CN102181060A - 聚乙烯醇-聚肽-聚乙二醇接枝共聚物及其制备方法 - Google Patents

聚乙烯醇-聚肽-聚乙二醇接枝共聚物及其制备方法 Download PDF

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本发明涉及一种聚乙烯醇-聚肽-聚乙二醇接枝共聚物及其制备方法，其中聚乙烯醇分子量为20000～80000；聚肽链段的分子量为4000～8000；聚乙二醇链段的分子量为350～750，制备方法采用以下步骤：1)含有端-NCO基团的聚肽均聚物的合成：在反应器内加入聚肽均聚物、二异氰酸酯、催化剂二月桂酸二丁基锡和溶剂二甲基亚砜，反应得到目标物；2)聚乙烯醇-聚肽接枝共聚物的合成：将含有端-NCO基团的聚肽均聚物、溶剂、催化剂加入反应器，再加入聚乙烯醇，反应得到目标物；3)聚乙烯醇-聚肽-聚乙二醇接枝共聚物的合成：将聚乙烯醇-聚肽接枝共聚物、溶剂、催化剂加入干燥反应器，再加入聚乙二醇单甲醚，反应得到目标物。

Description

聚乙烯醇-聚肽-聚乙二醇接枝共聚物及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种聚乙烯醇-聚肽-聚乙二醇的接枝共聚物及其制备方法，属于生物高分子材料制备技术领域。
背景技术
聚乙烯醇是一种水溶性多羟基聚合物，分子链中所含有的羟基基团(-OH)能使分子内与分子间产生强烈的氢键相互作用，可以获得物理机械性能良好的高分子材料，如良好的柔韧性和弹性等。与此同时，聚乙烯醇还具有无毒、无副作用、优良的生物降解性和生物相容性，以及无过敏反应等性能，从而在生物医学领域得到了广泛的应用，用于烧伤和创伤治疗、整形手术、制备缓释药物载体、固相酶载体和人工玻璃体、人工软骨假体等[郑裕东等，中国专利，申请号02134218.0]。聚乙烯醇材料亲水性太强的缺点限制了其用途，而将疏水性链段引入聚乙烯醇分子可以改善其亲水性，从而扩展其应用范围。
两亲性聚肽共聚物，其自组装所形成的纳米胶束粒径分布窄、主链上众多的肽键在体内蛋白酶作用下易断裂降解生成无毒的小分子，是一类被广泛应用于制备纳米药物载体的共聚物。现有用于制备纳米级药物载体(载药胶束)的聚肽共聚物，主要是两亲性聚肽嵌段共聚物和以疏水性聚肽为主链、亲水链段为侧链的聚肽接枝共聚物。前者通过亲水链段大分子引发制得，后者则通过酯交换反应制得[陈涛等，中国专利，申请号200610028932.2]。
聚乙二醇具有显著的生物相容性、可降解性、无毒、无副作用、抗凝血性等，因此被广泛地应用于生物医药领域，如：药物缓释的载体材料、组织工程支架材料等。
先将聚肽链段引入聚乙烯醇，然后再将聚乙二醇链段引入聚肽链段，所得到的聚乙烯醇-聚肽-聚乙二醇接枝共聚物集合了聚乙烯醇、聚肽、聚乙二醇三者的优点，在药学和生物医学方面势必具有良好的应用潜能。目前此接枝共聚物还未见文献报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种集合了聚乙烯醇、聚肽和聚乙二醇三者优点的聚乙烯醇-聚肽-聚乙二醇接枝共聚物及其制备方法。其技术方案为：
一种聚乙烯醇-聚肽-聚乙二醇接枝共聚物，其特征在于：聚乙烯醇的分子量为20000-80000；聚肽链段的分子量为4000-8000；聚乙二醇链段的分子量为350～750。
一种权利要求1所述的聚乙烯醇-聚肽-聚乙二醇接枝共聚物的制备方法，其特征在于采用以下步骤：
1)含有端-NCO基团的聚肽均聚物的合成：在干燥的反应器内加入聚肽均聚物、二异氰酸酯、催化剂二月桂酸二丁基锡和溶剂二甲基亚砜，惰性气氛下，于55℃～70℃搅拌反应50分钟～70分钟，终止反应，用石油醚洗掉过量的二异氰酸酯得到目标物；
2)聚乙烯醇-聚肽接枝共聚物的合成：在干燥的反应器内加入步骤1)所得的聚肽均聚物、催化剂和溶剂，然后再加入聚乙烯醇，惰性气氛下，于60℃～70℃搅拌反应100分钟～120分钟，终止反应，通过透析、干燥得到目标物；
3)聚乙烯醇-聚肽-聚乙二醇接枝共聚物的合成：在干燥反应器内加入聚乙烯醇-聚肽接枝共聚物、催化剂和溶剂，然后再加入聚乙二醇单甲醚，惰性气氛下，于55℃～58℃搅拌反应3天～4天，终止反应，再通过透析、干燥制得目标物。
所述的聚乙烯醇-聚肽-聚乙二醇接枝共聚物的制备方法，步骤1)中，二异氰酸酯是甲苯二异氰酸酯、己二异氰酸酯或二苯基甲烷二异氰酸酯。
所述的聚乙烯醇-聚肽-聚乙二醇接枝共聚物的制备方法，步骤1)中，聚肽均聚物采用聚(γ-苯甲基-L-谷氨酸酯)(PBLG)、聚(γ-乙基-L-谷氨酸酯)(PELG)或聚(γ-甲基-L-谷氨酸酯)(PMLG)。
所述的聚乙烯醇-聚肽-聚乙二醇接枝共聚物的制备方法，步骤1)中，二异氰酸酯与聚肽均聚物的摩尔比为10～25∶1。
所述的聚乙烯醇-聚肽-聚乙二醇接枝共聚物的制备方法，步骤2)中，聚肽均聚物与聚乙烯醇的摩尔比为5～12∶1。
所述的聚乙烯醇-聚肽-聚乙二醇接枝共聚物的制备方法，步骤2)中，溶剂采用二甲基亚砜(DMSO)；催化剂采用二月硅酸二丁基锡。
所述的聚乙烯醇-聚肽-聚乙二醇接枝共聚物的制备方法，步骤3)中，聚乙二醇单甲醚与聚乙烯醇-聚肽接枝共聚物的摩尔比为20～35∶1；溶剂采用二甲基亚砜；催化剂采用对甲苯磺酸，催化剂与聚乙烯醇-聚肽接枝共聚物的摩尔比为25～50∶1。
本发明与现有技术相比，其优点在于：
1、聚乙烯醇-聚肽-聚乙二醇接枝共聚物易于制备，且共聚物中亲、疏水链段的相对含量可精确控制；
2、聚乙烯醇-聚肽-聚乙二醇接枝共聚物是一种新型可生物降解材料，目前尚未见报道。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明作进一步说明，其目的仅在于更好地理解本发明目的而非限制本发明的保护范围。
实施例一
步骤1)含有端-NCO基团的聚肽均聚物的合成
在干燥的反应瓶内加入34.4克PBLG(分子量为4000)、15克甲苯二异氰酸酯，加入200克二甲基亚砜溶解，另加入上述反应物总重量3‰的二月桂酸二丁基锡，惰性气氛下，于55℃搅拌反应70分钟，终止反应，用石油醚洗掉过量的甲苯二异氰酸酯得到目标物。
步骤2)聚乙烯醇-聚肽接枝共聚物的合成
在干燥的反应瓶内加入12克含有端-NCO基团的聚肽均聚物、12克聚乙烯醇(分子量为20000)，加入200克二甲基亚砜溶解，加入上述反应物总重量3‰的二月桂酸二丁基锡，惰性气氛下，于60℃搅拌反应120分钟后终止反应，再通过透析、干燥制得聚乙烯醇-聚肽接枝共聚物。
步骤3)聚乙烯醇-聚肽-聚乙二醇接枝共聚物的合成
在干燥反应器内加入12克聚乙烯醇-聚肽接枝共聚物、1.31克对甲苯磺酸，加入200克二甲基亚砜溶解，然后再加入2.12克聚乙二醇单甲醚(分子量为350)，惰性气氛下，于55℃搅拌反应4天，终止反应，再通过透析、干燥制得目标物。
实施例二
步骤1)含有端-NCO基团的聚肽均聚物的合成
在干燥的反应瓶内加入19克PBLG(分子量为8000)、10克己二异氰酸酯，加入200克二甲基亚砜溶解，另加入上述反应物总重量3‰的二月桂酸二丁基锡，惰性气氛下，于60℃搅拌反应65分钟，终止反应，用石油醚洗掉过量的己二异氰酸酯得到目标物。
步骤2)聚乙烯醇-聚肽接枝共聚物的合成
在干燥的反应瓶内加入12克含有端-NCO基团的聚肽均聚物、10克聚乙烯醇(分子量为80000)，加入200克二甲基亚砜溶解，加入上述反应物总重量3‰的二月桂酸二丁基锡，惰性气氛下，于65℃搅拌反应110分钟后终止反应，再通过透析、干燥制得聚乙烯醇-聚肽接枝共聚物。
步骤3)聚乙烯醇-聚肽-聚乙二醇接枝共聚物的合成
在干燥反应器内加入10克聚乙烯醇-聚肽接枝共聚物、0.49克对甲苯磺酸，加入200克
二甲基亚砜溶解，然后再加入1.5克聚乙二醇单甲醚(分子量为750)，惰性气氛下，于56℃搅拌反应3天，终止反应。再通过透析、干燥制得目标物。
实施例三
步骤1)含有端-NCO基团的聚肽均聚物的合成
在干燥的反应瓶内加入18克PBLG(分子量为4000)、18克二苯基甲烷二异氰酸酯，加入200克二甲基亚砜溶解，另加入上述反应物总重量3‰的二月桂酸二丁基锡，惰性气氛下，于65℃搅拌反应60分钟，终止反应，用石油醚洗掉过量的二苯基甲烷二异氰酸酯得到目标物。
步骤2)聚乙烯醇-聚肽接枝共聚物的合成
在干燥的反应瓶内加入8克含有端-NCO基团的聚肽均聚物、8克聚乙烯醇(分子量为30000)，加入200克二甲基亚砜溶解，加入上述反应物总重量3‰的二月桂酸二丁基锡，惰性气氛下，于70℃搅拌反应100分钟后终止反应。再通过透析、干燥制得聚乙烯醇-聚肽接枝共聚物。
步骤3)聚乙烯醇-聚肽-聚乙二醇接枝共聚物的合成
在干燥反应器内加入6克聚乙烯醇-聚肽接枝共聚物、0.6克对甲苯磺酸，加入200克二甲基亚砜溶解，然后再加入1.4克聚乙二醇单甲醚(分子量为500)，惰性气氛下，于57℃搅拌反应3天，终止反应。再通过透析、干燥制得目标物。
实施例四
步骤1)含有端-NCO基团的聚肽均聚物的合成
在干燥的反应瓶内加入20克PELG(分子量为4000)、15克甲苯二异氰酸酯，加入200克二甲基亚砜溶解，另加入上述反应物总重量3‰的二月桂酸二丁基锡，惰性气氛下，于60℃搅拌反应60分钟，终止反应，用石油醚洗掉过量的甲苯二异氰酸酯得到目标物。
步骤2)聚乙烯醇-聚肽接枝共聚物的合成
在干燥的反应瓶内加入10克含有端-NCO基团的聚肽均聚物、10克聚乙烯醇(分子量为30000)，加入200克二甲基亚砜溶解，加入上述反应物总重量3‰的二月桂酸二丁基锡，惰性气氛下，于65℃搅拌反应110分钟后终止反应，再通过透析、干燥制得聚乙烯醇-聚肽接枝共聚物。
步骤3)聚乙烯醇-聚肽-聚乙二醇接枝共聚物的合成
在干燥反应器内加入9克聚乙烯醇-聚肽接枝共聚物、0.9克对甲苯磺酸，加入200克二甲基亚砜溶解，然后再加入2.6克聚乙二醇单甲醚(分子量为600)，惰性气氛下，于55℃搅拌反应3天，终止反应，再通过透析、干燥制得目标物。
实施例五
步骤1)含有端-NCO基团的聚肽均聚物的合成
在干燥的反应瓶内加入15克PMLG(分子量为4000)、11.5克甲苯二异氰酸酯，加入200克二甲基亚砜溶解，另加入上述反应物总重量3‰的二月桂酸二丁基锡，惰性气氛下，于60℃搅拌反应65分钟，终止反应，用石油醚洗掉过量的甲苯二异氰酸酯得到目标物。
步骤2)聚乙烯醇-聚肽接枝共聚物的合成
在干燥的反应瓶内加入10克含有端-NCO基团的聚肽均聚物、10克聚乙烯醇(分子量为30000)，加入200克二甲基亚砜溶解，加入上述反应物总重量3‰的二月桂酸二丁基锡，惰性气氛下，于65℃搅拌反应100分钟后终止反应，再通过透析、干燥制得聚乙烯醇-聚肽接枝共聚物。
步骤3)聚乙烯醇-聚肽-聚乙二醇接枝共聚物的合成
在干燥反应器内加入8克聚乙烯醇-聚肽接枝共聚物、0.8克对甲苯磺酸，加入200克二甲基亚砜溶解，然后再加入2.8克聚乙二醇单甲醚(分子量为750)，惰性气氛下，于58℃搅拌反应3天，终止反应，再通过透析、干燥制得目标物。

Claims (10)

1.一种聚乙烯醇-聚肽-聚乙二醇接枝共聚物，其特征在于：聚乙烯醇的分子量为20000-80000；聚肽链段的分子量为4000-8000；聚乙二醇链段的分子量为350～750。
2.一种权利要求1所述的聚乙烯醇-聚肽-聚乙二醇接枝共聚物的制备方法，其特征在于采用以下步骤：
1)含有端-NCO基团的聚肽均聚物的合成：在干燥的反应器内加入聚肽均聚物、二异氰酸酯、催化剂二月桂酸二丁基锡和溶剂二甲基亚砜，惰性气氛下，于55℃～70℃搅拌反应50分钟～70分钟，终止反应，用石油醚洗掉过量的二异氰酸酯得到目标物；
2)聚乙烯醇-聚肽接枝共聚物的合成：在干燥的反应器内加入步骤1)所得的聚肽均聚物、催化剂和溶剂，然后再加入聚乙烯醇，惰性气氛下，于60℃～70℃搅拌反应100分钟～120分钟，终止反应，通过透析、干燥得到目标物；
3)聚乙烯醇-聚肽-聚乙二醇接枝共聚物的合成：在干燥反应器内加入聚乙烯醇-聚肽接枝共聚物、催化剂和溶剂，然后再加入聚乙二醇单甲醚，惰性气氛下，于55℃～58℃搅拌反应3天～4天，终止反应，再通过透析、干燥制得目标物。
3.根据权利要求2所述的聚乙烯醇-聚肽-聚乙二醇接枝共聚物的制备方法，其特征在于：步骤1)中，二异氰酸酯是甲苯二异氰酸酯、己二异氰酸酯或二苯基甲烷二异氰酸酯。
4.根据权利要求2所述的聚乙烯醇-聚肽-聚乙二醇接枝共聚物的制备方法，其特征在于：步骤1)中，聚肽均聚物采用聚(γ-苯甲基-L-谷氨酸酯)、聚(γ-乙基-L-谷氨酸酯)或聚(γ-甲基-L-谷氨酸酯)。
5.根据权利要求2所述的聚乙烯醇-聚肽-聚乙二醇接枝共聚物的制备方法，其特征在于：步骤1)中，二异氰酸酯与聚肽均聚物的摩尔比为10～25∶1。
6.根据权利要求2所述的聚乙烯醇-聚肽-聚乙二醇接枝共聚物的制备方法，其特征在于：步骤2)中，聚肽均聚物与聚乙烯醇的摩尔比为5～12∶1。
7.根据权利要求2所述的聚乙烯醇-聚肽-聚乙二醇接枝共聚物的制备方法，其特征在于：步骤2)中，溶剂采用二甲基亚砜；催化剂采用二月硅酸二丁基锡。
8.根据权利要求2所述的聚乙烯醇-聚肽-聚乙二醇接枝共聚物的制备方法，其特征在于：步骤3)中，聚乙二醇单甲醚与聚乙烯醇-聚肽接枝共聚物的摩尔比为20～35∶1。
9.根据权利要求2所述的聚乙烯醇-聚肽-聚乙二醇接枝共聚物的制备方法，其特征在于：步骤3)中，溶剂采用二甲基亚砜；催化剂采用对甲苯磺酸。
10.根据权利要求2所述的聚乙烯醇-聚肽-聚乙二醇接枝共聚物的制备方法，其特征在于：步骤3)中，催化剂与聚乙烯醇-聚肽接枝共聚物的摩尔比为25～50∶1。
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