專利名稱：先改性引發聚合提高取代率的溫敏性氧化石墨烯制備方法
技術領域：
本發明涉及一種先改性引發聚合提高取代率溫敏性氧化石墨烯制備方法，將具有藥物裝載性能的氧化石墨烯及具有溫敏性的PNIPAM (聚N-異丙基丙烯酰胺)采用“點擊化學”反應合成溫敏性載藥復合材料，屬于高分子藥用材料技術領域。
背景技術：
氧化石墨烯通常是由石墨經化學氧化、超聲制備獲得。因氧化條件不同，所獲得的氧化石墨烯的尺寸一般在十納米到幾百納米乃至微米之間。氧化石墨烯含有大量的含氧活性基團，如羰基、羧基、羥基及環氧基等。研究結果表明，氧化石墨烯及其衍生物可被細胞吸收，但沒有明顯的細胞毒性，具有良好的生物相容性和水溶液穩定性，同時有利于化學功能化修飾，是一種良好的藥物載體。但是，氧化石墨烯并不具有藥物溫度控釋效果，所以，需要將具有溫敏性的PNIPAM與氧化石墨烯結合，成為具有溫敏效果的氧化石墨烯復合材料，也就是溫敏性氧化石墨烯，獲得藥物溫度控釋效果。現有制備溫敏性氧化石墨烯的方法有兩種。一是將氧化石墨烯改性成引發劑，直接引發NIPAM (N-異丙基丙烯酰胺單體)聚合；二是先引發NIPAM聚合，然后將聚合物接枝到氧化石墨烯表面。然而，氧化石墨烯不溶于水以及任何有機溶劑，若用氧化石墨烯引發劑引發NIPAM聚合，反應條件苛刻，且聚合反應的聚合物的分子量不可測，從而影響聚合物分子量控制。而采用先引發NIPAM聚合再接枝的方法雖然能夠克服第一種方法聚合物分子量不可控的缺點，并且，能夠在接枝前改性，但是，一旦完成接枝，其復合材料產物不能再改性，無法獲得更為優異的性能。例如，先引發NIPAM聚合，然后用疊氮基團取代聚合物末端鹵素，接著與炔基化的氧化石墨烯進行“點擊化學”反應(Click反應)完成接枝，從而得到溫敏性氧化石墨烯，但是，用疊氮基團取代聚合物末端鹵素的反應難于進行，并且，取代率較低，隨之而來的是該方法獲得的復合材料產物再改性更難，無法獲得更為優異的性能。
發明內容
本發明其目的在于，一是提高疊氮基團取代率；二是使獲得的溫敏性氧化石墨烯產物能夠被容易地進一步改性，從而獲得更為優異的性能，為此我們發明了一種先改性引發聚合提高取代率溫敏性氧化石墨烯制備方法。本發明之先改性引發聚合提高取代率溫敏性氧化石墨烯制備方法先引發NIPAM聚合，然后將聚合物接枝到氧化石墨烯表面，其特征在于，首先，用末端帶有疊氮基團的ATRP引發劑引發NIPAM聚合，得到末端帶有疊氮基團的PNIPAM ;其次，使炔基類分子與氧化石墨烯反應，得到炔基化氧化石墨烯；最后，采用點擊化學反應方法，將末端帶有疊氮基團的PNIPAM與炔基化氧化石墨烯結合，得到溫敏性氧化石墨烯。本發明之先改性引發聚合提高取代率溫敏性氧化石墨烯制備方法其技術效果在于，由于直接用末端帶有疊氮基團的ATRP引發劑來引發NIPAM聚合，比現有技術使NIPAM先聚合再用疊氮基團取代聚合物末端鹵素的反應容易；由于用帶有疊氮基團的ATRP引發劑引發NIPAM聚合，每個聚合物鏈的末端均帶有疊氮基團，疊氮基團在聚合物中含量較高，聚合物中的疊氮基團率高，相當于提高了取代率，進而有利于“點擊化學”反應進行。更為重要的是，所制備的聚合物PNIPAM鏈的一端為疊氮基團，另一端為鹵素，當將疊氮基團一端通過“點擊化學”反應連接到氧化石墨烯表面后，由于在所獲得的復合材料(溫敏性氧化石墨烯)中存在PNIPAM鏈端鹵素，因此，這種復合材料能夠被繼續改性，從而獲得更為優異的性能。例如接枝熒光分子，使溫敏性氧化石墨烯具有熒光標記特性；接枝環境敏感性分子，包括光、聲、電、磁敏感分子，使溫敏性氧化石墨烯具有環境敏感性；接枝具有生物特異性分子，使溫敏性氧化石墨烯具有生物特異性。
具體實施例方式本發明之先改性引發聚合提高取代率溫敏性氧化石墨烯制備方法其具體方案如下。首先，利用末端帶有疊氮基團的ATRP引發劑引發NIPAM聚合，得到末端帶有疊氮基團的聚合物PNIPAM。所述NIPAM經過純化處理；所述末端帶有疊氮基團的ATRP引發劑為CPAE,也就是2-氯丙酸-2、疊·氮乙酯。詳述如下按物質的量(質量m與相對分子量M之比η)比為1:100將CPAE和NIPAM放入W型管一端，溶于DMF (N，N-二甲基乙酰胺)中，CPAE的濃度為12 mg/mL。然后向W型管的中管加入與CPAE物質的量相同的CuCl，溶于體積比為1:1的DMF和水的混合溶液中，CuCl的濃度為10 mg/mL。將所述W型管密封，通氮氣-冷凍-抽真空-通氮氣-解凍，循環兩次。在W型管的中管中用微量注射器注入與CPAE物質的量相同的配體Me6TREN,即三-(N，N-二甲氨基乙基)胺，持續通氮氣15分鐘，攪拌均勻，繼續通氮氣，冷凍，抽真空，通氮氣，解凍。將所述W型管一端內的溶液倒入W型管的中管中，攪拌均勻，在25°C條件下反應lh。打開裝置，溶液接觸空氣結束反應。將溶液過中性氧化鋁柱子，收集無色溶液，旋轉蒸發至少量液體。將液體緩慢滴加到正己烷溶液中析出，除去正己烷，真空干燥，得到PNIPAM-N3,即末端有疊氮基團的PNIPAM，也就是疊氮化聚N-異丙基丙烯酰胺，分子量約為5000。反應方程式為
權利要求
1.一種先改性引發聚合提高取代率溫敏性氧化石墨烯制備方法，先引發NIPAM聚合，然后將聚合物接枝到氧化石墨烯表面，其特征在于，首先，用末端帶有疊氮基團的ATRP引發劑引發NIPAM聚合，得到末端帶有疊氮基團的PNIPAM ;其次，使炔基類分子與氧化石墨烯反應，得到炔基化氧化石墨烯；最后，采用點擊化學反應方法，將末端帶有疊氮基團的PNIPAM與炔基化氧化石墨烯結合，得到溫敏性氧化石墨烯。
2.根據權利要求1所述的溫敏性氧化石墨烯制備方法，其特征在于，所述的ATRP引發劑為2-氯丙酸-2、疊氮乙酯，引發NIPAM聚合反應式為
3.根據權利要求1所述的溫敏性氧化石墨烯制備方法，其特征在于，所述炔基類分子為丙炔醇，丙炔醇與氧化石墨烯的反應式為
4.根據權利要求1所述的溫敏性氧化石墨烯制備方法，其特征在于，末端帶有疊氮基團的PNIPAM與炔基化氧化石墨烯的反應式為
全文摘要
先改性引發聚合提高取代率溫敏性氧化石墨烯制備方法將具有藥物裝載性能的氧化石墨烯及具有溫敏性的PNIPAM(聚N-異丙基丙烯酰胺)采用“點擊化學”反應合成溫敏性載藥復合材料，屬于高分子藥用材料技術領域。現有技術疊氮基團取代率低；獲得的溫敏性氧化石墨烯產物難以進一步改性。本發明其特征在于，首先，用末端帶有疊氮基團的ATRP引發劑引發NIPAM聚合，得到末端帶有疊氮基團的PNIPAM；其次，使炔基類分子與氧化石墨烯反應，得到炔基化氧化石墨烯；最后，采用點擊化學反應方法，將末端帶有疊氮基團的PNIPAM與炔基化氧化石墨烯結合，得到溫敏性氧化石墨烯。由于先改性引發聚合，疊氮基團取代率提高；接枝后PNIPAM鏈的另一端為鹵素，可由此進一步改性溫敏性氧化石墨烯。
文檔編號A61K47/34GK103044688SQ20121052442
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月7日 優先權日2012年12月7日
發明者段潛, 趙德海, 孫小川, 常晶晶, 李艷輝 申請人:長春理工大學