一種基于P(MVE-alt-MA)光控水凝膠及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于P（MVE-alt-MA）光控水凝膠，以β-環(huán)糊精、對氨基偶氮苯分別改性P（MVE-alt-MA）得到接枝型聚合物主、客體，可見光條件下在水溶液中組裝即可形成水凝膠。本發(fā)明還公開了其制備方法。本發(fā)明原料廉價，合成路線簡單，周期短，無污染，適用于大規(guī)模生產(chǎn)。本發(fā)明采用單一組分P（MVE-alt-MA），易于通過調(diào)節(jié)主—客體比例調(diào)節(jié)水凝膠的交聯(lián)度，更易于產(chǎn)業(yè)化。在紫外光照射條件下，凝膠轉(zhuǎn)化為溶膠，對光具有良好的響應(yīng)性，其響應(yīng)過程具有可逆性?？蓱?yīng)用于藥物控釋及細(xì)胞3D培養(yǎng)載體。
【專利說明】-種基于P (MVE-alt-MA)光控水凝膠及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及水凝膠制備領(lǐng)域，具體涉及一種基于P (MVE-alt-MA)光控水凝膠及其 制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 水凝膠（Hydrogel)是以水為分散介質(zhì)的凝膠。智能型水凝膠是一類對外界刺激 能產(chǎn)生敏感響應(yīng)的水凝膠，外界刺激可以是溫度、PH值、鹽濃度、光、化學(xué)物質(zhì)等。根據(jù)對 外界刺激的響應(yīng)情況，智能型水凝膠分為：溫度響應(yīng)性水凝膠、pH-響應(yīng)性水凝膠、光響應(yīng) 性水凝膠、壓力響應(yīng)性水凝膠、生物分子響應(yīng)性水凝膠、電場響應(yīng)性水凝膠等。由于智能型 水凝膠的獨特響應(yīng)性，在化學(xué)轉(zhuǎn)換器、記憶元件開關(guān)、傳感器、人造肌肉、化學(xué)存儲器、分子 分離體系、活性酶的固定、組織工程、藥物載體等方面具有很好的應(yīng)用前景。其中光響應(yīng)性 水凝膠是一類在光作用下能迅速發(fā)生化學(xué)或物理變化而做出響應(yīng)的智能型高分子材料。通 常情況下，光響應(yīng)高分子凝膠由于光輻射(光刺激)而發(fā)生體積相轉(zhuǎn)變。如在紫外光輻射時， 凝膠網(wǎng)絡(luò)中的光敏感基團(tuán)發(fā)生光異構(gòu)化、光解離，因基團(tuán)構(gòu)象和偶極矩的變化可使凝膠發(fā) 生溶脹。光響應(yīng)高分子凝膠最大特點是響應(yīng)過程具有可逆性，離開光的作用凝膠又會恢復(fù) 原來的狀態(tài)。
[0003] 環(huán)糊精（Cyclodextrin，簡稱⑶)，是淀粉經(jīng)葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶發(fā)酵后得到的由 D-吡喃葡萄糖單元通過α-1，4糖苷鍵首位連接而成的大環(huán)化合物。⑶最主要的性質(zhì)就 是依據(jù)空腔的大小，利用疏水作用力，氫鍵和范德華力等，可同多種無機(jī)和有機(jī)客體分 子以及聚合物大分子形成主-客體包結(jié)絡(luò)合物。環(huán)糊精與客體分子的"鎖-鑰匙"包合作 用，是一種純粹的分子間非共價鍵作用力，利用這一超分子作用力可以構(gòu)筑大分子網(wǎng)絡(luò)體 系。在客體分子中，偶氮苯是一個具有光致異構(gòu)化性質(zhì)的客體分子。偶氮苯與β_環(huán)糊精 (β -CD)包結(jié)絡(luò)合體系的光致可逆性使得其在功能性的組裝體和光敏材料方面具有廣泛的 應(yīng)用價值。基于環(huán)糊精包合作用的超分子水凝膠研究中，其中接枝型環(huán)糊精聚合物為主體 與偶氮苯改性聚合物為客體組裝制備光控水凝膠的報道自2004年日本Harada課題組首 先報道。自此以來制備此類接枝型光控水凝膠中，環(huán)糊精，偶氮苯修飾的聚合物有聚丙烯 酸、可德膠及透明質(zhì)酸等。尚未見環(huán)糊精與偶氮苯分別接枝聚甲基乙烯基醚共聚馬來酸[P (MVE-alt-MA)]制備光控水凝膠的報道?，F(xiàn)有光控水凝膠的合成步驟復(fù)雜，主、客體主鏈多 為不同種類聚合物，不易通過調(diào)節(jié)主一客體比例調(diào)節(jié)水凝膠的交聯(lián)度，從而阻礙產(chǎn)業(yè)化發(fā) 展。而且已有報道中大多僅能看到主、客體組裝混合物粘度增大，因主客體相互作用受限而 不能成膠。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種基于P (MVE-alt-MA)光控水凝膠及其制備方法，以解決 現(xiàn)有技術(shù)中光控水凝膠合成步驟復(fù)雜，不易調(diào)節(jié)主、客體比例調(diào)節(jié)水凝膠的交聯(lián)度，成膠困 難等缺陷。
[0005] 為解決上述問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0006] 一種基于P (MVE-alt-MA)光控水凝膠，由接枝聚合物P (MVE-alt-MA) -g- β -CD 和接枝聚合物P (MVE-alt-MA)-g-Azo按質(zhì)量比1:3?3:1混合組裝得到，所述接枝聚 合物P (MVE-alt-MA)-g-P-⑶是以二環(huán)己基碳二亞胺（DCC)為催化劑，將β-環(huán)糊精 (β-⑶）和聚甲基乙烯基醚共聚馬來酸[Ρ (MVE-alt-MA)]進(jìn)行接枝反應(yīng)得到；所述P (MVE-alt-MA)-g-Azo是以DCC為催化劑，將對氨基偶氮苯（Azo)和P (MVE-alt-MA)進(jìn)行 接枝反應(yīng)得到。
[0007] 上述基于P (MVE-alt-MA)光控水凝膠的制備方法，包括如下步驟：
[0008] 步驟一、配制β -⑶的N，N-二甲基甲酰胺（DMF)溶液，加入DCC，再逐滴加入 P (MVE-alt-MA)的DMF溶液，在N2氛圍及60°C?KKTC條件下以600rpm?1700rpm攪 拌8h?12h，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑后，溶于水，透析3天?7天，凍干，得到接枝聚合物P (MVE-alt-MA)-g-P-CD;其中，P (MVE-alt-MA)中的酸酐單元和β-CD的摩爾比為20:1? 5:1 ;DCC 和 P (MVE-alt-MA)的摩爾比為 1:50 ?1:2 ;
[0009] 步驟二、配制P (MVE-alt-MA)的DMF溶液，加入DCC，再逐滴加入Azo的DMF溶液， 在60°C?100°C條件下以600rpm?1700rpm攪拌12h?36h，抽濾，濾液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑 后，溶于水，透析3天?7天，得到接枝聚合物P(MVE-alt-MA)-g-Azo ;其中，P(MVE-alt-MA) 中的酸酐單元和Azo的摩爾比為10:1?2:1 ;DCC和P (MVE-alt-MA)的摩爾比為1:50? 1:2 ；
[0010] 步驟三、室溫條件下，將 P (MVE-alt-MA) -g-β -CD 和 P (MVE-alt-MA) -g-Azo 分 別配制成水溶液,按 P (MVE-alt-MA)-g-P-CD 和 P (MVE-alt-MA)-g-Azo 質(zhì)量比為 1:3 ? 3:1混合，在pH為2?8及可見光的條件下組裝，得到所述基于P (MVE-alt-MA)光控水凝 膠。
[0011] 步驟一所述β -CD的DMF溶液和P(MVE-alt-MA)的DMF溶液的濃度為0. 02g/ml? 0. lg/ml ;步驟二所述P (MVE-alt-MA)的DMF溶液和Azo的DMF溶液的濃度為0. 02g/ml? 0· lg/ml。
[0012] 步驟一和步驟二所述P (MVE-alt-MA)的數(shù)均分子量為80000?311000。
[0013] 步驟三 P (MVE-alt-MA) -g- β -CD 水溶液和 P (MVE-alt-MA) -g-Azo 水溶液的濃 度為 0· 05g/mL ?0· 15g/mL。
[0014] 與以往接枝型光控水凝膠的制備相比較，本發(fā)明有以下優(yōu)勢：
[0015] 1、本發(fā)明原料廉價，合成路線簡單，周期短，無污染，適用于大規(guī)模生產(chǎn)。
[0016] 2、在以往光控水凝膠的合成中，主、客體主鏈多為不同種類聚合物，而本發(fā)明用的 是單一組分P(MVE-alt-MA)，易于通過調(diào)節(jié)主一客體比例調(diào)節(jié)水凝膠的交聯(lián)度，更易于產(chǎn)業(yè) 化。
[0017] 3、本發(fā)明將β -⑶、Azo分別改性P (MVE-alt-MA)得到接枝型聚合物主、客體，可 見光條件下在水溶液中組裝即可形成水凝膠，在紫外光照射條件下，凝膠轉(zhuǎn)化為溶膠，對光 具有良好的響應(yīng)性，其響應(yīng)過程具有可逆性?？蓱?yīng)用于藥物控釋及細(xì)胞3D培養(yǎng)載體。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1是實施例2獲得的基于P (MVE-alt-MA)光控水凝膠圖片；
[0019] 圖2是實施例2獲得的基于P (MVE-alt-MA)光控水凝膠在紫外/可見光照條件 下的相轉(zhuǎn)化圖片；
[0020] 圖3是實施例2獲得的基于P (MVE-alt-MA)光控水凝膠的掃描電鏡圖。

【具體實施方式】
[0021] P (MVE-alt-MA)是對人體和動物無毒無害的高分子材料，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定 性和生物相容性優(yōu)點，在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域中有著非常廣泛的應(yīng)用，如作為穩(wěn)定劑，增塑劑，粘 合劑和緩釋劑等。P (MVE-alt-MA)的微陣列結(jié)構(gòu)能夠支持人多能干細(xì)胞（hPSCs) (HUES1， HUES9和iPSCs)的黏附，增殖和自我更新。在P(MVE-alt-MA)上培養(yǎng)的人多能干細(xì)胞hPSCs 能維持其特征形貌，表達(dá)了高水平多能性標(biāo)記物和保持正常的染色質(zhì)組型?；谠摼酆衔?良好的生物相容性，本發(fā)明將環(huán)糊精、偶氮苯分別修飾P (MVE-alt-MA)，且組裝成光控水凝 膠。可應(yīng)用于藥物控釋及細(xì)胞3D培養(yǎng)載體。
[0022] 本發(fā)明基于P (MVE-alt-MA)光控水凝膠，由接枝聚合物P (MVE-alt-MA)-g_ β -CD 和接枝聚合物P (MVE-alt-MA) -g-Azo按質(zhì)量比1:3?3:1混合組裝得到。接枝聚合物P (MVE-alt-MA)-g-P -CD，結(jié)構(gòu)式如式（I )，是以 DCC 為催化劑，將 β -CD 和 P (MVE-alt-MA) 進(jìn)行接枝反應(yīng)得到。接枝聚合物P (MVE-alt-MA)-g-Azo,結(jié)構(gòu)式如式（II)，是以DCC為催 化劑，將Azo和P (MVE-alt-MA)進(jìn)行接枝反應(yīng)得到。

【權(quán)利要求】
1. 一種基于P (MVE-alt-MA)光控水凝膠，其特征在于，由接枝聚合物P (MVE-alt-MA) -g- P -CD 和接枝聚合物 P (MVE-alt-MA) -g-Azo 按質(zhì)量比 1:3 ?3:1 混合 組裝得到，所述接枝聚合物P (MVE-alt-MA) -g-0 -⑶是以二環(huán)己基碳二亞胺為催化劑，將 3 -環(huán)糊精和聚甲基乙烯基醚共聚馬來酸進(jìn)行接枝反應(yīng)得到；所述P (MVE-alt-MA)-g-Azo 是以二環(huán)己基碳二亞胺為催化劑，將對氨基偶氮苯和聚甲基乙烯基醚共聚馬來酸進(jìn)行接枝 反應(yīng)得到。
2. 權(quán)利要求1所述的基于P (MVE-alt-MA)光控水凝膠的制備方法，其特征在于，包括 如下步驟： 步驟一、配制環(huán)糊精的N，N-二甲基甲酰胺溶液，加入二環(huán)己基碳二亞胺，再逐滴加 入聚甲基乙烯基醚共聚馬來酸的N，N-二甲基甲酰胺溶液，在N2氛圍及60°C?KKTC條件 下以600rpm?1700rpm攪拌8h?12h，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑后，溶于水，透析3天?7天，凍 干，得到接枝聚合物P (MVE-alt-MA)-g-P-CD ;其中，聚甲基乙烯基醚共聚馬來酸中的酸酐 單元和環(huán)糊精的摩爾比為20:1?5:1 ;二環(huán)己基碳二亞胺和聚甲基乙烯基醚共聚馬來 酸的摩爾比為1:50?1:2 ; 步驟二、配制聚甲基乙烯基醚共聚馬來酸的N，N-二甲基甲酰胺溶液，加入二環(huán)己基 碳二亞胺，再逐滴加入對氨基偶氮苯的N，N-二甲基甲酰胺溶液，在60°C?KKTC條件下以 600rpm?1700rpm攪拌12h?36h，抽濾，濾液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑后，溶于水，透析3天?7 天，得到接枝聚合物P (MVE-alt-MA)-g-Azo ;其中，聚甲基乙烯基醚共聚馬來酸中的酸酐單 元和對氨基偶氮苯的摩爾比為10:1?2:1 ;二環(huán)己基碳二亞胺和聚甲基乙烯基醚共聚馬來 酸的摩爾比為1:50?1:2 ; 步驟三、室溫條件下，將 P (MVE-alt-MA) -g-P -CD 和 P (MVE-alt-MA) -g-Azo 分別配 制成水溶液，按 P (MVE-alt-MA) -g-P -CD 和 P (MVE-alt-MA) -g-Azo 質(zhì)量比為 1:3 ?3:1 混合，在pH為2?8及可見光條件下組裝，得到所述基于P (MVE-alt-MA)光控水凝膠。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于P (MVE-alt-MA)光控水凝膠的制備方法，其特征在于， 步驟一所述P -環(huán)糊精的N，N-二甲基甲酰胺溶液和聚甲基乙烯基醚共聚馬來酸的N，N-二 甲基甲酰胺溶液的濃度為〇. 〇2g/ml?0. lg/ml ;步驟二所述聚甲基乙烯基醚共聚馬來酸的 N，N-二甲基甲酰胺溶液和對氨基偶氮苯的N，N-二甲基甲酰胺溶液的濃度為0. 02g/ml? 0? lg/ml。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的基于P (MVE-alt-MA)光控水凝膠的制備方法，其特征在 于，步驟一和步驟二所述聚甲基乙烯基醚共聚馬來酸的數(shù)均分子量為80000?311000。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的基于P (MVE-alt-MA)光控水凝膠的制備方法，其特征 在于，步驟三P (MVE-alt-MA)-g- P -CD水溶液和P (MVE-alt-MA)-g-Azo水溶液的濃度為 0? 05g/mL ?0? 15g/mL〇
【文檔編號】C08G83/00GK104311844SQ201410131093
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年4月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月1日
【發(fā)明者】張?zhí)熘? 馬曉娥, 顧寧 申請人:東南大學(xué)