專利名稱：一種含糖溫度響應性微凝膠的制備方法
一種含糖溫度響應性微凝膠的制備方法技術領域
本發明屬于微凝膠的制備領域，特別涉及一種含糖溫度響應性微凝膠的制備方法。
背景技術：
微凝膠是一種高度交聯的三維網絡結構聚合物膠體顆粒，能夠吸收水分或其他溶劑呈現為凝膠狀態，顆粒尺寸大約在50 5000nm之間，根據分類系統的不同可以有多種分類方法，如按其側基的性質可分為中性或者離子型凝膠，按其制備方法可分為均聚物或共聚物網狀凝膠，按照其網絡的物理結構又可分為無定形結構、半晶質結構、氫鍵鍵合、超分子結構和水狀膠體聚集體等，根據來源可分為天然和合成凝膠，根據凝膠形成機制可分為物理和化學凝膠。微凝膠具有良好的生物相容性，吸水率高，保水率強，可用于接觸性鏡片、 生物傳感器、人造組織器官材料與藥物輸送系統等。
環境響應性微凝膠是指因外部環境如溫度、pH值、離子強度、磁場強度等的變化， 微凝膠內部發生溶劑的滲入而溶脹或者擠出而退溶脹，從而引起微凝膠的性能變化。在各類環境響應性微凝膠中研究最為集中的是以聚(N-異丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)為基本組成的微凝膠，由于PNIPAAm凝膠在體溫附近存在相轉移溫度，當溫度從低于其相轉移溫度逐漸升高時，PNIPAAm溶液會發生溶膠-凝膠(sol-gel)轉變，因此該凝膠在生物醫藥載體、 組織工程、化妝品、涂料及工業工藝中廣泛采用微凝膠來改善流變性能、實現緩釋、保持水份及實現其它多種功能。
微水凝膠可均勻分散在水介質中，當作為生物支架材料時，能根據需要注射到任何目標位置。因此，微凝膠比本體水凝膠在應用方面更具有優勢等領域有著廣闊的應用前景。PNIPAAm溫敏性高分子溶液在低于其VPTT時是可自由流動的可注射溶液，可以很方便地在低于VPTT時和細胞或藥物分子混合形成單分散性很好的細胞懸液，之后注射到指定的位置，當細胞/支架復合物在體內被加熱到高于其VPTT時，凝膠懸液在體溫的加熱下在原位凝聚形成細胞支架復合物，整個操作過程相當簡便。
另外，通過感應病原體或熱原(如發熱、腫瘤)存在下人體溫度的變化來改變自身膨脹/收縮狀態，因此可將其作為藥物釋放的骨架材料，控釋膜設計靶向釋藥和脈沖式釋藥。它的釋藥模式為，在低于其VPTT時水凝膠在藥物溶液中溶脹以吸附藥物，而在高于 LCST時收縮而釋放藥物；或者是在聚合物中引入疏水基團后的“on-off”釋放模式。但是溫敏性凝膠PNIPAAm及其衍生物的臨床應用還有一些局限性，如合成水凝膠的單體和交聯物不具有生物相容，即可能有毒勝、致癌性，盡管NIPAAm及其衍生物不能生物降解，但其聚合物卻有比較好的生物相容性。
目前的研究文獻以及專利，刺激響應性聚合物存在制備過程復雜，實驗條件過高， 工業化困難等不足等缺點。發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種含糖溫度響應性微凝膠的制備方法，本發明方法合成路線簡潔，工藝流程短，反應條件溫和，毒性低，易于工業化，進一步降低了成本；聚合單體來源豐富，價格低廉，成本較低。
本發明的一種含糖溫度響應性微凝膠的制備方法，包括
(I)將脂肪族二酸與醋酸乙烯酯混合，加入催化劑，于60 75°C反應得到脂肪族二酸二乙烯酯；
(2)將脂肪族二酸二乙烯酯和葡萄糖溶于有機溶劑中，再加入枯草桿菌堿性蛋白酶(無錫雪梅科技有限公司)或脂肪酶LipaseAY30 (無錫雪梅科技有限公司)，50°C反應4飛天，合成可聚合含糖親水單體；其中脂肪族二酸二乙烯酯與葡萄糖摩爾比為3:1-15:1 ;枯草桿菌堿性蛋白酶或脂肪酶LipaseAY30與葡萄糖的質量比為1:2-1:10 ;
(3)將上述可聚合含糖親水單體、N-異丙基丙烯酰胺單體、交聯劑、乳化劑溶于水中；其中N-異丙基丙烯酰胺與可聚合含糖親水單體的摩爾比例為3:1 15:1 ;交聯劑及乳化劑投料量占聚合單體物質的量百分比為1% 10% ；
(4)將上述溶液加熱到3(T80°C穩定l(T60min，同時通入氮氣除氧，加入引發劑， 氮氣保護下，攪拌，3(T80°C下反應O. 5 IOh，透析，即得含糖溫度響應性微凝膠，其中弓I發劑與N-異丙基丙烯酰胺的質量比為1:1-1:100。
所述步驟(I)中的脂肪族二酸為丁二酸、己二酸、壬二酸、癸二酸中的一種。
所述步驟(I)中的催化劑為硫酸銅或醋酸汞。
所述步驟(2)中有機溶劑為吡啶、N，N-二甲基甲酰胺、二甲亞砜、丙酮、N，N-二甲基乙酰胺中的一種。
所述步驟(3)中的交聯劑為N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺、N，N'-雙(羥甲基)尿素、 乙二胺、聚乙二醇、乙二醇、二環氧甘油醚、甘油中的一種。
所述步驟(3)中的乳化劑為十_■燒基苯橫酸納、十_■燒基硫酸納、聚氧化乙稀燒基芳基醚、司盤80、司盤60、硬脂酸鈉中的一種。
所述步驟(4)中引發劑為過硫酸鉀、過硫酸銨、偶氮二異丁腈、過氧化苯甲酰、四氯化鈦中的一種。
所述步驟(4)中的透析時間為2 7天，透析袋截留分子量為3000 14000。
所述步驟(4)中制備的含糖溫度響應性微凝膠直徑為5(T500nm，制備的微凝膠冷凍干燥得微凝膠粉末。
所述步驟(4)中制備的微凝膠相轉變溫度為34°C 45°C。
本發明的一種含糖溫度響應性微凝膠的制備方法，將N-異丙基丙烯酰胺、可聚合含糖親水單體，交聯劑，乳化劑以一定比例混合，并完全溶于去離子水中，加熱反應單體溶液至一定溫度，并保持一定時間，通入氮氣除氧，加入引發劑，在氮氣保護下，于30 80°C 下反應若干小時得到聚合物乳液，最后將上述聚合物乳液置于傾入透析袋內，去離子水透析2 7天，即可得到粒徑均勻的含糖溫度響應性微凝膠。
有益效果
(I)本發明所用聚合單體來源豐富，價格低廉，成本較低；
(2)本發明所得含糖溫度響應性微凝膠粒徑均勻，表面光潔，溫度響應快速，效果明顯；
(3)本發明本方法合成路線簡潔，工藝流程短，反應條件溫和，毒性低，易于工業化，進一步降低了成本；
(4)本發明通過控制兩共聚單體的投料比得到一系列不同相轉變溫度的高分子材料。
圖I是含糖溫度響應性微凝膠掃描電鏡圖2是實施例2中含糖溫度響應性微凝膠透光率隨溫度圖3是實施例2中含糖溫度響應性微凝膠退溶脹圖。
具體實施方式
下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。
實施例I
(I)己二酸二乙烯酯的合成
將己二酸14g與醋酸乙烯酯80mL混合，加入催化劑硫酸銅O. 2g，于70°C反應得到己二酸二乙烯酯16g，收率81% ；
(2)可聚合葡萄糖己二酸二乙烯酯的酶促合成
將13. 14g己二酸二乙烯酯(O. 066mol)、3. 96g葡萄糖、I. Og枯草桿菌蛋白酶和 IOOmL無水吡啶加入250mL錐形瓶中，放入50°C恒溫振蕩培養箱中反應4d，轉速為210rpm。 反應過程用薄層層析(TLC)定性監測，展開劑為乙酸乙酯/甲醇/水(體積比為17:3:1)，用 I2顯色。反應結束后，過濾除去枯草桿菌蛋白酶并減壓蒸餾除去大部分吡啶，粗產物用柱層析法提純，洗脫劑為純乙酸乙酯，展開劑為乙酸乙酯/甲醇/水(體積比為17:3:1)，用I2顯色。最后經旋轉蒸發除去洗脫劑得到白色固體產物。
(3)N_異丙基丙烯酰胺11. 3g、葡萄糖己二酸二乙烯酯5. 3g，交聯劑N，N'-雙(輕甲基)尿素O. 7g，乳化劑十二烷基苯磺酸鈉I. Og混合，并完全溶于去離子水中；將上述反應單體溶液加熱至50°C，并保持30分鐘，同時通入氮氣除氧，加入過二硫酸鉀O. 6g，在氮氣氣氛保護下，磁力攪拌，于50°C下反應6小時得到聚合物乳液；將上述聚合物乳液置于傾入截留分子量為8000的透析袋內，去離子水透析4天，即可得到粒徑均勻的含糖溫度響應性微凝膠。
實施例2
(I)己二酸二乙烯酯的合成
將己二酸14g與醋酸乙烯酯80mL混合，加入催化劑硫酸銅O. 2g，于70°C反應得到己二酸二乙烯酯16g，收率81% ；
(2)可聚合葡萄糖己二酸二乙烯酯的酶促合成
將13. 14g己二酸二乙烯酯(O. 066mol)、3. 96g葡萄糖、I. Og枯草桿菌蛋白酶和 IOOmL無水吡啶加入250mL錐形瓶中，放入50°C恒溫振蕩培養箱中反應4d，轉速為210rpm。反應過程用薄層層析(TLC)定性監測，展開劑為乙酸乙酯/甲醇/水(體積比為17:3:1)，用 I2顯色。反應結束后，過濾除去枯草桿菌蛋白酶并減壓蒸餾除去大部分吡啶，粗產物用柱層析法提純，洗脫劑為純乙酸乙酯，展開劑為乙酸乙酯/甲醇/水(體積比為17:3:1)，用I2顯色。最后經旋轉蒸發除去洗脫劑得到白色固體產物。
(3)N_異丙基丙烯酰胺11. 3g、葡萄糖己二酸二乙烯酯2. 48，交聯劑隊^ -雙(輕甲基)尿素O. 4g，乳化劑十二烷基苯磺酸鈉O. 7g混合，并完全溶于去離子水中；將上述反應單體溶液加熱至80°C，并保持40分鐘，同時通入氮氣除氧，加入過二硫酸鉀O. 5g，在氮氣氣氛保護下，磁力攪拌，于80°C下反應4小時得到聚合物乳液；將上述聚合物乳液置于傾入截留分子量為8000的透析袋內，去離子水透析2天，即可得到粒徑均勻的含糖溫度響應性微凝膠。
實施例3
(I)己二酸二乙烯酯的合成
將己二酸14g與醋酸乙烯酯80mL混合，加入催化劑硫酸銅O. 2g，于70°C反應得到己二酸二乙烯酯16g，收率81% ；
(2)可聚合葡萄糖己二酸二乙烯酯的酶促合成
將13. 14g己二酸二乙烯酯(O. 066mol)、3. 96g葡萄糖、I. Og枯草桿菌蛋白酶和 IOOmL無水吡啶加入250mL錐形瓶中，放入50°C恒溫振蕩培養箱中反應4d，轉速為210rpm。 反應過程用薄層層析(TLC)定性監測，展開劑為乙酸乙酯/甲醇/水(體積比為17:3:1)，用 I2顯色。反應結束后，過濾除去枯草桿菌蛋白酶并減壓蒸餾除去大部分吡啶，粗產物用柱層析法提純，洗脫劑為純乙酸乙酯，展開劑為乙酸乙酯/甲醇/水(體積比為17:3:1)，用I2顯色。最后經旋轉蒸發除去洗脫劑得到白色固體產物。
(3)N_異丙基丙烯酰胺11. 3g、葡萄糖己二酸二乙烯酯1.28，交聯劑隊^ -亞甲基雙丙烯酰胺O. 8g,乳化劑十二燒基苯磺酸鈉O. 6g混合,并完全溶于去離子水中；將上述反應單體溶液加熱至60°C，并保持10分鐘，同時通入氮氣除氧，加入過二硫酸鉀O. 4g，在氮氣氣氛保護下，磁力攪拌，于60°C下反應O. 5小時得到聚合物乳液；將上述聚合物乳液置于傾入截留分子量為8000的透析袋內，去離子水透析7天，即可得到含糖溫度響應性微凝膠。
權利要求
1.一種含糖溫度響應性微凝膠的制備方法，包括 (1)將脂肪族二酸與醋酸乙烯酯混合，加入催化劑，于60 75°C反應得到脂肪族二酸二乙烯酯； (2)將脂肪族二酸二乙烯酯和葡萄糖溶于有機溶劑中，再加入枯草桿菌堿性蛋白酶或脂肪酶LipaseAY30, 50°C反應4飛天,合成可聚合含糖親水單體；其中脂肪族二酸二乙烯酯與葡萄糖摩爾比為3:1-15:1 ;枯草桿菌堿性蛋白酶或脂肪酶LipaseAY30與葡萄糖的質量比為 1:2-1:10 ； (3)將上述可聚合含糖親水單體、N-異丙基丙烯酰胺單體、交聯劑、乳化劑溶于水中；其中N-異丙基丙烯酰胺與可聚合含糖親水單體的摩爾比例為3:1 15:1 ;交聯劑及乳化劑投料量占聚合單體物質的量百分比為1% 10% ； (4)將上述溶液加熱到3(T80°C穩定l(T60min，同時通入氮氣除氧，加入引發劑，氮氣保護下，攪拌，3(T80°C下反應O. 5 10h，透析，即得含糖溫度響應性微凝膠，其中引發劑與N-異丙基丙烯酰胺的質量比為1:1-1:100。
2.根據權利要求I所述的一種含糖溫度響應性微凝膠的制備方法，其特征在于所述步驟(I)中的脂肪族二酸為丁二酸、己二酸、壬二酸、癸二酸中的一種。
3.根據權利要求I所述的一種含糖溫度響應性微凝膠的制備方法，其特征在于所述步驟(I)中的催化劑為硫酸銅或醋酸汞。
4.根據權利要求I所述的一種含糖溫度響應性微凝膠的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中有機溶劑為吡啶、N，N-二甲基甲酰胺、二甲亞砜、丙酮、N，N-二甲基乙酰胺中的一種。
5.根據權利要求I所述的一種含糖溫度響應性微凝膠的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中的交聯劑為N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺、N，N'-雙(羥甲基)尿素、乙二胺、聚乙二醇、乙二醇、二環氧甘油醚、甘油中的一種。
6.根據權利要求I所述的一種含糖溫度響應性微凝膠的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中的乳化劑為十_■燒基苯橫酸納、十_■燒基硫酸納、聚氧化乙稀燒基芳基釀、司盤80、司盤60、硬脂酸鈉中的一種。
7.根據權利要求I所述的一種含糖溫度響應性微凝膠的制備方法，其特征在于所述步驟(4)中引發劑為過硫酸鉀、過硫酸銨、偶氮二異丁腈、過氧化苯甲酰、四氯化鈦中的一種。
8.根據權利要求I所述的一種含糖溫度響應性微凝膠的制備方法，其特征在于所述步驟(4)中的透析時間為I 天，透析袋截留分子量為3000 14000。
9.根據權利要求I所述的一種含糖溫度響應性微凝膠的制備方法，其特征在于所述步驟(4)中制備的含糖溫度響應性微凝膠直徑為5(T500nm，制備的微凝膠冷凍干燥得微凝膠粉末。
10.根據權利要求I所述的一種含糖溫度響應性微凝膠的制備方法，其特征在于所述步驟(4)中制備的微凝膠相轉變溫度為34°C 45°C。
全文摘要
本發明涉及一種含糖溫度響應性微凝膠的制備方法，包括(1)將脂肪族二酸與醋酸乙烯酯混合，加入催化劑，于60～75℃反應得到脂肪族二酸二乙烯酯；(2)將脂肪族二酸二乙烯酯和葡萄糖溶于有機溶劑中，再加入枯草桿菌堿性蛋白酶或脂肪酶LipaseAY30，合成可聚合含糖親水單體；(3)將上述可聚合含糖親水單體、N-異丙基丙烯酰胺單體、交聯劑、乳化劑完全溶于水中；(4)將上述溶液加熱穩定，同時通入氮氣除氧，加入引發劑，氮氣保護下，攪拌，反應，透析，即得含糖溫度響應性微凝膠。本發明方法合成路線簡潔，工藝流程短，反應條件溫和，毒性低，易于工業化，進一步降低了成本；聚合單體來源豐富，價格低廉，成本較低。
文檔編號C08F218/14GK102977264SQ20121050690
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月30日 優先權日2012年11月30日
發明者朱利民, 婁少峰, 權靜, 張婳 申請人:東華大學