶采用經(jīng)過基因改性的米曲霉(Aspergillus oryzae)微 生物進(jìn)行深層發(fā)酵并吸收在一種大孔性樹脂上而制成，其中南極假絲酵母脂肪酶B的含量 為 10%，活力為 10, 000PLU/go
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的藥用生物可降解聚(￡-己內(nèi)酯)的合成方法，其特征 是，所述的固定化脂肪酶Novozym 435的用量與￡ -己內(nèi)酯的質(zhì)量比為1 % 20%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藥用生物可降解聚(￡“己內(nèi)酯)的合成方法，其特征是，所 述的本體聚合法反應(yīng)是指將￡-己內(nèi)酯與固定化脂肪酶Novozym 435直接置于封閉反應(yīng) 體系內(nèi)進(jìn)行混合，并將封閉反應(yīng)體系內(nèi)充滿氮?dú)?，?0 80°C溫度下反應(yīng)2 48h。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藥用生物可降解聚(￡“己內(nèi)酯)的合成方法，其特征是，所 述的溶液聚合法反應(yīng)是指將己內(nèi)酯與固定化脂肪酶Novozym 435混合后進(jìn)一步加入 有機(jī)溶劑，并將封閉反應(yīng)體系內(nèi)充滿氮?dú)?，?0 80°C溫度下反應(yīng)2 48h。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4或5所述的藥用生物可降解聚(e-己內(nèi)酯)的合成方法，其特 征是，所述的封閉反應(yīng)體系的內(nèi)部壓力為2 760mm汞柱。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的藥用生物可降解聚(e-己內(nèi)酯)的合成方法，其特征 是，所述的有機(jī)溶劑是指甲苯或二氧六環(huán)，該有機(jī)溶劑與￡ “己內(nèi)酯的體積比為2. 0 5.0 1。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藥用生物可降解聚(￡“己內(nèi)酯)的合成方法，其特征是，所 述的分離純化是指在反應(yīng)物中加入二氯甲烷終止反應(yīng)，過濾除去酶，濾液真空濃縮除去有 機(jī)溶劑，濃縮液倒入3 5倍量的石油醚或乙醇中沉淀，過濾后收集沉淀真空干燥48h得到 聚(￡_己內(nèi)酯)。
9.一種權(quán)利要求1所述合成方法制備得到的藥用生物可降解聚(￡ -己內(nèi)酯)，其特征 在于，所述聚(￡ -己內(nèi)酯)，其數(shù)均分子量為5000 60000g/mol，多分散性1. 1 1. 4
10.一種權(quán)利要求1所述合成方法制備得到的藥用生物可降解聚(￡ _己內(nèi)酯)的應(yīng) 用，其特征在于，將所述藥用生物可降解聚(￡ _己內(nèi)酯)用于制備組織工程基質(zhì)材料、藥物 制劑輔料或醫(yī)療器械材料。
全文摘要
一種高分子化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的藥用生物可降解聚(ε-己內(nèi)酯)的合成及其應(yīng)用方法，通過將ε-己內(nèi)酯與固定化脂肪酶Novozym 435混合，在封閉反應(yīng)體系內(nèi)采用本體聚合法或溶液聚合法，在60～80℃溫度下反應(yīng)2～48h，反應(yīng)物經(jīng)分離純化后可得到藥用生物可降解聚(ε-己內(nèi)酯)。本發(fā)明采用固定化脂肪酶Novozym 435為催化劑，通過無催化劑殘留、條件易控制的方法制備得到生物可降解聚(ε-己內(nèi)酯)。
文檔編號C12P17/08GK101831468SQ20101018623
公開日2010年9月15日 申請日期2010年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月28日
發(fā)明者侯靜文, 郭圣榮, 雷磊 申請人:上海交通大學(xué)