CN103509145A - 一种可见光和pH响应性自组装聚合物材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种具有可见光和pH响应性可控胶束的制备方法，属于高分子领域。具体制作方法为：将可聚合单体甲基丙烯酸二甲氨基乙酯通过原子转移自由基聚合成聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯，通过季铵化反应将苝甲溴接枝到聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯上，得到可见光和pH响应性的两亲性聚合物。再通过胶束化过程将这种两亲性聚合物质制备成可见光和pH响应性的胶束。所述的聚合物胶束在室温下稳定，且能装载尼罗红等疏水性分子，通过可见光照射、调节pH值，使得胶束形貌发生变化，从而使装载的分子从胶束中释放出来。本发明的聚合物胶束不但具有pH响应性，且具有可见光响应性，是一种新型的具有可见光和pH响应性的聚合物胶束。本发明可以在药物控释领域有广阔的应用前景。

Description

一种可见光和pH响应性自组装聚合物材料的制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料领域，涉及一种可自组装的、对可见光和pH响应的聚合物的制备方法。
背景技术
近年来，刺激响应型的两亲性聚合物材料正在吸引研究者越来越多的目光。两亲性聚合物是指同一高分子对两种性质不同的相结构（如水相与油相、两种油相、两种不相容的固相等）都具有亲和性的聚合物。两亲性共聚物在选择性溶剂中由于各连段溶解性不同，在其临界胶束浓度之上分子间缔合，自组装形成胶束。随着嵌段或接枝的分子量、共聚物的组成及溶剂环境的不同，高分子胶束可形成球状、圆柱状、螺旋状和层状等不同结构。其中球形的高分子胶束是最常见的高分子自组装体系，溶解性差的链段形成胶束的核，溶解性好的的链段形成胶束的壳。由于溶剂化壳层的存在，两亲性共聚物形成的胶束在一定浓度范围内可以长时间稳定存在。
环境响应型的两亲性聚合物自组装形成的聚合物胶束在诸如温度、pH、光照、离子强度等外界刺激作用下，能快速调节聚合物及其自组装体的微环境及负载释放性能，这一特殊的“智能化”及广泛的用途使其成为当前高分子科学领域研究的热点之一。通常疏水药物除了以增溶的方式包载进胶束的疏水内核外，还可以通过化学结合、静电作用、配位作用等方式进入胶束的内核，形成载药胶束。
聚合物胶束作为药物载体，有很多优点：如胶束在体内外都很稳定，有很好的生物相容性，对于溶解度很小的药物具有增溶作用，并能作为靶向给药载体。聚合物胶束疏水性的内核可装载疏水性的药物并作为释药贮库，亲水性的外壳可减少胶束与单核吞噬细胞系统间的相互作用，避免被单核吞噬细胞系统大量摄取，并有利于胶束在水中的分散。
目前紫外光响应性胶束报道较多，但紫外光波长短，能量较高，破坏力强，一般对生物体有害，极大地限制了其应用。而可见光波长较长，能量低，对生物体无害，应用范围更广。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备pH和可见光响应性两亲性聚合物的方法，并研究其作为刺激响应性释放客体分子的载体。
一种具有可见光和pH响应性可控胶束的制备方法，其特征在于反应方程式为：
Figure BDA0000371484930000021
具体制备步骤为：
（1）制备聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯：可聚合单体为甲基丙烯酸二甲氨基乙酯，引发剂为α-溴代异丁酸乙酯，可聚合单体和引发剂摩尔比为100比1，在四氢呋喃中回流14小时，反应结束后，将产物在正己烷中沉淀两次，固体放于真空烘箱中干燥24小时，得到白色固体粉末聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯；
（2）制备可见光、pH响应性的两亲性聚合物：按准备接枝比例的（大于0%，小于100%）苝甲溴和步骤（1）合成的聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯在四氢呋喃中回流温度下搅拌24小时，通过季铵化反应将苝甲溴接枝在聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯，反应结束后，将产物在正己烷中沉淀两次，在真空烘箱中以55摄氏度干燥24小时，得到所要合成的可见光、pH响应性的两亲性聚合物。
如上所述所合成的聚合物必须是两亲性的，聚合物不仅具有pH响应性，且具有可见光响应性，此聚合物自组装形成的胶束也具有可见光和pH响应性。
所述聚合物胶束分别实现了在可见光和pH刺激下的可控释放。
本发明所使用的聚合物为CN201110171497.X号发明专利所述的方法，制备出聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯这种聚合物，然后将荧光集团苝接枝到聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯上，所制备的聚合物同时具有pH和可见光响应性。
本发明的优点在于制备的两亲性聚合物在水中可自组装形成胶束，该胶束可以装载一些客体分子，在pH和可见光刺激下胶束变形或破裂，实现了胶束对客体分子的可控释放。且所使用的刺激光源是可见光，对生物体无毒无害，绿色环保，避免了使用紫外光那种强破坏力光源，适用范围更广发。
附图说明
图1为制得的苝接枝的聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的氢谱核磁图谱，溶剂为氘代四氢呋喃和重水。
图2为制得的苝接枝的聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯在可见光照射后的氢谱核磁图谱，溶剂为氘代四氢呋喃和重水。
图3为制得的苝接枝的聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯自组装形成的胶束的透射电镜照片。
图4为制得的未装载客体分子的胶束在可见光刺激下的荧光图谱。
图5为制得的未装载客体分子的胶束在pH刺激下的荧光图谱。
图6为制得的装载尼罗红的胶束在可见光刺激下的荧光图谱。
图7为制得的装载尼罗红的胶束在pH刺激下的荧光图谱。
具体实施方式
实例1
将225毫克聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯加入到25毫升圆底烧瓶中，加入溶剂四氢呋喃4毫升，加入苝甲溴50毫克，以70摄氏度反应24小时，将所得产物在正己烷中沉淀两次，于真空烘箱中以55摄氏度干燥24小时，最后得到产物200毫克，氢谱核磁图谱如图1。
其合成路线入下图所示
Figure BDA0000371484930000051
所合成的产物具有光响应性，光照后的氢谱核磁图谱如图2。
所合成的两亲性聚合物在水中可自组装形成胶束。将将两亲性聚合物荧光基团苝接枝的聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯9毫克溶于2毫升四氢呋喃中，用磁力搅拌器充分搅拌，使聚合物完全溶于四氢呋喃中，形成均匀的聚合物溶液，然后以每秒1～2微升的速率向聚合物溶液中滴加去离子水，滴加2毫升，滴加的同时搅拌，滴加完后，继续搅拌3小时，以诱导胶束形成。最后在加入16毫升去离子水，以固定形成的胶束。形成的胶束溶液在空气中挥发一周，或是在去离子水中透析2天，除去溶液中的四氢呋喃，即可得到未装载客体分子的空白胶束溶液。
所制备的未装载客体分子的空白胶束溶液在可见光和pH刺激下的荧光图谱如图4。
实例2
按照实例1将两亲性聚合物苝接枝的聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯制备出来。制备装载尼罗红分子的胶束：将两亲性聚合物荧光基团苝接枝的聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯9毫克溶于2毫升四氢呋喃中，再加入0.9毫克的尼罗红，用磁力搅拌器充分搅拌，使聚合物完全溶于四氢呋喃中，形成均匀的聚合物溶液，然后以每秒1～2微升的速率向聚合物溶液中滴加去离子水，滴加2毫升，滴加的同时搅拌，滴加完后，继续搅拌3小时，以诱导胶束形成。最后在加入16毫升去离子水，以固定形成的胶束。形成的胶束溶液在空气中挥发一周，或是在去离子水中透析2天，除去溶液中的四氢呋喃，即可得到装载尼罗红的胶束溶液。
所制备的未装载客体分子的空白胶束溶液在可见光和pH刺激下的荧光图谱如图5。

Claims (4)

1.一种具有可见光和pH响应性可控胶束的制备方法，其特征在于反应方程式为：
Figure FDA0000371484920000011
具体制备步骤为：
（1）制备聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯：可聚合单体为甲基丙烯酸二甲氨基乙酯，引发剂为α-溴代异丁酸乙酯，可聚合单体和引发剂摩尔比为100比1，在四氢呋喃中回流14小时，反应结束后，将产物在正己烷中沉淀两次，固体放于真空烘箱中干燥24小时，得到白色固体粉末聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯；
（2）制备可见光、pH响应性的两亲性聚合物：按准备接枝比例的（大于0%，小于100%）苝甲溴和步骤（1）合成的聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯在四氢呋喃中回流温度下搅拌24小时，通过季铵化反
应将苝甲溴接枝在聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯，反应结束后，将产物在正己烷中沉淀两次，在真空烘箱中以55摄氏度干燥24小时，得到所要合成的可见光、pH响应性的两亲性聚合物。
2.按照权利要求1所述的一种具有可见光和pH响应性可控胶束的制备方法，其特征在于：所合成的聚合物必须是两亲性的。
3.按照权利要求1所述的一种具有可见光和pH响应性可控胶束的制备方法，其特征在于：聚合物不仅具有pH响应性，且具有可见光响应性，此聚合物自组装形成的胶束也具有可见光和pH响应性。
4.按照权利要求1所述的一种具有可见光和pH响应性可控胶束的制备方法，其特征在于：聚合物胶束分别实现了在可见光和pH刺激下的可控释放。
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