CN102827293B

CN102827293B - 一种炔基羟丙基纤维素及其温敏性水凝胶的制备方法与应用

Info

Publication number: CN102827293B
Application number: CN201210313037.0A
Authority: CN
Inventors: 吕满庚; 苗磊
Original assignee: Guangzhou Chemical Co Ltd of CAS
Current assignee: Guangzhou Chemical Co Ltd of CAS
Priority date: 2012-08-29
Filing date: 2012-08-29
Publication date: 2014-11-26
Anticipated expiration: 2032-08-29
Also published as: CN102827293A

Abstract

本发明公开了一种炔基羟丙基纤维素及其温敏性水凝胶的制备方法与应用。本发明首先提供一种天然生物基高分子羟丙基纤维素，再将这种羟丙基纤维素引入到温敏性水凝胶材料合成中，该温敏性水凝胶的方法包括以下步骤：（1）叠氮聚己内酯-2-甲基丙烯酸羟乙酯的制备；（2）聚（叠氮聚己内酯-2-甲基丙烯酸羟乙酯-共-氮异丙基丙烯酰胺）的制备；（3）炔基羟丙基纤维素的制备；（4）将聚（叠氮聚己内酯-2-甲基丙烯酸羟乙酯-共-氮异丙基丙烯酰胺）和炔基羟丙基纤维素按一定比例进行点击化学反应，最终得到所述的温敏性水凝胶。本发明提供的该水凝胶的结构独特，力学强度较好，可生物降解，在生物医药领域有潜在的应用价值。

Description

一种炔基羟丙基纤维素及其温敏性水凝胶的制备方法与应用

技术领域

本发明属于生物医药功能材料领域，特别涉及一种炔基羟丙基纤维素及其温敏性水凝胶的制备方法与应用。

背景技术

N-异丙基丙烯酰胺是一种常见的温敏性单体，由它制备得到的聚合物具备一个最低临界溶解温度（lower critical solution temperature，LCST），约为32℃。当聚合物所处环境温度低于LCST的时候，水分子和N-异丙基丙烯酰胺分子中的仲氨基之间的氢键作用加强，使得所制备的聚合物表现出亲水特质；当聚合物所处环境温度在高于LCST的时候，氢键被破坏，N-异丙基丙烯酰胺分子中的异丙基的疏水作用占主导，导致所制备的聚合物表现出疏水特质。

由N-异丙基丙烯酰胺制备的水凝胶是一种常见并且典型的温敏性材料。当水凝胶所处环境温度低于LCST时，水凝胶溶胀舒张并且吸收大量的水分；当水凝胶所处环境温度高于LCST时，水凝胶收缩使得水分排出。其温敏特性可以使得它具有很多用途，最典型的是药物的可控性释放方面。比如该类水凝胶可以做为药物的载体植入生物体内，在体温升高时收缩，使得药物排出。体温正常时，水凝胶则舒张，给药过程随即中止。

为了能实现水凝胶在生物体内的成功应用，这就需要水凝胶具备以下的性能：（1）细胞毒性要小，和生物体之间具有良好的生物相容性；（2）可以在生物体内缓慢降解为线性高分子并且排出体外，避免二次手术给予生物体的创伤；（3）响应速度要快，在体温变化后能迅速响应收缩给药；（4）具有一个合适的LCST，比如对于人体来说37℃比较合适；（5）具有良好的机械强度，避免因外力的撞击使水凝胶碎裂。

目前国内外有大量针对于解决上述问题的研究。对于生物相容性的改进，研究人员通过使用一些天然生物基高分子，比如多糖，氨基酸等等来解决。在水凝胶中引入可降解聚合物，比如聚己内酯，聚乳酸等，则可以实现水凝胶的可降解性。对于响应速度的解决办法，目前最主要的还是在水凝胶中添加大孔结构或使凝胶发生相分离，使得水在凝胶内部的运动更加流畅。LCST则可以通过添加亲水性的共聚单体来解决，比如丙烯酸和依康酸等。机械强度的解决方法也有很多，例如添加一些纳米颗粒或强度高的聚合物，或者共聚一些能增强机械强度的单体。

点击化学是近年来发现的一种高效，温和的接枝反应。它包括很多种类型，目前在高分子领域采用的最主要的两种类型是叠氮基和炔基的反应以及乙烯基和巯基的反应，其中又以叠氮基和炔基的反应最为常见，该反应效率很高，在合适的体系和条件下，能达到95%以上的反应效率。同时，反应条件也很温和，可以在室温下反应，对氧气和水也不敏感。因此，该反应被广泛应用于聚合物链之间的接枝反应中。但是，目前通过叠氮基和炔基的点击化学反应制备的水凝胶温度敏感性较差、响应速度较慢、生物相容性以及机械强度不甚理想；此外，大部分点击化学反应制备的水凝胶还存在体液条件下自动降解性差，除了微凝胶颗粒，大块状的点击化学制备的水凝胶必须通过一个手术的植入-取出过程来实现其目的，因此，目前的点击化学制备的水凝胶在动物体的应用还存在许多的障碍。

发明内容

为了克服现有技术的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种炔基羟丙基纤维素。

本发明的另一目的在于提供上述炔基羟丙基纤维素的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述由上述炔基羟丙基纤维素制备得到的温敏性水凝胶。

本发明的另一目的在于提供上述温敏性水凝胶的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述温敏性水凝胶的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种炔基羟丙基纤维素，由包含以下按质量份计物质制备得到：

其中，所述的4-氧代-4-（撑-2-炔氧）丁酸，由以下按质量份计物质制备得到：

所述的炔基羟丙基纤维素的制备方法，包括以下具体步骤：

（1）将所述的10～11质量份丙炔醇、9～10质量份丁二酸酐、8～9质量份吡啶以及13～15质量份三乙胺溶解于二氧六环溶剂中，20～30℃下搅拌24h结束反应，旋蒸除去溶剂得到产物A；

（2）将所述的8～10质量份步骤（1）制得的产物A用二氯甲烷稀释，并用1mol/L盐酸洗涤3～5次，收集油相，用无水硫酸镁干燥，过滤旋蒸，得到淡黄色的4-氧代-4-（撑-2-炔氧）丁酸；

（3）将15～25质量份步骤（2）制得的4-氧代-4-（撑-2-炔氧）丁酸、7.5～12.5质量份羟丙基纤维素和1～2质量份二甲氨基吡啶溶解于二氯甲烷中，在0～10℃滴加20～60质量份二环己基碳二亚胺，在20～30℃反应24～36h，将反应液过滤，浓缩，将其倾倒至乙醚中，过滤得到炔基羟丙基纤维素；

其中，

步骤（1）中，所述的丁二酸酐与所述的二氧六环按质量体积比（g/ml）为65～75:1000配比；

步骤（2）中，所述的产物A与所述的二氯甲烷按质量体积比（g/ml）为1：4～2；所述的无水硫酸镁与所述的二氯甲烷按质量体积比（g/ml）为5～10:10配比。

步骤（3）中，所述的4-氧代-4-（撑-2-炔氧）丁酸与所述的二氯甲烷优选按质量体积（g/ml）比1～2：30～60配比；所述的4-氧代-4-（撑-2-炔氧）丁酸与所述的乙醚优选按质量体积（g/ml）比1～2：300～600配比；所述的浓缩为将反应液浓缩至原体积的1/4～1/2。

一种温敏性水凝胶通过所述的炔基羟丙基纤维素制备。

所述的温敏性水凝胶，由包含以下质量份计的组分制备得到：

聚（叠氮聚己内酯-2-甲基丙烯酸羟乙酯-共-氮异丙基丙烯酰胺）

400～600份

所述的炔基羟丙基纤维素 50～75份

溴化亚铜-五甲基二乙烯基三胺混合溶液 0.3～0.6份；

优选的，所述的温敏性水凝胶由包含以下质量份计的组分制备得到：

聚（叠氮聚己内酯-2-甲基丙烯酸羟乙酯-共-氮异丙基丙烯酰胺） 500份

炔基羟丙基纤维素 50份

溴化亚铜-五甲基二乙烯基三胺混合溶液 0.4份；

其中，

所述的聚（叠氮聚己内酯-2-甲基丙烯酸羟乙酯-共-氮异丙基丙烯酰胺），通过以下方法制备：

（1）将1000～1200质量份ε-己内酯、200～300质量份甲基丙烯酸羟乙酯、5～10质量份辛酸亚锡和5～8质量份对羟基苯甲醚加入反应器内，将反应器抽至真空后密封，并在110～130℃反应3～5h，得到产物1；

（2）将600质量份步骤（1）中制得的产物1溶解于四氢呋喃中，再倾倒于甲醇中沉淀，将此溶解-沉淀过程重复2～4次，室温真空干燥12～24h，得到产物2；

（3）将210质量份步骤（2）中制得的产物2和三乙胺溶解于二氯甲烷中，在-20～0℃时滴加200～250质量份二溴异丁酰溴，滴加完毕后，在20～30℃下反应6～10h，将反应物用碳酸钠饱和溶液洗涤2～4次，再用去离子水洗涤2～4次，最后将反应物倒入石油醚中沉淀30～90min，所得沉淀为产物3；

（4）将160质量份步骤（3）中制得的产物3溶于二甲基甲酰胺中，加入20～50质量份叠氮钠，在20～30℃下反应24～48h，过滤，再将其倾倒于石油醚中沉淀30～90min，将沉淀在20～30℃真空干燥12～24h，得到氮聚己内酯-2-甲基丙烯酸羟乙酯；

（5）在反应器中，将步骤（4）制得的100～150质量份叠氮聚己内酯-2-甲基丙烯酸羟乙酯、12～14质量份偶氮二异丁腈和1200～1400质量份氮异丙基丙烯酰胺溶解于二甲基甲酰胺中，氩气鼓泡5～10min，将反应器封口后置于60～70℃的水浴中聚合2～4h，将溶液倒入乙醚中沉淀，得到的沉淀物即为聚合产物；

（6）将1000质量份步骤（5）所得到的聚合产物溶解在二甲基甲酰胺中，再倒入乙醚中析出沉淀，将沉淀物再溶解到二甲基甲酰胺后倒入乙醚中沉淀，如此重复沉淀2～3次，将沉淀于40～50℃真空干燥12～24h后得到的聚（叠氮聚己内酯-2-甲基丙烯酸羟乙酯-共-氮异丙基丙烯酰胺）；

其中，

步骤（2）中，所述的产物1与所述的四氢呋喃按质量体积（g/ml）比5～7：5～10配比；所述的产物1与所述的甲醇按质量体积（g/ml）比5～7：100～200配比；

步骤（3）中，所述的产物2与所述的三乙胺按质量体积（g/ml）比2～2.5：1～3配比；所述的产物2与所述的二氯甲烷按质量体积（g/ml）比2～2.5：15～25配比；所述的产物2与所述的二溴异丁酰溴按质量比2～2.5：1.8～2配比；所述的产物2与所述的碳酸钠饱和溶液按质量体积（g/ml）比2～2.5：50～100配比；所述的产物2与所述的去离子水按质量体积（g/ml）比2～2.5：100～200配比；所述的产物2与所述的石油醚按质量体积（g/ml）比2～2.5：150～250配比；

步骤（4）中，所述的产物3与所述的二甲基甲酰胺按质量体积（mg/ml）比为100～150：3～6配比；所述的产物3与所述的石油醚按质量体积（g/ml）比2～2.5：150～250配比；

步骤（4）中，所述的叠氮聚己内酯-2-甲基丙烯酸羟乙酯的重均分子量为1200～1800Da；

步骤（5）中，所述的叠氮聚己内酯-2-甲基丙烯酸羟乙酯与所述的二甲基甲酰胺按质量体积（mg/ml）比为100～150：5～10配比；所述的叠氮聚己内酯-2-甲基丙烯酸羟乙酯与所述的乙醚按质量体积（mg/ml）比为100～150：50～100配比；

步骤（6）中，所述的聚合产物与所述的二甲基甲酰胺按质量体积（mg/ml）比为1000：3～5配比；所述的聚合产物与所述的乙醚按质量体积（mg/ml）比为1000：30～50配比。

所述的溴化亚铜-五甲基二乙烯基三胺混合溶液通过以下方法制备：将60～80质量份的溴化亚铜溶于二甲基亚砜，接着将该溶有溴化亚铜的二甲基亚砜迅速加入五甲基二乙烯基三胺溶液中，超声振荡均匀后得到溴化亚铜-五甲基二乙烯基三胺混合溶液；

所述的溴化亚铜与所述的五甲基二乙烯基三胺优选按质量体积（mg/ml）比60～80：0.08～0.1配比；

所述的温敏性水凝胶的制备方法，包括以下具体步骤：在反应器中将400～600质量份聚（叠氮聚己内酯-2-甲基丙烯酸羟乙酯-共-氮异丙基丙烯酰胺）和50～75质量份炔基羟丙基纤维素溶解于二甲基亚砜（分析纯）中；利用高纯氩气往反应器中鼓泡1～2min后，加入0.3～0.6质量份溴化亚铜-五甲基二乙烯基三胺混合溶液，将反应器放入40～60℃的水浴中反应12～24h，得到温敏性水凝胶；

其中，所述的聚（叠氮聚己内酯-2-甲基丙烯酸羟乙酯-共-氮异丙基丙烯酰胺）与所述的二甲基亚砜优选按质量体积（mg/ml）比400～600：3～6配比；

所述的温敏性水凝胶可在药物释放领域中应用。

本发明的原理是：

本发明首先利用甲基丙烯酸羟乙酯引发ε-己内酯的开环聚合，然后在此聚合物末端的羟基上引入溴原子，再使其被取代成叠氮基；接着由此大分子单体和氮异丙基丙烯酰胺共聚成梳形聚合物；然后，利用酯化反应修饰羟丙基纤维素的羟基，使其带有炔基官能团；最后，利用点击化学将上述两者链接起来，形成交联的网状结构。

本发明过在温敏性水凝胶材料合成中引入天然生物基高分子——羟丙基纤维素，炔基羟丙基纤维素中的炔基官能团能够和其他聚合物发生点击化学反应从而交联成水凝胶，有助于水凝胶内部更好的相分离，从而改善其机械强度和响应速度，使得水凝胶具有更好的生物相容性；聚己内酯单元的引入又使得水凝胶具备生物降解性；通过调节炔基羟丙基纤维素含量来控制温敏性水凝胶的力学强度、吸水率、生物相容性和可降解性，其中炔基羟丙基纤维素和聚己内酯组分的含量越高，温敏性水凝胶的力学强度越高，吸水率越小，生物相容性越好，可降解性能越好；此外，由于炔基羟丙基纤维素和聚己内酯属于疏水性高分子，会使得水凝胶在形成的过程中出现相分离，水凝胶内部形成多孔、相分离结构，使得水凝胶具备快的响应速度，有利于水分在水凝胶中的运输。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

（1）本发明的炔基烃丙基纤维素能通过与聚己内酯发生点击反应后制备一种温敏性水凝胶。

（2）本发明的温敏性水凝胶结构新颖，目前国内外尚无此结构的水凝胶报道。

（3）本发明的温敏性水凝胶和其他的通过点击化学制备的含有纤维素的温敏性水凝胶相比，具有生物降解特性，良好的压缩力学强度，更快的药物释放速度。

（4）本发明的温敏性水凝胶的凝胶LCST为32～33℃，在环境温度接近于LCST时（例如37℃），该凝胶依然能迅速收缩，具有较敏感的温度响应性。

附图说明

图1为实施例3制备的叠氮聚己内酯-2-甲基丙烯酸羟乙酯3的H¹NMR谱图。

图2为实施例6制备的聚（叠氮聚己内酯-2-甲基丙烯酸羟乙酯-共-氮异丙基丙烯酰胺）3的H¹NMR谱图。

图3为实施例9制备的炔基羟丙基纤维素3的H¹NMR谱图。

图4为实施例16的温敏性水凝胶4的红外测试结果。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

以下实施例中的原料如下：

氮异丙基丙烯酰胺使用前用正己烷重结晶2次，二氯甲烷使用前加入1.5g氢化钙，密闭后室温搅拌18h，然后在40℃下常压蒸馏，收集41~42℃的馏分放入密闭容器中备用。其他原料未经处理直接使用。

实施例1

（1）在圆底烧瓶内加入8gε-己内酯、5g甲基丙烯酸羟乙酯，0.1g辛酸亚锡和0.05g对羟基苯甲醚，将反应器抽至真空，密封，在110℃反应3h，得到产物1。

（2）将步骤（1）所得产物1溶解于5ml四氢呋喃（分析纯）配成溶液，将此溶液倾倒于50ml甲醇中析出白色沉淀，将此溶解-沉淀过程重复4次，将沉淀于室温真空干燥12h后得到产物2。

（3）将步骤（2）得到的产物2和1ml三乙胺溶解于15ml二氯甲烷中，在-15℃时滴加2g二溴异丁酰溴，滴加完毕后，在30℃下反应10h，再用100ml碳酸钠饱和溶液洗涤4次，再用100ml去离子水洗涤4次，再将反应物倒入250ml石油醚中90min后沉淀出产物3。

（4）将步骤（3）沉淀出的产物3溶于6ml二甲基甲酰胺中，加入0.6g叠氮钠，在30℃下反应48h，过滤，再将其倾倒于150ml的石油醚中沉淀90min，将沉淀在20～30℃真空干燥24h得到叠氮聚己内酯-2-甲基丙烯酸羟乙酯1。由凝胶渗透色谱（GPC，流动相为四氢呋喃）测得其重均分子量为1200Da。

根据反应原理，推导叠氮聚己内酯-2-甲基丙烯酸羟乙酯1分子结构式如下图所示：

其中，上述结构式中，13<n<15。

实施例2

（1）在反应器内加入12gε-己内酯、2g甲基丙烯酸羟乙酯、0.1g辛酸亚锡和0.08g对羟基苯甲醚，将反应器抽至真空，密封在130℃反应5h得到产物1。

（2）将步骤（1）制得的产物1溶解于10ml四氢呋喃（分析纯）得到溶液，将此溶液倾倒于100ml甲醇中析出白色沉淀，将此溶解-析出过程重复4次，将沉淀于室温真空干燥24h后得到产物2。

（3）将步骤（2）得到的产物2和3ml三乙胺溶解于5ml二氯甲烷中，在-20℃时滴加2.5g二溴异丁酰溴，滴加完毕后，在20℃下反应6h，再用50ml碳酸钠饱和溶液洗涤2次，再用50ml去离子水洗涤2次，再将反应物倒入150ml石油醚中30min后沉淀出产物3。

（4）将步骤（3）中沉淀出的产物3溶于3ml二甲基甲酰胺中，加入0.2g叠氮钠，在20℃下反应24h，过滤，再将其倾倒于150ml的石油醚中沉淀30min，将沉淀在20～30℃真空干燥12h得到叠氮聚己内酯-2-甲基丙烯酸羟乙酯2。由凝胶渗透色谱（GPC，流动相为四氢呋喃）测得其重均分子量为1800Da。

根据反应原理，推导叠氮聚己内酯-2-甲基丙烯酸羟乙酯2分子结构式如下图所示：

其中，上述结构式中，18<n<20。

实施例3

（1）在反应器内加入10gε-己内酯、2g甲基丙烯酸羟乙酯，0.05g辛酸亚锡和0.05g对羟基苯甲醚，将反应器抽至真空，密封，在120℃反应3.5h得到产物1。

（2）将步骤（1）制得的产物1溶解于5ml四氢呋喃（分析纯），将此溶液倾倒于100ml甲醇中析出白色沉淀，将此溶解-沉淀过程重复2次后，将沉淀于室温真空干燥20h后得到产物2。

（3）将步骤（2）得到的产物2和3ml三乙胺溶解于15ml二氯甲烷中，在-20℃时滴加1ml二溴异丁酰溴，滴加完毕后，在20℃下反应6h，再用50ml碳酸钠饱和溶液洗涤2次，再用50ml去离子水洗涤2次，再将反应物倒入150ml石油醚中30min后沉淀出产物3。

（4）将步骤（3）沉淀出的产物3溶于3ml二甲基甲酰胺中，加入0.5g叠氮钠，在20℃下反应24h，过滤，再将其倾倒于150ml的石油醚中沉淀30min，将沉淀在在20℃真空干燥24h，得到叠氮聚己内酯-2-甲基丙烯酸羟乙酯3。由凝胶渗透色谱（GPC，流动相为四氢呋喃）测得其重均分子量为1600Da。

根据反应原理，推导叠氮聚己内酯-2-甲基丙烯酸羟乙酯3分子结构式如下所示：

其中，上述结构式中，16<n<18。

将叠氮聚己内酯-2-甲基丙烯酸羟乙酯3进行H¹NMR检测，得到叠氮聚己内酯-2-甲基丙烯酸羟乙酯3的H¹NMR谱图，如图1所示，其中，¹H-NMR(CDCl₃,400MHz):δ(ppm)=4.015~4.048(m,34H)；δ(ppm)=1.579~1.661(m,64H)；δ(ppm)=1.332~1.376(m,34H)；δ(ppm)=2.261~2.298(m,34H)；δ(ppm)=4.331(s,4H)；δ(ppm)=5.574(s,1H)；δ(ppm)=6.098(s,1H)；δ(ppm)=1.264(s,3H)；δ(ppm)=4.097~4.161(m,2H)。检测结果与上述推导结构式的化学结构吻合。

实施例4

（1）在圆底烧瓶中，将0.15g实施例1制得的叠氮聚己内酯-2-甲基丙烯酸羟乙酯1、14mg偶氮二异丁腈以及1.2g氮异丙基丙烯酰胺溶解于5ml二甲基甲酰胺中，往烧瓶内通入氩气鼓泡5min，将烧瓶封口后置于60℃的水浴中聚合2h得到聚合产物；

（2）将步骤（2）制得的聚合产物溶解在10ml二甲基甲酰胺中，再倾倒到250ml乙醚中析出沉淀，将沉淀物再溶解到二甲基甲酰胺后倒入乙醚中析出沉淀，将沉淀物于40℃真空干燥24h后得到聚（叠氮聚己内酯-2-甲基丙烯酸羟乙酯-共-氮异丙基丙烯酰胺）1。

根据反应机理，推导出聚（叠氮聚己内酯-2-甲基丙烯酸羟乙酯-共-氮异丙基丙烯酰胺）1的分子结构式如下所示：

其中，上述结构式中，13<n<15，x/y=1/100。

实施例5

（1）在圆底烧瓶中，将0.12g实施例2制得的叠氮聚己内酯-2-甲基丙烯酸羟乙酯2、13mg偶氮二异丁腈以及1.3g氮异丙基丙烯酰胺溶解于10ml二甲基甲酰胺中，往烧瓶内通入氩气鼓泡5min，将烧瓶封口后置于60℃的水浴中聚合2h得到聚合产物；

（2）将步骤（2）制得的聚合产物溶解在8ml二甲基甲酰胺中，再倾倒到500ml乙醚中析出沉淀，将聚合产物重复溶解沉淀3次后，将析出沉淀于50℃真空干燥12h，得到聚（叠氮聚己内酯-2-甲基丙烯酸羟乙酯-共-氮异丙基丙烯酰胺）2。

根据反应机理，推导出聚（叠氮聚己内酯-2-甲基丙烯酸羟乙酯-共-氮异丙基丙烯酰胺）2的分子结构式如下所示：

其中，上述结构式中，18<n<20，x/y=1/180。

实施例6

（1）在圆底烧瓶中，将0.1g实施例3制得的叠氮聚己内酯-2-甲基丙烯酸羟乙酯3、12mg偶氮二异丁腈以及1.4g氮异丙基丙烯酰胺溶解于5ml二甲基甲酰胺中，往烧瓶内通入氩气鼓泡5min，将烧瓶封口后置于60℃的水浴中聚合2h得到聚合产物；

（2）将步骤（1）制得的聚合产物溶解在5ml二甲基甲酰胺中，再倾倒到250ml乙醚中析出沉淀，将聚合产物重复溶解沉淀3次后，将沉淀物于40℃真空干燥12h，得到聚（叠氮聚己内酯-2-甲基丙烯酸羟乙酯-共-氮异丙基丙烯酰胺）3。

根据反应机理，推导出聚（叠氮聚己内酯-2-甲基丙烯酸羟乙酯-共-氮异丙基丙烯酰胺）3的分子结构式如下所示：

其中，上述结构式中，16<n<18，x/y=1/210。

对聚（叠氮聚己内酯-2-甲基丙烯酸羟乙酯-共-氮异丙基丙烯酰胺）3进行H¹NMR检测，得到的H¹NMR谱图如图2所示，其中，¹H-NMR(CDCl₃,400MHz):δ(ppm)=4.015~4.048(m)；δ(ppm)=1.579~1.661(m)；δ(ppm)=1.332~1.376(m)；δ(ppm)=2.261~2.298(m)；δ(ppm)=4.331(s)；δ(ppm)=5.574(s)；δ(ppm)=6.098(s)；δ(ppm)=1.264(s)；δ(ppm)=4.097~4.161(m)；δ(ppm)=1.097(s)；δ(ppm)=1.492(s)；δ(ppm)=2.176(s)；δ(ppm)=3.764(s)；δ(ppm)=7.228(s)。检测结果与上述推导结构式的化学结构吻合。

实施例7

（1）将11g丙炔醇、10g丁二酸酐、9g吡啶以及15g三乙胺溶解于200ml二氧六环，30℃下搅拌24h，旋蒸除去溶剂，得到产物A。

（2）将10g步骤（1）制得的产物A用20ml二氯甲烷稀释，并用1mol/L盐酸洗涤5次，收集油相，用20g无水硫酸镁干燥，过滤旋蒸，得到淡黄色固体4-氧代-4-（撑-2-炔氧）丁酸。

（3）将2g 4-氧代-4-（撑-2-炔氧）丁酸、2g羟丙基纤维素和0.2g二甲氨基吡啶溶解于60ml二氯甲烷中，在10℃滴加2g二环己基碳二亚胺，在30℃反应36h，抽滤除去不溶物，将反应液浓缩至30ml，将其倾倒至600ml乙醚中，抽滤得到炔基羟丙基纤维素1。

根据反应机理，推导出炔基羟丙基纤维素1的分子结构式如下所示：

其中，上述结构式中，3<x<15，n/m=2/1。

实施例8

（1）将10g丙炔醇、9g丁二酸酐、8g吡啶以及13g三乙胺溶解于150ml二氧六环中，20℃下搅拌24h，旋蒸除去溶剂，得到产物A。

（2）将8g产品A用32ml二氯甲烷稀释，并用1mol/L盐酸洗涤3次，收集油相，用16g无水硫酸镁干燥，过滤旋蒸，得到淡黄色固体4-氧代-4-（撑-2-炔氧）丁酸。

（3）将1g 4-氧代-4-（撑-2-炔氧）丁酸、1g羟丙基纤维素和0.1g二甲氨基吡啶溶解于40ml二氯甲烷中，在5℃滴加6g二环己基碳二亚胺，在30℃反应36h，将反应液浓缩至30ml，抽滤除去不溶物，将其倾倒至400ml乙醚中，抽滤得到炔基羟丙基纤维素2。

根据反应机理，推导出炔基羟丙基纤维素2的分子结构式如下所示：

其中，上述结构式中，3<x<15，n/m=1/1

实施例9

（2）将10g步骤（1）制得的产品A用20ml二氯甲烷稀释，并用1mol/L盐酸洗涤5次，收集油相，用20g无水硫酸镁干燥，过滤旋蒸，得到淡黄色固体4-氧代-4-（撑-2-炔氧）丁酸。

（3）将1g4-氧代-4-（撑-2-炔氧）丁酸，1g羟丙基纤维素和0.1g二甲氨基吡啶溶解于30ml二氯甲烷中，在0℃滴加4g二环己基碳二亚胺，在20℃反应24h，将反应液浓缩至15ml，抽滤除去不溶物，将其倾倒至300ml乙醚中，抽滤得到炔基羟丙基纤维素3。

根据反应机理，推导出炔基羟丙基纤维素3的分子结构式如下所示：

其中，上述结构式中，3<x<15，n/m=1/1。

将炔基羟丙基纤维素3进行H¹NMR检测，得到炔基羟丙基纤维素3的H¹NMR 谱图，如图3所示，其中：¹H-NMR(DMSO-d₆，400MHz):δ(ppm)=0.991~1.055(m)；δ(ppm)=2.612~2.636(m)；δ(ppm)=3.173~3.196(m)；δ(ppm)=3.426(s)；δ(ppm)=4.667(s)；δ(ppm)=4.814(s)。检测结果与上述推导结构式的化学结构吻合。

实施例10

将60mg溴化亚铜加入到3ml二甲基亚砜中，迅速加入0.08ml五甲基二乙烯基三胺，混合均匀后得到溴化亚铜-五甲基二乙烯基三胺混合溶液1。

实施例11

将70mg溴化亚铜加入到4ml二甲基亚砜中，迅速加入0.09ml五甲基二乙烯基三胺，超声振荡均匀后得到溴化亚铜-五甲基二乙烯基三胺混合溶液2。

实施例12

将80mg溴化亚铜加入到6ml二甲基亚砜中，迅速加入0.1ml五甲基二乙烯基三胺，超声振荡均匀后得到溴化亚铜-五甲基二乙烯基三胺混合溶液3。

实施例13

（1）在反应器中，将600mg实施例4制得的聚（叠氮聚己内酯-2-甲基丙烯酸羟乙酯-共-氮异丙基丙烯酰胺）1和75mg实施例7制得的炔基羟丙基纤维素1溶解于3ml二甲基亚砜（分析纯）中；

（2）利用高纯氩气鼓泡2min，再加入0.6ml实施例10制得的溴化亚铜-五甲基二乙烯基三胺混合溶液1，将反应器放入60℃的水浴中反应24h，击碎反应器，得到温敏性水凝胶1。

实施例14

（1）在反应器中，将400mg实施例5制得的聚（叠氮聚己内酯-2-甲基丙烯酸羟乙酯-共-氮异丙基丙烯酰胺）2和50mg实施例8制得的炔基羟丙基纤维素2溶解于6ml二甲基亚砜（分析纯）中；

（2）利用高纯氩气鼓泡1min，再加入0.3ml实施例11制得的溴化亚铜-五甲基二乙烯基三胺混合溶液2，将反应器放入40℃的水浴中反应24h，击碎反应器，得到温敏性水凝胶2。

实施例15

（1）将500mg实施例6制得的聚（叠氮聚己内酯-2-甲基丙烯酸羟乙酯-共-氮异丙基丙烯酰胺）3和50mg实施例9制得的炔基羟丙基纤维素3溶解于4ml二甲基亚砜（分析纯）中；

（2）利用高纯氩气鼓泡1min，再加入0.4ml实施例12制得的溴化亚铜-五甲基二乙烯基三胺混合溶液3，将此反应器放入40℃的水浴中反应12h，击碎反应器，得到温敏性水凝胶3。

实施例16

（1）将500mg实施例6制得的聚（叠氮聚己内酯-2-甲基丙烯酸羟乙酯-共-氮异丙基丙烯酰胺）3和62.5mg实施例9制得的炔基羟丙基纤维素3溶解于4ml二甲基亚砜（分析纯）中；

（2）利用高纯氩气鼓泡1min，再加入0.4ml实施例12制得的溴化亚铜-五甲基二乙烯基三胺混合溶液3，将此反应器放入40℃的水浴中反应12h，击碎反应器，得到温敏性水凝胶4。

温敏性水凝胶4的红外测试结果如图4所示，其中，ATR-IR:1647(NH-C=O)；1533(NH-C=O II)；1724(O-C=O),1191(CH₂-O)；951(C=C)；2945(CH₂-O)；2886(CH₂-CH₂)，上述官能团及其相关数据表明该温敏性水凝胶为本发明的目的产物。

效果实施例1

将由实施例15制备得到的温敏性水凝胶3切成圆盘状（直径0.6cm，厚度0.4cm，质量0.044g）放入试管中，加入5ml蒸馏水。将此试管置于20℃的恒温水浴中使得凝胶达到吸胀饱和状态，质量为0.39g。由此算得其吸水率为604.5%。

将由实施例16制备得到的温敏性水凝胶4切成圆盘状（直径0.6cm，厚度0.4cm，质量0.041g）放入试管中，加入5ml蒸馏水。将此试管置于20℃的恒温水浴中使得凝胶达到吸胀饱和状态，质量为0.22g。由此算得其吸水率为420.5%。

实验结果表明：通过改变炔基羟丙基纤维素的含量，可以有效调节凝胶的吸水率。

效果实施例2

将由实施例15制备得到的温敏性水凝胶3切成圆盘状（直径0.6cm，厚度0.4cm，质量约0.042g）放入试管中，加入5ml磷酸盐缓冲溶液。将此试管置于20℃的恒温水浴中使得凝胶达到吸胀饱和状态，质量约为0.39g，每3天测一次凝胶吸胀后的质量。经过90天后，凝胶吸胀质量变为0.47g，凝胶的吸水性增加，说明凝胶内聚己内酯组分已经部分降解，凝胶内部交联密度减小，该温敏性水凝胶具有可降解特性。

本实施例用磷酸盐缓冲液来模拟体液环境，当该温敏性水凝胶在磷酸盐缓冲液环境下能够降解，那么该温敏性水凝胶也同样能够在体液条件下降解。

效果实施例3

将由实施例15制备得到的温敏性水凝胶3切成圆盘状（直径0.6cm，厚度0.4cm，质量约0.044g）放入试管中，加入5ml蒸馏水。将此试管置于20℃的恒温水浴中使得凝胶达到吸胀饱和状态，质量约为0.39g。放置于CT3质地分析仪(Bookfield公司，美国)上，测试压缩强度，结果为最大抗压值为8N/cm^-2。

将由实施例16制备得到的凝胶切成圆盘状（直径0.6cm，厚度0.4cm，质量约0.041g）放入试管中，加入5ml蒸馏水。将此试管置于20℃的恒温水浴中使得凝胶达到吸胀饱和状态，质量约为0.22g。放置于CT3质地分析仪(Bookfield公司，美国)上，测试压缩强度，结果为最大抗压值为13N/cm^-2。

二者数据均显示了较好的压缩力学强度，同时可以表明，通过改变炔基羟丙基纤维素的含量，可以有效调节凝胶的压缩强度。

效果实施例4

将由实施例13制备得到的温敏性水凝胶1切成圆盘状（直径0.6cm，厚度0.4cm，质量约0.045g）放入试管中，加入5ml蒸馏水。将此试管置于20℃的恒温水浴中使得凝胶达到吸胀饱和状态，质量约为0.26g。然后将凝胶迅速转移至37℃的恒温水浴中，凝胶在5s内迅速收缩，失去56%的水分。试验结果显示了凝胶具有较敏感的温度响应性。

效果实施例5

将2g牛血清白蛋白溶解于200ml磷酸盐缓冲液中（PH=7.4，浓度0.1mol/L），将由实施例15制备得到的温敏性水凝胶3切成2块圆盘状（直径均为0.6cm，厚度均为0.4cm，质量均约为0.045g），放入缓冲液中，在20℃的恒温水浴中放置48h，使得凝胶达到吸胀饱和状态，此时质量均约为0.38g。此时将2块凝胶取出，分别置入装有25ml的磷酸盐缓冲液的试管中（PH=7.4，浓度0.1mol/L），将其中一个试管置于20℃的恒温水浴中，将另一个试管置于37℃的恒温水浴中，分别在放置5min后，从试管中取2ml液体测量277nm的紫外吸收峰强度（仪器名称及型号：Perkin-Elmer Lambda 2UV/VIS spectrometer,Norwalk,CT)。测量结果表明：在20℃时，凝胶的5min累积释药率为68%；在37℃时，凝胶的累积释药率为65%，显示了较快的释药速率。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。如上所述，可较好地实现本发明。

Claims

1.一种温敏性水凝胶，其特征在于：由包含以下质量份计的组分制备得到：

聚(叠氮聚己内酯-2-甲基丙烯酸羟乙酯-共-氮异丙基丙烯酰胺) 400～600份

炔基羟丙基纤维素 50～75份

溴化亚铜-五甲基二乙烯基三胺混合溶液 0.3～0.6 份；

其中，

所述的聚(叠氮聚己内酯-2-甲基丙烯酸羟乙酯-共-氮异丙基丙烯酰胺)通过以下方法制备：

(1)将1000～1200质量份ε-己内酯、200～300质量份甲基丙烯酸羟乙酯、5～10质量份辛酸亚锡和5～8质量份对羟基苯甲醚加入反应器内，将反应器抽至真空后密封，并在110～130℃反应3～5h，得到产物1；

(2)将600质量份步骤(1)中制得的产物1溶解于四氢呋喃中，再倾倒于甲醇中沉淀，将此溶解-沉淀过程重复2～4次，室温真空干燥12～24h，得到产物2；

(3)将210质量份步骤(2)中制得的产物2和三乙胺溶解于二氯甲烷中，在-20～0℃时滴加200～250质量份二溴异丁酰溴，滴加完毕后，在20～30℃下反应6～10h，将反应物用碳酸钠饱和溶液洗涤2～4次，再用去离子水洗涤2～4次，最后将反应物倒入石油醚中沉淀30～90min，所得沉淀为产物3；

(4)将160质量份步骤(3)中制得的产物3溶于二甲基甲酰胺中，加入20～50质量份叠氮钠，在20～30℃下反应24～48h，过滤，再将其倾倒于石油醚中沉淀30～90min，将沉淀在20～30℃真空干燥12～24h，得到氮聚己内酯-2-甲基丙烯酸羟乙酯；

(5)在反应器中，将步骤(4)制得的100～150质量份叠氮聚己内酯-2-甲基丙烯酸羟乙酯、12～14质量份偶氮二异丁腈和1200～1400质量份氮异丙基丙烯酰胺溶解于二甲基甲酰胺中，氩气鼓泡5～10min，将反应器封口后置于60～70℃的水浴中聚合2～4h，将溶液倒入乙醚中沉淀，得到的沉淀物即为聚合产物；

(6)将1000质量份步骤(5)所得到的聚合产物溶解在二甲基甲酰胺中，再倒入乙醚中析出沉淀，将沉淀物再溶解到二甲基甲酰胺后倒入乙醚中沉淀，如此重复沉淀2～3次，将沉淀于40～50℃真空干燥12～24h后得到的聚(叠氮聚己内酯-2-甲基丙烯酸羟乙酯-共-氮异丙基丙烯酰胺)；

其中，

步骤(2)中，所述的产物1与所述的四氢呋喃按质量体积(g/ml)比5～7：5～10配比；所述的产物1与所述的甲醇按质量体积(g/ml)比5～7：100～200配比；

步骤(3)中，所述的产物2与所述的三乙胺按质量体积(g/ml)比2～2.5：1～3配比；所述的产物2与所述的二氯甲烷按质量体积(g/ml)比2～2.5：15～25配比；所述的产物2与所述的二溴异丁酰溴按质量比2～2.5：1.8～2配比；所述的产物2与所述的碳酸钠饱和溶液按质量体积(g/ml)比2～2.5：50～100配比；所述的产物2与所述的去离子水按质量体积(g/ml)比2～2.5：100～200配比；所述的产物2与所述的石油醚按质量体积(g/ml)比2～2.5：150～250配比；

步骤(4)中，所述的产物3与所述的二甲基甲酰胺按质量体积(mg/ml)比为100～150：3～6配比；所述的产物3与所述的石油醚按质量体积(g/ml)比2～2.5：150～250配比；

步骤(5)中，所述的叠氮聚己内酯-2-甲基丙烯酸羟乙酯与所述的二甲基甲酰胺按质量体积(mg/ml)比为100～150：5～10配比；所述的叠氮聚己内酯-2-甲基丙烯酸羟乙酯与所述的乙醚按质量体积(mg/ml)比为100～150：50～100配比；

步骤(6)中，所述的聚合产物与所述的二甲基甲酰胺按质量体积(mg/ml)比为1000：3～5配比；所述的聚合产物与所述的乙醚按质量体积(mg/ml)比为1000：30～50配比；

所述炔基羟丙基纤维素，由包含以下按质量份计物质制备得到：

其中，所述的4-氧代-4-(撑-2-炔氧)丁酸，由以下按质量份计物质制备得到：

2.根据权利要求1所述温敏性水凝胶，其特征在于：所述的炔基羟丙基纤维素的制备方法，包括以下具体步骤：

(1)将所述的10～11质量份丙炔醇、9～10质量份丁二酸酐、8～9质量份吡啶以及13～15质量份三乙胺溶解于二氧六环溶剂中，20～30℃下搅拌24h结束反应，旋蒸除去溶剂得到产物A；

(2)将8～10质量份步骤(1)制得的产物A用二氯甲烷稀释，并用1mol/L盐酸洗涤3～5次，收集油相，用无水硫酸镁干燥，过滤旋蒸，得到淡黄色的4-氧代-4-(撑-2-炔氧)丁酸；

(3)将15～25质量份步骤(2)制得的4-氧代-4-(撑-2-炔氧)丁酸、7.5～12.5质量份羟丙基纤维素和1～2质量份二甲氨基吡啶溶解于二氯甲烷中，在0～10℃滴加20～60质量份二环己基碳二亚胺，在20～30℃反应24～36h，将反应液过滤，浓缩，将其倾倒至乙醚中，过滤得到炔基羟丙基纤维素；

其中，

步骤(1)中，所述的丁二酸酐与所述的二氧六环按质量体积比(g/ml)为65～75:1000配比；

步骤(2)中，所述的产物A与所述的二氯甲烷按质量体积比(g/ml)为1：4～2；所述的无水硫酸镁与所述的二氯甲烷按质量体积比(g/ml)为5～10:10配比；

步骤(3)中，所述的4-氧代-4-(撑-2-炔氧)丁酸与所述的二氯甲烷按质量体积(g/ml)比1～2：30～60配比；所述的4-氧代-4-(撑-2-炔氧)丁酸与所述的乙醚按质量体积(g/ml)比1～2：300～600配比；所述的浓缩为将反应液浓缩至原体积的1/4～1/2。

3.根据权利要求1所述的温敏性水凝胶，其特征在于：所述的温敏性水凝胶由包含以下质量份计的组分制备得到：

聚(叠氮聚己内酯-2-甲基丙烯酸羟乙酯-共-氮异丙基丙烯酰胺) 500份

炔基羟丙基纤维素 50份

溴化亚铜-五甲基二乙烯基三胺混合溶液 0.4份。

4.根据权利要求1所述的温敏性水凝胶，其特征在于：步骤(4)中，所述的叠氮聚己内酯-2-甲基丙烯酸羟乙酯的重均分子量为1200～1800Da。

5.根据权利要求1所述的温敏性水凝胶，其特征在于：所述的溴化亚铜-五甲基二乙烯基三胺混合溶液通过以下方法制备：将60～80质量份的溴化亚铜溶于二甲基亚砜，接着将该溶有溴化亚铜的二甲基亚砜迅速加入五甲基二乙烯基三胺溶液中，超声振荡均匀后得到溴化亚铜-五甲基二乙烯基三胺混合溶液；

所述的溴化亚铜与所述的五甲基二乙烯基三胺按质量体积(mg/ml)比60～80：0.08～0.1配比。

6.权利要求1所述的温敏性水凝胶的制备方法，其特征在于：包括以下具体步骤：在反应器中将所述的400～600质量份聚(叠氮聚己内酯-2-甲基丙烯酸羟乙酯-共-氮异丙基丙烯酰胺)和50～75质量份炔基羟丙基纤维素溶解于二甲基亚砜中；利用高纯氩气往反应器中鼓泡1～2min后，加入0.3～0.6质量份溴化亚铜-五甲基二乙烯基三胺混合溶液，将反应器放入40～60℃的水浴中反应12～24h，得到温敏性水凝胶；

其中，所述的聚(叠氮聚己内酯-2-甲基丙烯酸羟乙酯-共-氮异丙基丙烯酰胺)与所述的二甲基亚砜按质量体积(mg/ml)比400～600：3～6配比。

7.权利要求1所述的温敏性水凝胶在药物释放领域中应用。