CN102659980A

CN102659980A - 一种双亲水温敏聚合物纳米胶束的制备方法

Info

Publication number: CN102659980A
Application number: CN2012101478971A
Authority: CN
Inventors: 朱利民; 娄少峰; 权静; 张婳; 田利强; 张培培
Original assignee: Donghua University
Current assignee: Donghua University
Priority date: 2012-05-11
Filing date: 2012-05-11
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2032-05-11
Also published as: CN102659980B

Abstract

本发明涉及一种双亲水温敏聚合物纳米胶束的制备方法，包括：（1）制备脂肪族二酸二乙烯酯；将上述脂肪族二酸二乙烯酯和葡萄糖溶于有机溶剂中，再加入枯草杆菌碱性蛋白酶或脂肪酶LipaseAY30，合成可聚合的含糖亲水单体；将上述可聚合含糖亲水单体、N-异丙基丙烯酰胺单体和引发剂溶解于有机溶剂中，聚合反应得到聚合物，反复沉淀，最后将得到的沉淀物真空干燥，得到全亲水无规共聚物；（2）将全亲水无规共聚物溶于双蒸水中，待完全溶解分散均匀后，冷冻干燥即得。本发明方法简单，反应条件温和，操作简便易行，易于工业化；所得双亲水温敏聚合物纳米胶束可应用于药物靶向输送、基因治疗、晶体控制生长调节剂、纳米反应器等领域。

Description

一种双亲水温敏聚合物纳米胶束的制备方法

技术领域

本发明属于纳米胶束的制备领域，特别涉及一种双亲水温敏聚合物纳米胶束的制备方法。

背景技术

聚合物胶束是一种利用两亲性聚合物在水中自组装而成的纳米颗粒，粒径范围通常介于10～100nm之间，聚合物的亲水端形成胶束的外壳，疏水端形成胶束的内核，构成一个疏水的微环境，能大大提高水不溶性分子增容效果。比如在生物医药方面由于聚合物胶束粒径小而具有良好的组织透过性，尤其在肿瘤或炎症区域富集，所以胶束具有天然的被动靶向作用，另外还能一定程度上逃避人体网状内皮系统吞噬，具有体内长期循环的特性。聚合物胶束作为“纳米微反应器”可以得到单分散的金属粒子和半导体纳米粒子等；在水相中可以稳定存在的聚合物胶束因对有机小分子有很强的吸附能力，可用于污水处理、环境净化以及微量成分富集等。因此，近年来对高分子胶束的研究已经成为化学化工、生物医药、电子器件等领域的热门。

两亲性聚合物胶束的制备主要有两种方法，一种是在水中直接溶解的方法，另一种是透析法。胶束化方法的选择主要是依据聚合物在水中的溶解性，如果聚合物的亲水链段比疏水链段长，并使其在水中能够较好地溶解，则可以采用直接溶解的方法来制备胶束；如果在水中不易溶解，则需采用透析的方法。

传统的聚合物胶束药物载体不能感应外界环境的变化，并做出相应结构的改变，也就是说不具备环境敏感性。显而易见，制备和发展对外界环境变化敏感的具有刺激响应性的智能胶束药物载体将会带来更多的益处。为了实现这一目的，通过将具有刺激响应性的聚合物片段引入到共聚物结构中，就能够使其自组装聚合物胶束也具备刺激响应性。到目前为止，已经有大量的智能纳米胶束，如具有温度敏感性，pH敏感性和磁场敏感性的胶束等智能胶束，被制备和报道作为药物载体应用于生物医学领域。

在各类刺激响应型聚合物中，温度响应型聚合物由于其实现条件简单而倍受青睐。其中研究最广泛的具有温度敏感性的聚合物是聚（N-异丙基丙烯酰胺），它在水溶液中大约32℃具有一个可逆的相转变温度，称之为较低临界溶解温度（LCST）。当外界温度低于其LCST时，聚（N-异丙基丙烯酰胺）是水溶性的，表现为伸展的链构象；而当外界温度升高到其LCST以上时，聚（N-异丙基丙烯酰胺）的链发生收缩，经历相转变成为不溶的、疏水性的聚集体，聚（N-异丙基丙烯酰胺）的这种特殊的热敏感性已经被应用于药物的控制释放、固定化酶和免疫分析等多方面。

目前的研究文献以及专利，刺激响应性聚合物存在制备过程复杂，实验条件过高，工业化困难等不足等缺点。

发明内容

本发明的所要解决的技术问题是提供一种双亲水温敏聚合物纳米胶束的制备方法，该方法快速、简便、廉价、高效，可应用在药物控制释放、基因传输、蛋白质分离等领域，适用于规模化生产。

本发明的一种双亲水温敏聚合物纳米胶束的制备方法，包括：

（1）含有葡萄糖和N-异丙基丙烯酰胺的双亲水无规共聚物的合成：

将脂肪族二酸与醋酸乙烯酯混合，加入催化剂，于60～75℃反应得到脂肪族二酸二乙烯酯；

将上述脂肪族二酸二乙烯酯和葡萄糖溶于有机溶剂中，再加入枯草杆菌碱性蛋白酶（无锡雪梅科技有限公司）或脂肪酶LipaseAY30（无锡雪梅科技有限公司）以催化葡萄糖分子与脂肪族二酸二乙烯酯进行酯交换反应，从而合成可聚合的含糖亲水单体；

将上述可聚合含糖亲水单体、N-异丙基丙烯酰胺单体和引发剂溶解于有机溶剂中，氮气保护下，于50-80℃聚合反应得到聚合物，然后通过选择沉淀剂与可溶解得到的聚合物的共溶剂，反复沉淀，直到未反应单体全部洗出，得到沉淀物，最后将得到的沉淀物真空干燥，得到全亲水无规共聚物；

（2）双亲水温敏胶束的制备：

将步骤（1）所制备的全亲水无规共聚物溶于双蒸水中，静置待聚合物完全溶解分散均匀后，冷冻干燥即可得到白色粉末状双亲水温纳米敏胶束。

步骤（1）中所述的催化剂为硫酸铜或醋酸汞。

步骤（1）中所述的脂肪族二酸二乙烯酯为丁二酸二乙烯酯、己二酸二乙烯酯、壬二酸二乙烯酯、癸二酸二乙烯酯中的一种。

步骤（1）中所述的有机溶剂为吡啶、N,N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、丙酮或N,N-二甲基乙酰胺。

步骤（1）中所述的脂肪族二酸二乙烯酯与葡萄糖摩尔比为3∶1-15∶1，枯草杆菌碱性蛋白酶或脂肪酶LipaseAY30与葡萄糖的质量比为1∶2-1∶10。

步骤（1）中所述的N-异丙基丙烯酰胺与可聚合含糖亲水单体的摩尔比例为3∶1～15∶1。

步骤（1）中所述的引发剂为偶氮二异丁腈AIBN，其用量与N-异丙基丙烯酰胺的质量比为1∶1-1∶100。

步骤（1）中所述的沉淀剂为二氧六环、正己烷、丙酮、乙酸乙酯、乙醚、石油醚中的一种或几种。

步骤（1）中所述的共溶剂为甲醇、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、乙醇、乙二醇的一种或几种。

步骤（2）中所述的双亲水温敏纳米胶束的直径在10~50nm。

步骤（2）中所述的双亲水温敏纳米胶束的相转变温度为34℃～45℃。

本发明首先通过将酶促选择性酯交换反应与自由基聚合反应相结合两步合成共价键合有温敏性小分子N-异丙基丙烯酰胺和糖酯的双亲水无规共聚物，然后再通过调节该无规共聚物的水溶液温度，使其在水中自组装制备含糖温敏聚合物纳米胶束。

本发明所得无规共聚物胶束可在温度高于人体温度情况下自组装成均一的球状颗粒，低于人体温度情况下得到疏松团聚体，可应用于药物靶向输送，基因治疗，晶体控制生长调节剂、纳米反应器等领域。

有益效果：

（1）本发明的方法操作简单，耗时较少；

（2）本发明所使用的原材料廉价易得，减少了制备成本；

（3）原料来源方便，便于大规模生产。

附图说明

图1是双亲水温敏聚合物纳米胶束常温下的透射电镜图；

图2是双亲水温敏聚合物纳米胶束流体力学直径随温度变化图；

图3是双亲水温敏聚合物纳米胶束在水中自组装荧光测试图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

（1）己二酸二乙烯酯的合成：

将己二酸14g与醋酸乙烯酯80mL混合，加入催化剂硫酸铜0.2g，于70℃反应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：

将13.14g己二酸二乙烯酯（0.066mol）、3.96g葡萄糖、1.0g枯草杆菌蛋白酶和100mL无水吡啶加入250mL锥形瓶中，放入50℃恒温振荡培养箱中反应4d，转速为210rpm。反应过程用薄层层析（TLC）定性监测，展开剂为乙酸乙酯/甲醇/水（体积比为17∶3∶1），用I₂显色。反应结束后，过滤除去枯草杆菌蛋白酶并减压蒸馏除去大部分吡啶，粗产物用柱层析法提纯，洗脱剂为纯乙酸乙酯，展开剂为乙酸乙酯/甲醇/水（体积比为17∶3∶1），用I₂显色。最后经旋转蒸发除去洗脱剂得到白色固体产物。

实施例2

在装有磁力搅拌转子、转接头的烧瓶中加入3.96g N-异丙基丙烯酰胺、2.34g葡萄糖己二酸二乙烯酯和0.126g AIBN，完全溶解于5mL DMF中，密封，反复抽真空通氮气多次后，将反应体系置于60℃在氮气保护下搅拌反应24h，之后将反应所得粘稠无色透明聚合物溶液沉淀于大量乙醚中，后将乙醚倾出，将白色固体沉淀物再次溶解于微量乙醇中，反复沉淀、溶解，直到未反应单体全部洗出，置于真空干燥箱中于37℃干燥24h得到白色固体粉末。称取10g所得聚合物粉末溶解于10mL双蒸水中，待完全溶解后冷冻干燥得到聚合物胶束。

实施例3

在装有磁力搅拌转子、转接头的烧瓶中加入7.92g N-异丙基丙烯酰胺、2.34g葡萄糖己二酸二乙烯酯和0.206g AIBN，完全溶解于10mL DMF中，密封，反复抽真空通氮气多次后，将反应体系置于60℃在氮气保护下搅拌反应24h，之后将反应所得粘稠无色透明聚合物溶液沉淀于大量乙醚中，后将乙醚倾出，将白色固体沉淀物再次溶解于微量乙醇中，反复沉淀、溶解，直到未反应单体全部洗出，置于真空干燥箱中于37℃干燥24h得到白色固体粉末。称取10g所得聚合物粉末溶解于10mL双蒸水中，待完全溶解后冷冻干燥得到聚合物胶束。

实施例4

在装有磁力搅拌转子、转接头的烧瓶中加入11.88g N-异丙基丙烯酰胺、2.34g葡萄糖己二酸二乙烯酯和0.284g AIBN，完全溶解于15mL DMF中，密封，反复抽真空通氮气多次后，将反应体系置于60℃在氮气保护下搅拌反应24h，之后将反应所得粘稠无色透明聚合物溶液沉淀于大量乙醚中，后将乙醚倾出，将白色固体沉淀物再次溶解于微量乙醇中，反复沉淀、溶解，直到未反应单体全部洗出，置于真空干燥箱中于37℃干燥24h得到白色固体粉末。称取10g所得聚合物粉末溶解于10mL双蒸水中，待完全溶解后冷冻干燥得到聚合物胶束。

Claims

1.一种双亲水温敏聚合物纳米胶束的制备方法，包括：

（1）将脂肪族二酸与醋酸乙烯酯混合，加入催化剂，于60～75℃反应得到脂肪族二酸二乙烯酯；

将上述脂肪族二酸二乙烯酯和葡萄糖溶于有机溶剂中，再加入枯草杆菌碱性蛋白酶或脂肪酶LipaseAY30以催化葡萄糖分子与脂肪族二酸二乙烯酯进行酯交换反应，从而合成可聚合的含糖亲水单体；

（2）将步骤（1）所制备的全亲水无规共聚物溶于双蒸水中，静置待完全溶解分散均匀后，冷冻干燥即得。

2.根据权利要求1所述的一种双亲水温敏聚合物纳米胶束的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的催化剂为硫酸铜或醋酸汞。

3.根据权利要求1所述的一种双亲水温敏聚合物纳米胶束的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的脂肪族二酸二乙烯酯为丁二酸二乙烯酯、己二酸二乙烯酯、壬二酸二乙烯酯、癸二酸二乙烯酯中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种双亲水温敏聚合物纳米胶束的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的有机溶剂为吡啶、N,N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、丙酮或N,N-二甲基乙酰胺。

5.根据权利要求1所述的一种双亲水温敏聚合物纳米胶束的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的脂肪族二酸二乙烯酯与葡萄糖摩尔比为3∶1-15∶1，枯草杆菌碱性蛋白酶或脂肪酶LipaseAY30与葡萄糖的质量比为1∶2-1∶10。

6.根据权利要求1所述的一种双亲水温敏聚合物纳米胶束的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的N-异丙基丙烯酰胺与可聚合含糖亲水单体的摩尔比例为3∶1～15∶1。

7.根据权利要求1所述的一种双亲水温敏聚合物纳米胶束的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的引发剂为偶氮二异丁腈AIBN，其用量与N-异丙基丙烯酰胺的质量比为1∶1-1∶100。

8.根据权利要求1所述的一种双亲水温敏聚合物纳米胶束的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的沉淀剂为二氧六环、正己烷、丙酮、乙酸乙酯、乙醚、石油醚中的一种或几种；所述的共溶剂为甲醇、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、乙醇、乙二醇的一种或几种。

9.根据权利要求1所述的一种双亲水温敏聚合物纳米胶束的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述的双亲水温敏纳米胶束的直径在10~50nm。

10.根据权利要求1所述的一种双亲水温敏聚合物纳米胶束的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述的双亲水温敏纳米胶束的相转变温度为34℃～45℃。