CN101891870A - 一种具有pH响应性的两亲性共聚物刷及其制法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种pH响应两亲性共聚物刷及其制备方法。具体公开了一种由疏水基团和pH响应基团共聚的嵌段与亲水刷状嵌段组成的pH响应两亲性共聚物刷。本发明通过原子转移自由基聚合(ATRP)得到疏水性单体与pH响应功能性单体的共聚体，然后以此作为大分子引发剂，对亲水性大分子单体甲基丙烯酸单甲氧基聚乙二醇酯(PEGMA)进行ATRP聚合，再经过选择性水解反应，制得pH响应两亲性共聚物刷。本发明的制备方法工艺简单，产率较高。所合成的pH响应两亲性共聚物刷结构新颖，且功能基团比例可调控。适用于难溶性药物的包载传输。

Description

一种具有pH响应性的两亲性共聚物刷及其制法和应用

技术领域

本发明涉及医药用高分子聚合物材料领域，具体地，本发明涉及一种具有pH响应性的两亲性共聚物刷及其制法和应用。

背景技术

聚合物胶束一般是由两亲性聚合物在溶剂中组装得到的具有核/壳结构的球状纳米粒。作为一种典型纳米载药系统，聚合物胶束具有很小的粒径和很大的表面积/体积比，可以避免体内网状内皮系统(RES)的吞噬或被肝脾等组织吸收，这有利于延长胶束在血液中的循环和在肿瘤组织中的被动积累。同时在降低药物毒性、增加溶解性方面也有其独特的优势。聚合物胶束具有较低的临界胶束浓度，较大的增溶空间，结构稳定，且依据聚合物疏水链段的不同性质可以通过化学、物理以及静电等作用包裹药物，对难溶性药物有明显的增溶效果。

pH响应两亲性聚合物形成的载药胶束可随着环境pH值的变化而控制药物释放速率。pH响应性聚合物一般包含可离子化的基团，随着环境pH值的改变，可离子化基团的离子化能力发生变化，当达到其等电点(pK_a)时，这种变化非常明显，表现为聚合物的溶解能力发生改变。聚丙烯酸(PAA)、聚甲基丙烯酸(PMAA)等羧基酸的pK_a值为5-6，是报道最多的pH响应性聚合物。人体胃液中的pH值为1.0-2.5，小肠中的pH值为5.1-7.8(Advanced Drug Delivery Reviews，2007；59：1121)。应用这类聚合物可以实现载药体系在胃液环境下保持稳定，而在肠道pH环境下则有较好的释放效率，因此可用作口服方式给药且要求在肠道释药的载体。

加拿大Sant等(Journal of Controlled Release，2004，97：301)制备了一种由聚乙二醇-聚甲基丙烯酸衍生物构成的纳米胶束，用作难溶性药物的口服释放体系，利用甲基丙烯酸的离子/质子化作用实现对环境pH响应的控制释放。美国犹他大学Sethuraman等(Pharmaceutical Research，2008，25：657)报道了一种通过静电作用来响应环境pH值变化的聚合物载药胶束体系，用于抗癌药物的靶向释放。Kim等(Journal of Controlled Release，2008，132：222)合成了一种亲水性三嵌段的PEG衍生物，利用聚丙烯酸的离子/质子化作用制备出载有紫杉醇的纳米胶束，并称该聚合物胶束体系可用作紫杉醇的口服制剂。韩国Lee等(International Journal of Pharmaceutics，2009，375：163)报道了由一种聚乳酸-聚乙二醇-聚赖氨酸三嵌段聚合物制备的花瓣状胶束，利用赖氨酸的质子化/去质子化作用实现对阿霉素的pH响应控制释放。武汉大学Huang等(Polymer，2009，50：3706)合成了聚丙烯酸-聚乳酸嵌段共聚物，并用其胶束包载疏水性药物醋酸泼尼松，该载药胶束在强酸性条件下释放缓慢，而在中性或微酸性条件下释放速度明显加快，因此认为该聚合物胶束非常适合用作难溶性药物的口服包载体系。

专利申请WO2010018286-A1，ES2333087-A1公布了一种由聚乙二醇连接的树枝状聚合物和线性聚组氨酸通过静电作用形成的胶束，并将它用于药物和诊断剂的载体。通过改变环境的pH值使聚组氨酸所带电荷性质发生变化，调控胶束的结构实现pH响应的包载和释放。专利申请WO2008147128-A1，KR2008105005-A，EP2150568-A1公布了一种由单甲氧基聚乙二醇衍生物制备的具有pH、温度双重响应功能的纳米载药颗粒。KR2009056478-A公布了一种由聚氨酯衍生物主链和pH响应性侧链组成的可降解聚合物，它可以通过胶束或凝胶的形式作为药物、多肽、核酸、蛋白质等组分的载体用于肿瘤、炎症及其他疾病的治疗。专利IN200702360-13公布了一种用甲基丙烯酸衍生物组合物包衣的pH响应性口服片剂，药物美托洛尔及其盐被包载在内核，具有pH响应性的甲基丙烯衍生物包覆在表面，该片剂可用作口服控制释放体系。专利申请US2005070721-A1，US7229973-B2公布了一种由聚乳酸-聚乙二醇和聚乙二醇-聚组氨酸制备的混合胶束，并显示了该胶束具有pH响应的肿瘤靶向功能。

聚合物分子刷是一种接枝密度较高的接枝共聚物。将亲水性聚合物刷用作自组装纳米胶束的原料，可以提高胶束壳层密度，增强胶束表面的亲水性、抗蛋白和血小板吸附能力，提高胶束的稳定性，延长胶束的循环周期，从而改善胶束载药体系的控释性能。目前聚合物刷的合成大多采用表面接枝改性的方法。专利申请EP1035218-A，WO200043539-A，EP1144677-A，WO200043539-A1公布了一种在表面接枝聚合物刷的方法，并成功将这种聚合物刷用于吸附多肽、多糖及核酸。专利申请WO200102452-A，EP1208126-A，WO200102452-A1，AU200057854-A公布了一种在基质表面接枝的聚合物刷，并将该聚合物刷用于组织、血液等水溶液样品中生物分子的检测与吸附。

有研究者已经开始将聚合物分子刷应用于载药体系中。专利申请CN101235121-A公布了一种通过将单甲氧基聚乙二醇与丙烯酸酰卤反应制备大分子单体，然后通过自由基聚合制备聚合物刷，并将它制备成颗粒作为药物载体。美国怀俄明大学的Shen等(AIChE Journal，2008，54：2979)用聚己内酯-聚甲基丙烯酸-2-(N，N-二甲氨基)乙酯-聚乙二醇(PCL-PDEAEMA-PEG)共聚物刷制备了一种三层载阿霉素胶束。这种多层载药胶束在pH大于7(正常组织)时基本保持稳定，而当pH低于6.5(肿瘤组织)时由于PDEAEMA质子化，使载药胶束溶胀而释放出阿霉素。该多层载药胶束可以很好的避免暴释现象，但是由于采用无规共聚物刷，不能很好的调控胶束的结构及释放性能。新加坡国立大学的Hu等(Macromolecular Rapid Communications，2009，30：609)在Fe₃O₄磁性内核表面接上两嵌段的聚丙交酯-聚甲基丙烯酸聚乙二醇酯(PLLA-PPEGMA)聚合物刷制备了纳米粒，并通过表面的叶酸修饰以增强其靶向能力。实验结果显示该纳米粒对肿瘤组织具有较强的靶向穿透能力，可应用于抗癌药物的包载及控释。

从现有的研究报道来看，目前应用于难溶性药物口服体系的聚合物胶束载药体系面临两个主要问题：一是过高的临界胶束浓度(CMC)使得载药体系的体内循环时间和稳定性都得不到保证；二是载药层与pH响应层有一定的空间距离，使得胶束的pH响应-胶束溶胀-药物释放过程缓慢，因而对环境pH变化的响应不够精确和灵敏。而载药胶束在人体内的停留时间通常小于10小时(Journal of Controlled Release，2008，132：222；International Journal of Pharmaceutics，2005，302：125)，因此载药胶束还没有来得及释放或完全释放所载药物就已经被体内循环排泄掉，不能有效实现控制释放的目的。

在pH响应性聚合物的分子结构中嵌入聚合物分子刷的结构特征，将有利于提高胶束壳层密度，增强胶束表面的亲水性、抗蛋白和血小板吸附能力，提高胶束的稳定性，从而延长胶束在体内的循环时间。另一方面，以疏水基团和pH响应基团无规共聚作为聚合物的疏水嵌段，可以将胶束结构中具有pH响应功能的范围增大，在保证载药能力的前提下，使得pH响应-胶束溶胀-药物释放呈现为一个同步的过程，提高胶束的pH响应灵敏度及释放效率，从而改善胶束载药体系的控释性能。因此，通过合理设计并调控聚合物刷的结构及各嵌段比例，既可以保持聚合物纳米胶束载药体系的物理/化学和生物学稳定性，又具有良好的pH响应控释性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，为了提高pH响应聚合物胶束用作难溶性药物口服体系的稳定性和响应灵敏度，提供的一种具有pH响应性的两亲性共聚物刷及其制备方法。该pH响应两亲性共聚物刷具有以下优点：其临界胶束浓度远低于表面活性剂及常规聚合物胶束，仅为4mg/l；其自组装胶束粒径小且分布均匀(平均80nm，分布系数0.015)，因而胶束稳定性高。

本发明的总体构思如下：先制备疏水基团与pH响应基团的共聚嵌段，再接上刷状的亲水基团形成聚合物刷。该聚合物刷在溶液中自组装为纳米胶束，其中，刷状亲水基团形成的胶束外壳，链节密度高，亲水性强，具有抗蛋白和血小板吸附能力，延长胶束在体内的循环周期。而疏水及pH响应共聚嵌段作为胶束的内核，提供难溶性药物的包载空间，且能迅速响应环境pH变化而控制被载药物的释放。

本发明目的通过以下技术方案来实现：

一种具有pH响应性的两亲性共聚物刷，结构式为

其中，R₁为甲基或正丁基，R₂和R₃为甲基或氢；x＝20～60，y＝20～52，z＝6～27，m＝5、10、20或30。

所述两亲性共聚物刷的数均分子量为8000～20000g/mol。

所述的一种具有pH响应性的两亲性共聚物刷的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备大分子引发剂：在惰性气体保护和无水条件下，将疏水单体、pH响应功能单体、催化剂体系和引发剂混合，在60～100℃下反应0.5～5小时，脱除催化剂后，沉淀、过滤洗涤烘干得到大分子引发剂；

(2)制备两亲性共聚物刷：在惰性气体保护下，在有机溶剂存在下将亲水大分子单体、催化剂体系及步骤(1)的大分子引发剂混合，在30～90℃下反应2～24小时，脱除催化剂后，沉淀、过滤烘干得到两亲性共聚物刷；

(3)制备P[(A)_x-co-(B)_y]-b-P(C)_z共聚物刷：将步骤(2)产物溶于二氯甲烷，在0℃下加入三氟乙酸，搅拌15分钟，再在20～25℃下搅拌反应12～24小时，得到具有pH响应性的两亲性共聚物刷。

所述疏水单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁酯或丙烯酸正丁酯；

所述pH响应功能单体为甲基丙烯酸叔丁酯或丙烯酸叔丁酯；

所述引发剂为2-溴异丁酸乙酯(EBriB)；

步骤(2)所述有机溶剂为甲苯、丙酮或四氢呋喃中的一种或两种以上的混合物；

所述亲水大分子单体为甲基丙烯酸单甲氧基聚乙二醇酯，其结构式如下：

其中m＝5、10、20或30。

步骤(1)反应物的重量份数配方如下：

疏水单体          27～67份

pH响应功能单体    27～67份

催化剂体系        3～7份

引发剂            2～4份；

步骤(2)反应物的重量份数配方如下：

亲水大分子单体    20～60份

催化剂体系        1.5～2.4份

大分子引发剂      20～60份；

步骤(3)反应物的重量份数配方如下：

两亲性共聚物刷      9～38份

三氟乙酸            34～90份

二氯甲烷            14～49份；

所述步骤(3)中三氟乙酸用量同时是pH响应功能单体摩尔含量的5～12倍。优选为8～10倍。

步骤(1)和(2)所述催化剂体系是溴化亚铜或氯化亚铜与联吡啶或五甲基二亚乙基三胺的络合物。

催化剂体系的制备方法可以是将溴化亚铜或氯化亚铜与联吡啶或五甲基二亚乙基三胺的络合物在20～25℃搅拌10分钟。

步骤(1)和(2)中所述脱除催化剂是将反应产物用四氢呋喃溶解后，过中性氧化铝层析柱除去催化剂，采用四氢呋喃作为洗脱剂。

步骤(1)所述沉淀是将脱除催化剂后的溶液加入到相当于其体积10倍的0℃冷甲醇与水的混合溶液中，冷甲醇与水体积比为1∶1；步骤(2)所述沉淀是将脱除催化剂后的溶液加入到相当于其体积10倍的0℃冷正己烷中。

所述的一种具有pH响应性的两亲性共聚物刷在难溶性药物包载传输中的应用。

所述催化体系指由溴化亚铜(CuBr)或氯化亚铜(CuCl)和联吡啶(bpy)或五甲基二亚乙基三胺(PMDETA)形成的络合物。优选为CuBr和PMDETA。

所述步骤(1)中的反应温度优选为80～90℃。

所述步骤(2)中的反应温度优选为50～70℃。所述反应时间优选为12～24小时。

有机溶剂指甲苯、丙酮、四氢呋喃或它们的混合液。优选为甲苯或四氢呋喃。本发明对有机溶剂的加入量没有限制，只要将步骤(2)固体反应物溶解即可。

本发明的有益效果是：本发明设计合成的pH响应两亲性共聚物刷，采用疏水基团和pH响应基团共聚的形式，既可以有效的实现对药物的包载，又可以迅速响应环境pH值的变化，以实现口服载药体系在特定pH范围内快速释放的要求。亲水嵌段采用刷状聚合物PPEGMA，可以提高胶束壳层密度，增强胶束表面的亲水性、抗蛋白和血小板吸附能力，延长胶束的循环时间，从而改善胶束载药体系的控释性能。采用活性可控的ATRP方法，操作简单、收率高、产物质量优良，且可精确控制共聚物刷的分子量和多分散性。

附图说明

图1为大分子引发剂的合成反应式。

图2为两亲性共聚物刷的合成反应式。

图3为pH响应两亲性共聚物刷的合成反应式。

图4为实施例1中大分子引发剂P(MMA-co-tBMA)-Br的凝胶渗透色谱图(GPC)，流动相为四氢呋喃(THF)。

图5为实施例1中P(MMA-co-tBMA)-Br的核磁共振氢谱(¹H NMR)，溶剂为氘代氯仿(d-CDCl₃)。

图6为实施例1中P(MMA-co-tBMA)-Br的傅立叶变换红外图谱(FT-IR)。

图7为实施例1中两亲性共聚物刷P(MMA-co-tBMA)-b-PPEGMA的GPC洗脱曲线。

图8为实施例1中P(MMA-co-tBMA)-b-PPEGMA的¹H NMR谱，溶剂为d-CDCl₃。

图9为实施例1中P(MMA-co-tBMA)-b-PPEGMA的FT-IR图谱。

图10为实施例1中pH响应两亲性共聚物刷P(MMA-co-MAA)-b-PPEGMA的GPC洗脱曲线。

图11为实施例1中P(MMA-co-MAA)-b-PPEGMA的¹H NMR谱，溶剂为氘代二甲基亚枫(d₆-DMSO)。

图12为实施例1中P(MMA-co-MAA)-b-PPEGMA的FT-IR图谱。

图13为实施例7中P(MMA-co-MAA)-b-PPEGMA的临界胶束浓度测试曲线。

图14为实施例8中P(MMA-co-MAA)-b-PPEGMA胶束溶液的粒径及粒径分布图。

图15为实施例9中P(MMA-co-MAA)-b-PPEGMA(MAA嵌段长度约3000)载布洛芬胶束的体外释放曲线。

图16为实施9中P(MMA-co-MAA)-b-PPEGMA(MAA嵌段长度约5000)载布洛芬胶束的体外释放曲线。

具体实施方式

为了更好的理解本发明的内容，下面结合具体实施实例作进一步说明。在实施例中单体、催化剂及引发剂使用的缩写对照如下：

名称	缩写	名称	缩写
				甲基丙烯酸甲酯	MMA	甲基丙烯酸单甲氧基聚乙二醇酯	PEGMA
甲基丙烯酸正丁酯	BMA	2-溴异丁酸乙酯	EBriB
				丙烯酸正丁酯	BA	联吡啶	bpy
甲基丙烯酸叔丁酯	tBMA	五甲基二亚乙基三胺	PMDETA
				丙烯酸叔丁酯	tBA	溴化亚铜	CuBr
甲基丙烯酸	MAA	氯化亚铜	CuCl
				丙烯酸	AA

实施例1

(1)P(MMA-co-tBMA)-Br大分子引发剂的合成(A∶B＝50∶50，A代表疏水基团MMA，B代表pH响应基团tBMA，比值为质量百分比，下同)。取50ml干燥反应瓶，装入搅拌子。称取CuBr(143.5mg)置于反应瓶中，然后用反口橡皮塞封口，抽真空-通氩气三次。依次用注射器将单体MMA(3181μl)和tBMA(5072μl)，及配体PMDETA(209μl)加入反应瓶中，搅拌10分钟使催化剂配合物形成。用液氮进行三次冷冻-抽气-升温循环后，在氩气保护下转入90℃油浴中搅拌15分钟后，用注射器快速逐滴加入引发剂EBriB(147μl)。在90℃油浴中反应30分钟。反应完成后，冷却至室温，加入20ml四氢呋喃并搅拌使其溶解，然后用中性氧化铝柱子过滤除去催化剂(以四氢呋喃作洗脱剂)。得到的溶液浓缩后缓慢加入到300ml冷甲醇/水(1∶1体积比)中沉淀，用去离子水洗涤后在45℃下真空干燥24小时，得到白色粉末。产率为91％，M_n＝7436，PDI＝1.18。

(2)P(MMA-co-tBMA)-b-PPEGMA的合成(AB∶C＝50∶50，AB代表疏水和pH响应基团的共聚嵌段，C代表亲水基团PEGMA，下同)。取100ml干燥反应瓶，装入搅拌子，通氩气10分钟。将大分子引发剂P(MMA-co-tBMA)-Br(3.7g)，催化剂CuCl(49.5mg)加入反应瓶中，密封后通氩气-抽气三次。在氩气保护下依次加入溶剂甲苯(5ml)、单体PEGMA(2385μl)，搅拌10分钟后用液氮进行三次冷冻-抽气-升温。在氩气保护下置于60℃油浴中搅拌10分钟后，加入配体PMDETA(75μl)，反应24小时后停止反应。冷却后用四氢呋喃溶解，过中性氧化铝层析柱除去催化剂，浓缩后缓慢加入到250ml冷正己烷中沉淀。过滤后将白色粉末在40℃下真空干燥24小时。产率82％，M_n＝15151，PDI＝1.28。

(3)P(MMA-co-MAA)-b-PPEGMA的合成。称取P(MMA-co-tBMA)-b-PPEGMA(0.5g)至50ml带搅拌子的圆底烧瓶中，加入无水二氯甲烷(6ml)溶解聚合物，然后在冰水浴冷却至0℃。快速搅拌下逐滴缓慢加入三氟乙酸(2ml)，在0℃下反应15分钟，再在室温下反应12小时。旋转蒸发除掉溶剂后用四氢呋喃(5ml)溶解，再缓慢加入到50ml冷正己烷中沉淀。产物经过滤后置于40℃下真空干燥24小时。产率75％，M_n＝10344，PDI＝1.24。

实施例2

(1)P(BA-co-tBMA)-Br大分子引发剂的合成(A∶B＝40∶60)。取50ml干燥反应瓶，装入搅拌子。称取CuBr(143.5mg)置于反应瓶中，然后用反口橡皮塞封口，抽真空-通氩气三次。依次用注射器将单体BA(2237μl)和tBMA(5072μl)，以及配体PMDETA(209μl)加入瓶中，搅拌10分钟使催化剂配合物形成。用液氮进行三次冷冻-抽气-升温循环后，在氩气保护下转入90℃油浴中搅拌15分钟后，用注射器快速逐滴加入引发剂EBriB(147μl)。在90℃油浴中反应30分钟。反应完成后，冷却至室温，加入20ml四氢呋喃并搅拌使其溶解，然后用中性氧化铝柱子过滤除去催化剂(以四氢呋喃作洗脱剂)。得到的溶液浓缩后缓慢加入到300ml冷甲醇/水(1∶1体积比)中沉淀。用去离子水洗涤后在45℃下真空干燥24小时，得到白色粉末。产率为85％，M_n＝6923，PDI＝1.21。

(2)P(BA-co-tBMA)-b-PPEGMA的合成(AB∶C＝50∶50)。取100ml干燥反应瓶装入搅拌子，通氩气10分钟使其冷却。将大分子引发剂P(BA-co-tBMA)-Br(3.46g)，催化剂CuBr(71.8mg)加入反应瓶中，密封后通气-抽气三次。在氩气保护下依次加入溶剂甲苯(3ml)、单体PEGMA(2315μl)，搅拌10分钟后用液氮进行三次冷冻-抽气-升温，在氩气保护下置于60℃油浴中搅拌10分钟后，加入配体PMDETA(75μl)。反应24小时后停止反应。冷却后用四氢呋喃溶解，过中性氧化铝层析柱除去催化剂，浓缩后缓慢加入到250ml冷正己烷中沉淀。过滤后将白色粉末在40℃下真空干燥24小时。产率82％，M_n＝14692，PDI＝1.23。

(3)P(BA-co-MAA)-b-PPEGMA的合成。方法同实施例1步骤(3)。

实施例3

(1)P(BMA-co-tBMA)-Br大分子引发剂的合成(A∶B＝60∶40)。取50ml干燥反应瓶，装入搅拌子。称取CuBr(143.5mg)置于反应瓶中然后用反口橡皮塞封口，抽真空-通氩气三次。依次用注射器将单体BMA(6710μl)和tBMA(6760μl)，及配体PMDETA(209μl)加入瓶中，搅拌10分钟使催化剂配合物形成。用液氮进行三次冷冻-抽气-升温循环后，在氩气保护下转入90℃油浴中搅拌15分钟后，用注射器快速逐滴加入引发剂EBriB(147μl)。在90℃油浴中反应45分钟。反应完成后，冷却至室温，加入50ml四氢呋喃并搅拌使其溶解，然后用中性氧化铝柱子过滤除去催化剂(以四氢呋喃作洗脱剂)。得到的溶液浓缩后缓慢加入到500ml冷甲醇/水(1∶1体积比)中沉淀。用去离子水洗涤后在45℃下真空干燥24小时，得到白色粉末。产率为90％，M_n＝13230，PDI＝1.30。

(2)P(BMA-co-tBMA)-b-PPEGMA的合成(AB∶C＝60∶40)。取100ml干燥反应瓶，装入搅拌子，通氩气10分钟使其冷却。将大分子引发剂P(BMA-co-tBMA)-Br(6.61g)，催化剂CuBr(71.8mg)加入反应瓶中，密封后通气-抽气三次，在氩气保护下依次加入溶剂甲苯(5ml)、单体PEGMA(6350μl)，搅拌10分钟后用液氮进行三次冷冻-抽气-升温，在氩气保护下置于30℃油浴中搅拌10分钟后，加入配体PMDETA(75μl)。反应10小时后停止反应。冷却后用四氢呋喃溶解，过中性氧化铝层析柱除去催化剂，浓缩后缓慢加入到250ml冷正己烷中沉淀。过滤后将白色粉末在40℃下真空干燥24小时。产率80％，M_n＝21476，PDI＝1.43。

(3)P(BMA-co-MAA)-b-PPEGMA的合成。称取P(BMA-co-tBMA)-b-PPEGMA(0.6g)至50ml带搅拌子圆底烧瓶中，加入无水二氯甲烷(10ml)溶解聚合物，然后用冰水浴冷却至0℃，在快速搅拌下逐滴缓慢加入三氟乙酸(3ml)，在0℃反应15分钟后再将混合液在室温下反应12小时。然后旋转蒸发除掉溶剂后，用四氢呋喃(5ml)溶解，缓慢加入到50ml冷正己烷中沉淀。产物经过滤后置于40℃下真空干燥24小时。

实施例4

(1)P(MMA-co-tBA)-Br大分子引发剂的合成(A∶B＝50∶50)。取50ml干燥反应瓶，装入搅拌子。称取CuBr(143.5mg)置于反应瓶中，然后用反口橡皮塞封口，抽真空-通氩气三次。依次用注射器将单体MMA(3180μl)、tBA(6070μl)、配体PMDETA(210μl)加入瓶中，搅拌10分钟使催化剂配合物形成。用液氮进行三次冷冻-抽气-升温循环后，在氩气保护下转入85℃油浴中搅拌15分钟后，用注射器快速逐滴加入引发剂EBriB(147μl)。在85℃油浴中反应30分钟。反应完成后，冷却至室温，加入20ml四氢呋喃并搅拌使其溶解，然后用中性氧化铝柱子过滤除去催化剂(以四氢呋喃作洗脱剂)。得到的溶液浓缩后缓慢加入到300ml冷甲醇/水(1∶1体积比)中沉淀。用去离子水洗涤后在45℃下真空干燥24小时，得到白色粉末。产率为85％，M_n＝9465，PDI＝1.13。

(2)P(MMA-co-tBA)-b-PPEGMA的合成(AB∶C＝60∶40)。取100ml干燥反应瓶装入搅拌子，通氩气10分钟。将大分子引发剂P(MMA-co-tBA)-Br(4.73g)，催化剂CuCl(49.5mg)加入反应瓶中，密封后通气-抽气三次，在氩气保护下依次加入溶剂四氢呋喃(3ml)、单体PEGMA(3810μl)，搅拌10分钟后用液氮进行三次冷冻-抽气-升温，在氩气保护下置于60℃油浴中搅拌10分钟后，加入配体PMDETA(75μl)。反应10小时后停止反应。冷却后用四氢呋喃溶解，过中性氧化铝层析柱除去催化剂，浓缩后缓慢加入到250ml冷正己烷中沉淀。过滤后将白色粉末在40℃下真空干燥24小时。产率74％，M_n＝13634，PDI＝1.17。

(3)P(MMA-co-AA)-b-PPEGMA的合成。方法同实施例1步骤(3)。

实施例5

(1)P(BA-co-tBA)-Br大分子引发剂的合成(A∶B＝60∶40)。取50ml干燥反应瓶，装入搅拌子。称取CuBr(143.5mg)置于反应瓶中，然后用反口橡皮塞封口，抽真空-通氩气三次。依次用注射器将单体BA(3355μl)、tBA(4045μl)、配体PMDETA(210μl)加入瓶中，搅拌10分钟使催化剂配合物形成。用液氮进行三次冷冻-抽气-升温循环后，在氩气保护下转入80℃油浴中搅拌15分钟后，用注射器快速逐滴加入引发剂EBriB(147μl)。在80℃油浴中反应30分钟。反应完成后，冷却至室温，加入20ml四氢呋喃并搅拌使其溶解，然后用中性氧化铝柱子过滤除去催化剂(以四氢呋喃作洗脱剂)。得到的溶液浓缩后缓慢加入到300ml冷甲醇/水(1∶1体积比)中沉淀。用去离子水洗涤后在45℃下真空干燥24小时，得到白色粉末产品。产率为79％，M_n＝7835，PDI＝1.26。

(2)P(BA-co-tBA)-b-PPEGMA的合成(AB∶C＝50∶50)。取100ml干燥反应瓶，装入搅拌子，通氩气10分钟。将大分子引发剂P(BA-co-tBA)-Br(3.92g)，催化剂CuBr(71.8mg)加入反应瓶中，密封后通气-抽气三次，在氩气保护下依次加入溶剂甲苯(2ml)、单体PEGMA(2385μl)，搅拌10分钟后用液氮进行三次冷冻-抽气-升温，在氩气保护下置于70℃油浴中搅拌10分钟后，加入配体PMDETA(75μl)。反应24小时后停止反应。冷却后用四氢呋喃溶解，过中性氧化铝层析柱除去催化剂，浓缩后缓慢加入到250ml冷正己烷中沉淀。过滤后将白色粉末在40℃下真空干燥24小时。产率71％，M_n＝14265，PDI＝1.43。

(3)P(BA-co-AA)-b-PPEGMA的合成。称取P(BA-co-tBA)-b-PPEGMA(0.7g)至50ml带搅拌子的圆底烧瓶中，加入无水二氯甲烷(5ml)溶解聚合物，然后用冰水浴冷却至0℃，在快速搅拌下逐滴缓慢加入三氟乙酸(1.5ml)，在0℃反应15分钟后再将混合液在室温下反应24小时。然后旋转蒸发除掉溶剂后，用四氢呋喃(5ml)溶解，缓慢加入到50ml冷正己烷中沉淀。产物经过滤后置于40℃下真空干燥24小时。

实施例6

(1)P(BMA-co-tBA)-Br大分子引发剂的合成(A∶B＝40∶60)。取50ml干燥反应瓶装入搅拌子。称取CuBr(143.5mg)置于反应瓶中，然后用反口橡皮塞封口，抽真空-通氩气三次。依次用注射器将单体BMA(4475μl)、tBA(8090μl)、配体bpy(312mg)加入瓶中，搅拌10分钟使催化剂配合物形成。用液氮进行三次冷冻-抽气-升温循环后，在氩气保护下转入60℃油浴中搅拌15分钟后，用注射器快速逐滴加入引发剂EBriB(147μl)。在60℃油浴中反应5小时。反应完成后，冷却至室温，加入40ml四氢呋喃并搅拌使其溶解，然后用中性氧化铝柱子过滤除去催化剂(以四氢呋喃作洗脱剂)。得到的溶液浓缩后缓慢加入到500ml冷甲醇/水(1∶1体积比)中沉淀。用去离子水洗涤后在45℃下真空干燥24小时，得到白色粉末。产率为85％，M_n＝12758，PDI＝1.21。

(2)P(BMA-co-tBA)-b-PPEGMA的合成(AB∶C＝60∶40)。取100ml干燥反应瓶，装入搅拌子，通氩气10分钟。将大分子引发剂P(BMA-co-tBA)-Br(6.3g)，催化剂CuCl(49.5mg)加入反应瓶中，密封后通氩气-抽气三次，在氩气保护下依次加入溶剂甲苯(5ml)、单体PEGMA(6350μl)，搅拌10分钟后用液氮进行三次冷冻-抽气-升温，在氩气保护下置于90℃油浴中搅拌10分钟后，加入配体PMDETA(75μl)。反应8小时后停止反应。冷却后用四氢呋喃溶解，过中性氧化铝层析柱除去催化剂，浓缩后缓慢加入到300ml冷正己烷中沉淀。过滤后将白色粉末在40℃下真空干燥24小时。产率74％，M_n＝19136，PDI＝1.27。

(3)P(BMA-co-AA)-b-PPEGMA的合成，方法同实施例3步骤(3)。

实施例7

荧光探针法测定pH响应两亲性共聚物刷的临界胶束浓度。

(1)配制芘溶液：称取芘(121.356mg)溶于50ml丙酮中，配制成12×10^-3M的溶液。取1ml上述溶液，用200ml丙酮稀释至6×10^-5M。

(2)配样品溶液：称取10mg P(MMA-co-MAA)-b-PPEGMA(实施例1产物)溶于5ml丙酮，再准确加入100ml水，搅拌一晚，挥发掉丙酮得到0.1mg/ml聚合物溶液，并将其稀释成一系列0.0001～0.1mg/ml的溶液。取20支10ml容量瓶，每支加入0.1ml 6×10^-5M芘溶液，然后分别加入上述不同浓度的聚合物溶液配成样品液。样品液中芘的浓度为6×10^-7M。

(3)荧光光谱测试：以373nm作为发射波长，测试样品液在300-350nm的激发光谱，取I₃₃₇/I₃₃₃比值对浓度对数logC作图，得到一曲线，转折点即为临界胶束浓度值。详细曲线见图13。实施例1产物P(MMA-co-MAA)-b-PPEGMA的临界胶束浓度为4mg/l。

实施例8

制备胶束溶液并测试其粒径及粒径分布。

采用透析法制备pH响应两亲性共聚物刷胶束溶液。称取10mg实施例1产物P(MMA-co-MAA)-b-PPEGMA溶于10ml二甲基甲酰胺中，搅拌下逐滴加入2ml去离子水，然后转入透析袋中，用去离子水透析2天，前12小时内每2小时换一次水，随后每6小时换一次水。得到的胶束溶液用0.45μm过滤器过滤，采用动态光散射法测其粒径及粒径分布。实施例1产物P(MMA-co-MAA)-b-PPEGMA胶束溶液的平均粒径为80nm，粒径分布为0.015。测试曲线见图14。

实施例9

制备包载难溶性药物布洛芬的载药胶束并测定其体外释放性能。

采用透析法制备载药胶束。准确称取5mg布洛芬，20mg P(MMA-co-MAA)-b-PPEGMA溶于40ml二甲基甲酰胺中，室温下搅拌4小时后，转入透析袋(MWCO3000)，用11去离子水透析24小时，每4小时更换一次透析介质。将胶束溶液经孔径为0.45μm的过滤头过滤后冷冻干燥。

体外释放：精确称取5mg载药胶束粉末，置于透析袋(MWCO3000)中，然后加入5ml pH1.2(模拟胃液)或pH7.4(模拟肠液)缓冲液，封好透析袋，转入药物溶出仪，加入25ml pH缓冲液。设定温度在37℃，搅拌速度为100rpm。前2小时每隔30分钟取样一次，每次取样2ml，并加入2ml新鲜缓冲液。随后每2小时取样一次至12小时，最后在24小时取样。用紫外分光光度法测定不同时间释放液中布洛芬浓度，绘制其体外释放曲线。不同pH响应嵌段长度P(MMA-co-MAA)-b-PPEGMA聚合物刷的体外释放效果分别见图15(MAA嵌段分子量约3000)、图16(MAA嵌段分子量约5000)。

Claims (8)

1.一种具有pH响应性的两亲性共聚物刷，其特征在于，结构式为

其中，R₁为甲基或正丁基，R₂和R₃为甲基或氢；x＝20～60，y＝20～52，z＝6～27，m＝5、10、20或30。

2.根据权利要求1所述的一种具有pH响应性的两亲性共聚物刷，其特征在于，所述具有pH响应性的两亲性共聚物刷的数均分子量为8000～20000g/mol。

3.权利要求1所述的一种具有pH响应性的两亲性共聚物刷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)制备大分子引发剂：在惰性气体保护和无水条件下，将疏水单体、pH响应功能单体、催化剂体系和引发剂混合，在60～100℃下反应0.5～5小时，脱除催化剂后，沉淀、过滤洗涤烘干得到大分子引发剂；

(2)制备两亲性共聚物刷：在惰性气体保护下，在有机溶剂存在下将亲水大分子单体、催化剂体系及步骤(1)的大分子引发剂混合，在30～90℃下反应8～24小时，脱除催化剂后，沉淀、过滤烘干得到两亲性共聚物刷；

(3)制备P[(A)_x-co-(B)_y]-b-P(C)_z共聚物刷：将步骤(2)产物溶于二氯甲烷，在0℃下加入三氟乙酸，搅拌15分钟，再在20～25℃下反应12～24小时，得到具有pH响应性的两亲性共聚物刷。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述疏水单体为甲基 丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁酯或丙烯酸正丁酯；

所述pH响应功能单体为甲基丙烯酸叔丁酯或丙烯酸叔丁酯；

所述引发剂为2-溴异丁酸乙酯；

步骤(2)所述有机溶剂为甲苯、丙酮或四氢呋喃中的一种或两种以上的混合物；

所述亲水大分子单体为甲基丙烯酸单甲氧基聚乙二醇酯，其结构式如下：

其中m＝5、10、20或30。

步骤(1)反应物的重量份数配方如下：

疏水单体          27～67份

pH响应功能单体    27～67份

催化剂体系        3～7份

引发剂            2～4份；

步骤(2)反应物的重量份数配方如下：

亲水大分子单体    20～60份

催化剂体系        1.5～2.4份

大分子引发剂      20～60份；

步骤(3)反应物的重量份数配方如下：

两亲性共聚物刷    9～38份

三氟乙酸          34～90份 

二氯甲烷        14～49份；

步骤(3)所述三氟乙酸与pH响应功能单体的摩尔比为5～10。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)和(2)所述催化剂体系是溴化亚铜或氯化亚铜与联吡啶或五甲基二亚乙基三胺的络合物。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)和(2)中所述脱除催化剂是将反应产物用四氢呋喃溶解后，过中性氧化铝层析柱除去催化剂，采用四氢呋喃作为洗脱剂。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述沉淀是将脱除催化剂后的溶液加入到相当于其体积10倍的0℃冷甲醇与水的混合溶液中，冷甲醇与水体积比为1∶1；步骤(2)所述沉淀是将脱除催化剂后的溶液加入到相当于其体积10倍的0℃冷正己烷中。

8.权利要求1所述的一种具有pH响应性的两亲性共聚物刷在难溶性药物包载传输中的应用。 

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