一種環糊精基梳狀多聚準輪烷水凝膠及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種自由基均聚法制備的環糊精基梳狀多聚準輪烷水凝膠，同時還涉 及其具體的制備方法。
【背景技術】
[0002] 環糊精（⑶s)是6~12個D-吡喃葡萄糖單元環狀排列而成的一組低聚糖的總稱， 為中空去頂的圓錐狀分子并具有"外親水，內疏水"的特性。常見的a-CD、f3-CD及γ-CD 分別由6-8個葡萄糖單元組成。CD是主客體化學中一類重要的主體分子，其對客體分子的 包合作用是超分子化學的重要研宄內容之一。
[0003] 線型、樹型、星型、超支化等大分子可通過與環糊精包合形成環糊精基水凝膠。多 數環糊精基水凝膠具有剪切變稀以及溫度敏感的顯著特征，其溫度敏感性除了凝膠-溶膠 轉變外，還表現為CD在溫度改變時會從某一鏈段移動到另一鏈段，類似機械活塞的作用。 由于多聚(準）輪烷形成的超分子結構水凝膠不僅具有較好的功能可調性和化學穩定性，并 且具備良好的機械性能以保證CD包合及藥物釋放能力得以實現，更重要的是其免去了化 學溶劑和化學交聯劑的使用，無毒環保且有較好的生物相容性，目前已在生物技術、生物醫 學工程等相關領域得到廣泛應用。其中側鏈梳狀環糊精基水凝膠結構設計靈活可變，可以 構建更為復雜的超分子體系，具有較高的研宄價值。
[0004] PEG與a -⑶的包合作用是最早提出的一個較為經典的主鏈型環糊精基多準聚輪 烷的制備方法，但目前還沒有應用于側鏈型環糊精基多聚準輪烷的例子。
【發明內容】
[0005] 為了解決以上技術問題，本發明利用自由基均聚制得梳狀聚合物，然后與a -CD 進行包合作用制備水凝膠，實現了在較低聚合物分子量及較低a -CD濃度下制備環糊精基 水凝膠，提供了一種環糊精基梳狀多聚準輪烷水凝膠，同時提供了其制備方法。
[0006] 本發明是通過以下技術方案實現的，一種環糊精基梳狀多聚準輪烷水凝膠，由以 下步驟制備而成： 步驟a :以APEG-1200為單體，AIBN為引發劑，DMF為溶劑通過自由基溶液聚合合成梳 狀聚合物，并對產物進行提純； 步驟b :將提純后的聚合物逐滴加入到不同濃度的a -CD水溶液中，超聲處理15min，將 體系靜止12h制得環糊精基梳狀多聚準輪烷水凝膠。
[0007] 步驟a中，所述自由基溶液聚合的反應條件為氮氣保護下，加入單體和引發劑，其 中引發劑的用量為單體質量加入量的2%-8%，在65°C -80°C下反應15h。
[0008] 步驟a中，所述提純為萃取提純，除去未反應的單體，得到純凈的梳狀聚合物。
[0009] 步驟b中，所述不同濃度的α -⑶水溶液的濃度為：〇. 03-0. 18g/ml，通過改變 a -CD的摻量形成不同聚氧乙烯鏈段和a -CD的包合摩爾比，即n (CH2CH2O) :n ( a -CD)。
[0010] 本發明提供的環糊精基梳狀多聚準輪烷（CD-PPR)水凝膠由于形成了梳狀多聚準 輪烷的結構，使得在較低聚合物分子量的條件下與a -CD包合后就可形成具有"管狀"晶型 的水凝膠，并且a -CD摻量的越多，水凝膠的交聯密度逐漸增大，水凝膠的凝膠-溶膠轉變 溫度越高、溶脹率越小、觸變性以及屈服應力越大，可用作藥物運輸的載體。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明制備的梳狀聚合物的核磁氫譜圖； 圖2為本發明制得的環糊精基梳狀多聚準輪烷水凝膠實物圖； 圖3為本發明制得的環糊精基梳狀多聚準輪烷水凝膠掃描電鏡圖； 圖4為本發明制得的環糊精基梳狀多聚準輪烷水凝膠與a -CD的XRD圖； 圖5為本發明制得的不同組成的環糊精基梳狀多聚準輪烷水凝膠溶脹測試圖； 圖6為本發明制得的不同組成的環糊精基梳狀多聚準輪烷水凝膠凝膠-溶膠轉變溫 度相圖。
【具體實施方式】
[0012] 本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體 的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。
[0013] 實施例1 步驟a:稱取15 g APEG-1200溶解于20 mL重蒸處理后的DMF溶劑中，然后加入0.3 g AIBN，65°C氮氣保護下反應15 h，反應結束后在80°C下減壓蒸餾除去溶劑，最后在60°C下 真空干燥得APEG-1200聚合物。稱取5 g APEG-1200聚合物溶于50 mL水中，用150 mL氯 仿萃取，重復操作三次。
[0014] 步驟b :將0.1 g萃取后的聚合物溶于I mL水中，逐滴加入到濃度為0. 03 g/ml α-⑶水溶液中，超聲處理15 min使之混合均勻，然后將體系靜置12 h，形成水凝膠。此時 聚氧乙烯鏈段（CH2CH2O)與a-CD的摩爾比（n (CH2CH2O) /n(a-CD))為6。
[0015] 實施例2 步驟a:稱取15 g APEG-1200溶解于20 mL重蒸處理后的DMF溶劑中，然后加入0.6 g AIBN，70°C氮氣保護下反應15 h，反應結束后在80°C下減壓蒸餾除去溶劑，最后在60°C下 真空干燥得APEG-1200聚合物。稱取5 g APEG-1200聚合物溶于50 mL水中，用150 mL氯 仿萃取，重復操作三次。
[0016] 步驟b :將0.1 g萃取后的聚合物溶于I mL水中，逐滴加入到濃度為0. 05 g/ml α-⑶水溶液中，超聲處理15 min使之混合均勻，然后將體系靜置12 h，形成水凝膠。此時 聚氧乙烯鏈段（CH2CH2O)與a-CD的摩爾比（n (CH2CH2O) /n(a-CD))為4。
[0017] 實施例3 步驟a :稱取15 g APEG-1200溶解于20 mL重蒸處理后的DMF溶劑中，然后加入0. 9g AIBN，75°C氮氣保護下反應15 h，反應結束后在80°C下減壓蒸餾除去溶劑，最后在60°C下 真空干燥得APEG-1200聚合物。稱取5 g APEG-1200聚合物溶于50 mL水中，用150 mL氯 仿萃取，重復操作三次。
[0018] 步驟b :將0.1 g萃取后的聚合物溶于I mL水中，逐滴加入到濃度為0. 09 g/ml α-⑶水溶液中，超聲處理15 min使之混合均勻，然后將體系靜置12 h，形成水凝膠。此時 聚氧乙烯鏈段（CH2CH2O)與a-CD的摩爾比U(CH2CH 2O) /η(α-CD))為2。
[0019] 實施例4 步驟a :稱取15 g APEG-1200溶解于20 mL重蒸處理后的DMF溶劑中，然后加入0. 9g AIBN，75°C氮氣保護下反應15 h，反應結束后在80°C下減壓蒸餾除去溶劑，最后在60°C下 真空干燥得APEG-1200聚合物。稱取5 g APEG-1200聚合物溶于50 mL水中，用150 mL氯 仿萃取，重復操作三次。
[0020] 步驟b :將0.1 g萃取后的聚合物溶于I mL水中，逐滴加入到濃度為0. 12 g/ml α-⑶水溶液中，超聲處理15 min使之混合均勻，然后將體系靜置12 h，形成水凝膠。此時 聚氧乙烯鏈段（CH2CH2O)與a -CD的摩爾比（n (CH2CH2O) /n ( a -CD)) 為 I. 5〇
[0021] 實施例5 步驟a :稱取15 g APEG-1200溶解于20 mL重蒸處理后的DMF溶劑中，然后加入I. 2g AIBN，80°C氮氣保護下反應15 h，反應結束后在80°C下減壓蒸餾除去溶劑，最后在60°C下 真空干燥得APEG-1200聚合物。稱取5 g APEG-1200聚合物溶于50 mL水中，用150 mL氯 仿萃取，重復操作三次。
[0022] 步驟b :將0.1 g萃取后的聚合物溶于I mL水中，逐滴加入到濃度為0. 18 g/ml α-⑶水溶液中，超聲處理15 min使之混合均勻，然后將體系靜置12 h，形成水凝膠。此時 聚氧乙烯鏈段（CH2CH2O)與a -CD的摩爾比（n (CH2CH2O) /n ( a -CD))為1。
[0023] 本發明所得到的環糊精基梳狀多聚準輪烷水凝膠經掃描電鏡、XRD、溶脹測試、凝 膠-溶膠轉變溫度、流變力學性能測試來確定其結構和性質。
[0024] 實施例結果見附圖。圖1為實施例1中經過萃取提純后聚合物的核磁氫譜圖，由圖 中可以看出單體雙鍵打開，形成了側鏈梳狀聚合物。圖2為實施例2中制得的環糊精基梳 狀多聚準輪烷水凝膠實物圖，由圖可以看出，室溫下產品為白色、無流動性的水凝膠。也證 明在較低聚合物分子量的條件下，也可以形成水凝膠。圖3為實施例3制得的環糊精基梳 狀多聚準輪烷水凝膠掃描電鏡圖，由圖中可以看出水凝膠的微觀形貌為三維網狀結構。圖4 為實施例4中制得的環糊精基梳狀多聚準輪烷水凝膠與a -CD的XRD圖，由圖中可以看出 不同于α-⑶的"籠型"結構，水凝膠為典型的"管狀"晶型。圖5依次為上述5個實施例 中不同a-CD摻量的水凝膠試樣的溶脹性能測試結果，可以看出隨著a-CD摻量的增多，水 凝膠的交聯密度逐漸增大，溶脹率變小。圖6依次為上述5個實施例中不同α-CD摻量的 水凝膠試樣的凝膠-溶膠轉變溫度相圖，可知隨著a -CD摻量的增多，水凝膠的交聯密度逐 漸增大，水凝膠試樣的凝膠-溶膠轉變溫度增高。表1為各實施例制得的不同組成的環糊 精基梳狀多聚準輪烷水凝膠的流變力學性能測試結果表。
[0025]
【主權項】
1. 一種環糊精基梳狀多聚準輪烷水凝膠，其特征在于，由以下步驟制備而成： 步驟a:以APEG-1200為單體，AIBN為引發劑，DMF為溶劑通過自由基溶液聚合合成梳 狀聚合物，并對產物進行提純； 步驟b:將提純后的聚合物逐滴加入到不同濃度的a-CD水溶液中，超聲處理15min，將 體系靜止12h制得環糊精基梳狀多聚準輪烷水凝膠。
2. 根據權利要求1所述的水凝膠，其特征在于，步驟a中，所述自由基溶液聚合的 反應條件為氮氣保護下，加入單體和引發劑，其中引發劑的用量為單體質量的2%-8%，在 65°C-80°C下反應 15h。
3. 根據權利要去1所述的水凝膠，其特征在于，步驟a中，所述提純為萃取提純。
4. 根據權利要求1所述的水凝膠，其特征在于，步驟b中，所述不同濃度的a-CD水溶 液的濃度為〇? 03-0. 18g/ml。
5. 權利要求1-4任一項所述的水凝膠的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟a:以APEG-1200為單體，AIBN為引發劑，DMF為溶劑通過自由基溶液聚合合成梳 狀聚合物，并對產物進行提純； 步驟b:將提純后的聚合物逐滴加入到不同濃度的a-CD水溶液中，超聲處理15min，將 體系靜止12h制得環糊精基梳狀多聚準輪烷水凝膠。
6. 根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟a中，所述自由基溶液聚合 的反應條件為氮氣保護下，加入單體和引發劑，其中引發劑的用量為單體質量的2%-8%，在 65°C-80°C下反應 15h。
7. 根據權利要去5所述的制備方法，其特征在于，步驟a中，所述提純為萃取提純。
8. 根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟b中，所述不同濃度的a-CD水 溶液的濃度為〇? 03-0. 18g/ml。
【專利摘要】本發明提供一種環糊精基梳狀多聚準輪烷（CD-PPR）水凝膠，并提供了該水凝膠的制備方法，包括1）利用自由基均聚以烯丙基聚氧乙烯醚（APEG-1200）為單體，偶氮二異丁腈（AIBN）為引發劑，獲得梳狀聚合物；2）將步驟1)制得的梳狀聚合物與α-CD按照不同的包合比進行包合，得到環糊精基梳狀多聚準輪烷（CD-PPR）水凝膠。本發明由于形成了梳狀多聚準輪烷的結構，使得在較低聚合物分子量的條件下與α-CD包合后就可形成具有“管狀”晶型的水凝膠，并且α-CD摻量的越多，水凝膠的交聯密度逐漸增大，水凝膠的凝膠-溶膠轉變溫度越高、溶脹率越小、觸變性以及屈服應力越大，可用作藥物運輸的載體。
【IPC分類】C08L5-16, C08J3-24, C08F299-02, C08L57-10, C08J3-075
【公開號】CN104788690
【申請號】CN201510211500
【發明人】關瑞芳, 陳其鳳, 祝琳, 周傳健
【申請人】濟南大學
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月29日