一種可控修飾的兩親性嵌段共聚肽、制備方法及其應用
【技術領域】
[0001] 本發明涉及高分子材料領域，特別涉及利用一種巰-炔加成反應制備的可控修飾 的兩親性嵌段共聚肽。
【背景技術】
[0002] 基于聚氨基酸的兩親性嵌段共聚肽，具有良好的生物相容性及生物可降解性，一 直是當前高分子材料領域的研宄熱點，并且由于其主鏈豐富可調節的二級結構，使其在溶 液中的組裝體具有特殊的功能與結構特點，在藥物儲運、可控釋放、載體催化等方面也引起 了廣泛地關注。其中，含有聚氨基酸的兩嵌段雜化共聚物可以利用端基伯胺功能化的高分 子作為大分子引發劑，引發α -氨基酸-N-羧基-環內酸酐（NCA)開環聚合的方法方便地合 成。同時，聚氨基酸由于擁有多樣性的側基功能團，因而有利于對其進行各種功能化修飾。 特別是，近幾年發展的反應條件簡單高效的疊氮-炔基"點擊"化學的方法，也被廣泛應用 于聚氨基酸及其嵌段共聚物的合成與修飾。
[0003] Hammond 等（Angew. Chem.，Int. Ed.，2009,48 (49) :9334-9338)首先合成得到了側 基含有炔基的聚（γ_炔丙基-L-谷氨酸）（PPLG)，然后通過"點擊"化學的方法將聚環氧乙 烷高密度地接枝到其側鏈上，后又利用該策略將不同性質的側鏈或取代基修飾到聚氨基酸 上，并系統研宄了這些修飾對聚氨基酸或其共聚物性質的影響。陳學思等（Macromol. Rapid C〇mmun.，2010,31(ll) :991-997)將各種糖或寡聚乙二醇的疊氮化物通過與炔基反應后修 飾到PPLG側鏈上，從而方便高效地合成得到了糖共聚多肽和溫度響應性聚氨基酸。Kuo等 (Polymer Chemistry，2012, 3(1) :162-171)的研宄發現，PPLG 通過"點擊"反應修飾上 POSS 以后，可以增強α-螺旋二級結構的穩定性。然而疊氮-炔基環加成反應的順利進行需要 有一價銅離子作為催化劑，這也使該類反應在應用方面具有一定的局限性。
[0004] 因而，需要發展具有自組裝性能的兩親性嵌段共聚肽，同時需要提供一種適用范 圍更廣、簡便高效地合成兩親性嵌段共聚肽的方法。
【發明內容】
[0005] 本發明的一個目的在于提供一種具有自組裝性能的兩親性嵌段共聚肽。
[0006] 本發明的另一個目的在于提供一種合成具有可控自組裝結構的功能化兩親性嵌 段共聚物簡單通用的方法。
[0007] 因此，本發明一方面提供了一種具有自組裝性能的兩親性嵌段共聚肽，其具有式I 的結構，
[0008]
[0009] 其中，k為1-250的整數，優選為10-150的整數，更優選為20-100的整數，最為優 選的，k為30-80 ;
[0010] η為1-100的整數，優選為1-50的整數，更優選為10-20的整數，最為優選的，η為 10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20。
[0011] 札和R2可以相同也可以不同，RdP R2獨立的選自C1-C20的烷基，C1-C20的鹵代 烷基，更優選的，&和R2獨立的選自Cl-ClO的烷基，Cl-ClO的鹵代烷基，最優選的，RjP R2獨立的選自C4-C8的烷基，C4-C8的鹵代烷基，在本發明的【具體實施方式】中，&和R 2獨立的 選自- (CH2)7-CH3'-(CH2)2-(CX 2)5-CX3,其中 X 為 F、Cl、Br、I。
[0012] 本發明的一個【具體實施方式】中，提供了一種具有自組裝性能的兩親性嵌段共聚 肽，其結構為式II或式III
[0013]
[0014] 本發明的另一方面提供了一種具有自組裝性能的兩親性嵌段共聚肽的制備方法， 包括如下步驟：
[0015] (1)以單甲氧基聚乙二醇伯胺OiiPEG-NH2)和γ -炔丙基-L-谷氨酸-N-羧基-環 內酸酐（PLG-NCA)，通過開環聚合的方法制備聚乙二醇-b-聚（γ-炔丙基-L-谷氨酸）兩 嵌段共聚物（PEG-b-PPLG);
[0016] (2)將聚乙二醇-b-聚（γ -炔丙基-L-谷氨酸）兩嵌段共聚物（PEG-b-PPLG)與 含巰基化合物反應制備得到兩親性嵌段共聚肽。
[0017] 其中，單甲氧基聚乙二醇伯胺可以為CH3O-(CH2CH 2O)kCH2CH2-NH2, k為1-250的整 數，優選為10-150的整數，更優選為20-100的整數，最為優選的k為30-80。
[0018] 所述的單甲氧基聚乙二醇伯胺數均分子量為500-20000,更優選為2000-10000， 最優選為3600。
[0019] 所述的單甲氧基聚乙二醇伯胺與γ -炔丙基-L-谷氨酸-N-羧基-環內酸酐加入 量可以根據需要獲得聚乙二醇-b-聚（γ-炔丙基-L-谷氨酸）兩嵌段共聚物（PEG-b-PPLG) 嵌段數調整，優選的，所述的單甲氧基聚乙二醇伯胺與γ-炔丙基-L-谷氨酸-N-羧 基-環內酸酐加入量按物質的量比為1 : 10-500,更優選的為1 : 10-100,最為優選的為 1 ： 20-50〇
[0020] γ -炔丙基-L-谷氨酸-N-羧基-環內酸酐（PLG-NCA)可以通過Chen P等在 Macromolecules，2012,45 (24) :9579-9584 中報道的方法獲得。
[0021] 所述的聚乙二醇-b-聚（γ -炔丙基-L-谷氨酸）兩嵌段共聚物（PEG-b-PPLG)的 嵌段數為1-50的整數，更優選為10-20的整數，最為優選的，嵌段數為10、11、12、13、14、15、 16、17、18、19、20〇
[0022] 巰基化合物優選為R1-SH或R2-SH, RjPR2可以相同也可以不同，R JP R2獨立的 選自C1-C20的烷基，C1-C20的鹵代烷基，更優選的，&和R 2獨立的選自Cl-ClO的烷基， Cl-ClO的鹵代烷基，最優選的，&和R2獨立的選自C4-C8的烷基，C4-C8的鹵代烷基，在本 發明的【具體實施方式】中，RjPR2獨立的選自-(CH2)7-CH 3、-(CH2)2-(CX2)5-CX 3,其中X為F、 Cl,Br, 1〇
[0023] 本發明步驟（2)聚乙二醇-b-聚（γ-炔丙基-L-谷氨酸）兩嵌段共聚物 (PEG-b-PPLG)與含巰基化合物優選在光引發劑存在下反應，所述的光引發劑優選為2， 2_二甲氧基_2_苯基乙醜苯。
[0024] 在本發明的一個【具體實施方式】中，本發明所述的具有自組裝性能的兩親性嵌段共 聚肽的制備方法，包括如下步驟：
[0025] (1)將單甲氧基聚乙二醇伯胺真空干燥4_8h，后冷卻到室溫，γ_炔丙基-L-谷氨 酸-N-羧基-環內酸酐溶解于N，N-二甲基甲酰胺（DMF)中，置入反應體系中，氮氣保護室 溫下反應2-4天，用乙醚沉淀，真空干燥過夜后得到產物；
[0026] (2)將步驟⑴的產物、過量的巰基化合物溶解于的四氫呋喃（THF)中，加入光引 發劑2, 2-二甲氧基-2-苯基乙酰苯在紫外光照下室溫反應2-6h，反應后將反應液在正己烷 中進行沉淀，并將沉淀物進一步利用正己烷進行多次洗滌，最后將固體產物真空干燥。
[0027] 在本發明一個優選的實施方式中，步驟（1)中所述的單甲氧基聚乙二醇伯胺的質 量為0. 5g，真空干燥油浴的溫度為50°C，γ -炔丙基-L-谷氨酸-N-羧基-環內酸酐的質 量為0.634g，溶解所用干燥DMF為12. 7mL，單體與引發劑反應的物質的量比例為22 : 1。
[0028] 在本發明一個優選的實施方式中，步驟（2)中紫外照射的波長為365nm。
[0029] 進一步的，本發明還提供了一種制備具有自組裝性能的兩親性嵌段共聚肽自組裝 結構的方法，包括如下步驟：
[0030] 將制備得到兩親性嵌段共聚肽直接溶解于THF中，室溫下攪拌過夜后獲得其在有 機溶劑THF中的自組裝結構；
[0031] 或者，將制備得到兩親性嵌段共聚肽溶解于THF中，然后在攪拌下緩慢滴加去離 子水，攪拌過夜后，通過在去離子水中透析的方法將THF完全去除，得到在水溶液中的自組 裝結構。
[0032] 在本發明的一個【具體實施方式】中，所述的兩親性嵌段共聚肽直接溶解于THF后的 濃度為lmg/mL。
[0033] 在本發明的另一個【具體實施方式】中，取5mg兩親性嵌段共聚肽溶解于ImLTHF后， 滴加去離子水的量為4mL。
[0034] 在本發明的一個【具體實施方式】中，所述的具有自組裝性能的兩親性嵌段共聚肽的 制備方法如下：
[0035]
[0036] 本發明主要是以單甲氧基聚乙二醇伯胺（mPEG-NH2)作為大分子引發劑，通過開環 聚合的方法合成了聚乙二醇-b_聚（γ-炔丙基-L-谷氨酸）兩嵌段共聚物（PEG-b-PPLG)。 進一步利用巰-炔加成反應，對嵌段共聚物中PPLG嵌段分別修飾了具有普通疏水性質的 飽和烷基鏈和具有超疏水性質的氟代烷烴，并通過傅里葉變換紅外光譜（FT-IR)、圓二色 (CD)光譜、動態光散射（DLS)和透射電子顯微鏡（TEM)等技術手段，對該類兩親性嵌段共聚 肽在水和有機溶劑（THF)中的自組裝性質進行了系統研宄，表明通過改變接枝側鏈的化 學結構和功能特性，能夠實現高效調控嵌段共聚物的自組裝行為的目的。
【附圖說明】
[0037] 圖1為本發明制備的PEG-b-PPLG體積排除色譜（SEC)的表征。
[0038] 圖 2 為本發明制備的共聚物（a)PEG-b-PPLG，（b)PEG-b-(PPLG-g-Rf)和（c) PEG-b-(PPLG-g-R)的1H-NMR 表征。
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