一種具有ucst和氧化還原響應(yīng)性的四臂星型聚合物穩(wěn)定納米膠束的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高分子材料和生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域，具體涉及一種具有UCST和氧化還原響應(yīng)性的四臂星型聚合物穩(wěn)定納米膠束的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]兩親性星型聚合物是一種具有規(guī)整結(jié)構(gòu)的復(fù)雜形狀聚合物，由于結(jié)構(gòu)的特殊性，使其具有獨特的微相形態(tài)，以及某些特殊性質(zhì)和功能。星形聚合物的力學(xué)性質(zhì)、光學(xué)性質(zhì)、磁學(xué)性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)以及化學(xué)性質(zhì)明顯不同于線型聚合物，因此，期優(yōu)越的功能性受到廣泛的青睞。而設(shè)計并合成出新型的具有確定結(jié)構(gòu)的兩親性星型聚合物則是進(jìn)行這些研宄的前提。更是當(dāng)今高分子領(lǐng)域的研宄熱點。Panja (Panja, S; Saha, B;Ghosh, S.K.Synthesis of Novel Four Armed PE-PCL Grafted SuperparamagneticandB1compatible Nanoparticles [J].Langmuir 2013，29，12530 - 12540)通過將 ε-己內(nèi)酯與季戊四醇接枝反應(yīng)得到的四臂共聚物季戊四醇-聚ε -己內(nèi)酯，再接枝到經(jīng)硅烷修飾的磁性納米粒子上制備具有良好的生物相容性的新型聚合物。Wang (Wang, L;Di, S.B;Wang, ff.X.Tunable Temperature Memory Effect of Photo-Cross-Linked StarPCL-PEGNetworks [J].Macromolecules 2014, 47, 1828 - 1836) StarPCL-PEG 通過與肉桂進(jìn)行單一光交聯(lián)制備一種有良好生物相容性和生物降解性的交聯(lián)星型聚合物，此聚合物同時具有出色的溫度記憶效果。
[0003]環(huán)境響應(yīng)型聚合物又稱智能聚合物或刺激響應(yīng)型共聚物，即受到外界環(huán)境的微小的刺激下，自身會相應(yīng)地發(fā)生某些物理或化學(xué)性質(zhì)變動態(tài)且可逆的變化的聚合物。其中外界刺激因素包括電場、磁場、離子強度、PH值、溫度等物理和化學(xué)刺激，自身性質(zhì)包括形狀、相態(tài)、表面能、滲透速率或識別性能等。在環(huán)境響應(yīng)型聚合物在藥物緩釋的輸送載體、生物分離、催化劑或酶等生物大分子的保護(hù)載體、智能或仿生體系、生物傳感器和生物分子診斷等生物醫(yī)學(xué)和納米技術(shù)領(lǐng)域的諸多應(yīng)用，因此引起了人們的廣泛關(guān)注。由于兩親性聚合物的優(yōu)秀性質(zhì)，以及環(huán)境響應(yīng)型聚合物在很多領(lǐng)域的應(yīng)用價值，所以兩親性環(huán)境響應(yīng)型聚合物已經(jīng)成為了研宄熱點。Zhao (Housni，A and Zhao，Y.GoldNanoparticles Funct1nalized with Block Copolymers Displaying Either LCST orUCST Thermosensitivity in Aqueous Solut1n[J].Langmuir.2010, 26, 12933 - 12939)通過PDMAEMA的季胺化反應(yīng)制備了具有UCST的聚合物Quaternized-PEO-fPDMAEMA，然后將其與金納米復(fù)合，并研宄了所得雜化粒子的溫度響應(yīng)性，結(jié)果表明金納米粒子在LCST和UCST時有穩(wěn)定的分散性，這篇文獻(xiàn)提供了一個可靠方面的方法研宄金屬納米粒子與高分子聚合物外衣相結(jié)合的功能化。
[0004]利用季戊四醇本身結(jié)構(gòu)具有高度的對稱性，小的毒性，結(jié)合開環(huán)聚合、酯化和原子轉(zhuǎn)移自由基聚合等聚合方法，在季戊四醇側(cè)基上引入具有UCST的溫度響應(yīng)性的聚甲基丙烯酸N，N-二甲基氨基乙酯鏈段和具有氧化還原響應(yīng)性的二硫鍵鏈段，可以制備以四臂星型為結(jié)構(gòu)的溫度響應(yīng)性和氧化還原響應(yīng)性的接枝嵌鍛共聚物，這在生物醫(yī)學(xué)、納米藥物載體等領(lǐng)域?qū)⒕哂袕V泛應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種具有UCST和氧化還原響應(yīng)性的四臂星型聚合物穩(wěn)定納米膠束的制備方法。
[0006]本發(fā)明的目的是將具有UCST的溫度響應(yīng)性的嵌鍛聚合物作為支鏈引入到季戊四醇上，使所獲得的接枝共聚物同時具有良好的支化結(jié)構(gòu)、生物相容性、生物降解性、生物活性、UCST溫度響應(yīng)性、氧化還原響應(yīng)性，并將此接枝共聚物溶于水中得到具有UCST的溫度響應(yīng)性和氧還原響應(yīng)性的穩(wěn)定納米膠束。本發(fā)明用商品化的季戊四醇、ε-己內(nèi)酯單體和甲基丙烯酸N，N-二甲基氨基乙酯單體、硫代二丙酸等，采用開環(huán)聚合、酯化和原子轉(zhuǎn)移自由基聚合等聚合方法，制備一系列單體比例不同的(聚己內(nèi)脂-SS-聚甲基丙烯酸N，N-二甲基氨基乙酯)支鏈的四臂星型的UCST的溫度響應(yīng)性和氧化還原響應(yīng)性接枝-嵌鍛共聚物。
[0007]本發(fā)明提出的一種具有UCST和氧化還原響應(yīng)性的四臂星型聚合物穩(wěn)定納米膠束的制備方法，具體步驟如下:
(1)將季戊四醇提前進(jìn)行活化，加入ε-己內(nèi)酯單體進(jìn)行混合，得到混合物；再將開環(huán)聚合催化劑A加入混合物中，開環(huán)聚合催化劑A加入的物質(zhì)的量為加入的ε -己內(nèi)酯單體的物質(zhì)的量的I?1.5倍；
(2)在60?120°C下將步驟(I)所得產(chǎn)物劇烈攪拌24?48小時，經(jīng)濃縮，沉淀，抽濾，并真空干燥后，得到以四臂星型為結(jié)構(gòu)的大分子接枝聚合物(Star PCL);
(3)將溴化劑B和醇類C進(jìn)行反應(yīng)制備一端為羥基一端為溴的溴化物；
(4)將步驟(2)得到的大分子接枝聚合物溶解于溶劑D中，加入硫代二丙酸和大分子接枝聚合物(Star PCL)上端羥基或氨基摩爾數(shù)I?10倍量的脫水劑E，得到帶有二硫鍵的聚合物(Star PCL _ss);
(5)將步驟(4)所得的StarPCL-ss與步驟(3)得到的一端為羥基一端為溴的溴化物繼續(xù)進(jìn)行酯化反應(yīng)，得到原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)的大分子引發(fā)劑(Star PCL-ss-Br);
(6)將步驟(5)所得的ATRP大分子引發(fā)劑溶于溶劑F，加入單體甲基丙烯酸N，N-二甲基氨基乙酯，單體甲基丙烯酸N，N-二甲基氨基乙酯的具體加入量按所設(shè)計的分子量及其性能確定，加入催化劑溴化亞銅、配位劑以及N，N，N’，N，’ N’ ’ -五甲基二亞乙基三胺，體系在氬氣或氮氣保護(hù)下反應(yīng)，反應(yīng)溫度為40?120°C，反應(yīng)2?24小時，并經(jīng)沉淀、真空干燥，即得到產(chǎn)物(Star PCL-滬PDMAEMA)；
(J)將步驟(6)所得產(chǎn)物溶解于溶劑F中，加入I, 3-丙磺酸內(nèi)醋攪拌過夜，進(jìn)行完全季銨化，得到最終所需產(chǎn)物(季銨化的Star PCL-f PDMAEMA)。
[0008]本發(fā)明中，所述開環(huán)聚合催化劑A為異辛酸亞錫的甲苯溶液、辛酸亞錫的甲苯溶液、氯化氫的乙醚溶液、天然羥基酸或三氟甲磺酸中的某一種。
[0009]本發(fā)明中，所述溴化劑B為2-溴代異丁酰溴、N-溴代丁二酰亞胺、2-溴丙酰溴或溴乙酰溴中的任一種。
[0010]本發(fā)明中，所述醇類C為乙二醇，1,3-丙二醇或2，3- 丁二醇中的任一種。
[0011]本發(fā)明中，所述溶劑D為四氫呋喃、苯、乙醚或四氯化碳中的一種或幾種。
[0012]本發(fā)明中，所述脫水劑E為N，N- 二環(huán)己基碳二亞胺、4- 二甲氨基吡啶、氯磺酸或亞硫酰氯中的一種或兩種。
[0013]本發(fā)明中，所述溶劑F為所述的溶劑F為四氫呋喃、苯、乙醚或四氯化碳中的一種或幾種。
[0014]本發(fā)明的有益效果在于:
本發(fā)明原料來源廣泛，所用的季戊四醇、ε -己內(nèi)酯、甲基丙烯酸N，N-二甲基氨基乙酯單體、硫代二丙酸、脫水劑、溶劑、催化劑、配位劑、引發(fā)劑、溴化劑、1，3-丙磺酸內(nèi)脂等均可工業(yè)化生產(chǎn)，合成方法簡單易行。合成的兩親性以四臂星型為結(jié)構(gòu)的接枝嵌鍛共聚物具有UCST的溫度響應(yīng)性、氧化還原響應(yīng)性、生物相容性以及生物可降解性。共聚物在水中可以很容易地組裝為穩(wěn)定納米膠束。所得穩(wěn)定納米膠束