CN104497592B - 一种聚氨基甲酸酯与羧甲基壳聚糖改进聚肽膜亲水性与柔顺性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种聚氨基甲酸酯与羧甲基壳聚糖改进聚肽膜亲水性与柔顺性的方法，采用以下步骤：1）在干燥反应器内加入二异氰酸酯、聚四氢呋喃醚二醇、催化剂和溶剂，惰性气氛下，反应一段时间，加入丁二醇反应一段时间，再加入3‑羟基丙酸反应，得含端羧基的聚氨基甲酸酯；2）在干燥反应器内加入含端羧基的聚氨基甲酸酯、溶剂、缩合剂和聚肽均聚物，惰性气氛下，反应2～3天，得聚肽‑聚氨基甲酸酯嵌段共聚物；3）在干燥反应器内加入聚肽‑聚氨基甲酸酯嵌段共聚物、羧甲基壳聚糖和溶剂，惰性气氛下，混合一段时间，用流延法成膜并干燥，得本发明目标物。本发明制备工艺简单，所得改性膜的亲水性与柔顺性有了很大提高。

Description

一种聚氨基甲酸酯与羧甲基壳聚糖改进聚肽膜亲水性与柔顺性的方法

技术领域

本发明涉及一种聚氨基甲酸酯与羧甲基壳聚糖改进聚肽膜亲水性与柔顺性的方法，属于聚合物薄膜制备技术领域。

背景技术

聚肽是一种具有良好的生物相容性和生物可降解性的生物材料，聚肽膜可用作人造皮肤等，但聚肽膜比较僵硬、缺乏亲水性，从而一定程度上限制了其应用。聚氨基甲酸酯具有较好的生物相容性和生物可降解性，比较软且与羧甲基壳聚糖有较好的相容性。羧甲基壳聚糖具有较好的生物相容性和生物可降解性，而且具有较好的亲水性。先将聚氨基甲酸酯链段通过酰胺化反应引入聚肽链段形成聚肽-聚氨基甲酸酯嵌段共聚物以提高聚肽的共混性，然后再将羧甲基壳聚糖链段加入聚肽-聚氨基甲酸酯嵌段共聚物形成共混物，制得改性聚肽膜，从而极大地提高了聚肽膜的亲水性与柔顺性。目前用聚氨基甲酸酯和羧甲基壳聚糖对聚肽膜亲水性与柔顺性进行改进的研究尚未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种操作简单及效果较好的对聚肽膜亲水性与柔顺性进行改进的方法。其技术方案为：

一种聚氨基甲酸酯与羧甲基壳聚糖改进聚肽膜亲水性与柔顺性的方法，其特征在于：改性膜中聚肽链段的分子量为80000～90000，聚氨基甲酸酯链段的分子量为4000～5000，羧甲基壳聚糖链段的分子量为5000～5500；其改性方法采用以下步骤：

1）含有端-COOH基团的聚氨基甲酸酯的合成：在干燥反应器内加入二异氰酸酯、聚四氢呋喃醚二醇、催化剂和溶剂，惰性气氛下，于45～50℃搅拌反应45～50分钟后，加入1,4-丁二醇反应10～15分钟，再加入3-羟基丙酸反应5～10分钟，终止反应，得到目标物；

2）聚肽-聚氨基甲酸酯嵌段共聚物的合成：在干燥反应器内加入含有端-COOH基团的聚氨基甲酸酯、溶剂、缩合剂和聚肽均聚物，惰性气氛下，于25～35℃搅拌反应2～3天，终止反应，通过过滤、透析、干燥，得到目标物，其中，聚肽均聚物采用聚（r-苯甲基-L-谷氨酸酯）、聚（r-乙基-L-谷氨酸酯）或聚（r-甲基-L-谷氨酸酯）；

3）聚氨基甲酸酯与羧甲基壳聚糖改性的聚肽膜的制备：在干燥反应器内加入聚肽-聚氨基甲酸酯嵌段共聚物、羧甲基壳聚糖和溶剂，惰性气氛下，于45～50℃搅拌混合45～50分钟后，用流延法成膜并干燥，得到目标物。

所述的一种聚氨基甲酸酯与羧甲基壳聚糖改进聚肽膜亲水性与柔顺性的方法，步骤1）中，二异氰酸酯采用2,4-甲苯二异氰酸酯，二异氰酸酯与二醇的摩尔数之差为0.001～0.08；催化剂采用二月桂酸二丁基锡，加入量为二异氰酸酯与聚四氢呋喃醚二醇总重量的3～5‰；溶剂采用二甲基甲酰胺，反应物溶液浓度为5～15 g:100 ml。

所述的一种聚氨基甲酸酯与羧甲基壳聚糖改进聚肽膜亲水性与柔顺性的方法，步骤2）中，缩合剂采用N,N’-二环己基碳二亚胺、N,N’-二异丙基碳二亚胺或3-乙基-1-（3-二甲氨丙基）碳二亚胺，溶剂采用二甲基甲酰胺，反应物溶液浓度为5～15 g:100 ml。

所述的一种聚氨基甲酸酯与羧甲基壳聚糖改进聚肽膜亲水性与柔顺性的方法，步骤2）中，聚氨基甲酸酯与聚肽均聚物的摩尔比为6～17:1；缩合剂与聚肽均聚物的摩尔比为1.07～1.8:1。

所述的一种聚氨基甲酸酯与羧甲基壳聚糖改进聚肽膜亲水性与柔顺性的方法，步骤3）中，羧甲基壳聚糖采用羧甲基壳聚糖（羧基化程度为70%），羧甲基壳聚糖链段在改性膜中的质量百分比为2～4%，溶剂采用二甲基亚砜，混合物溶液浓度为25～35 g:100 ml。

本发明与现有技术相比，其优点为：

1．所述的聚氨基甲酸酯与羧甲基壳聚糖改进聚肽膜亲水性与柔顺性的方法，采用逐步加成聚合、酰胺化反应和共混三种手段，操作简单、易于掌握；

2．所述的聚肽改性膜亲水性与柔顺性有了很大的提高。

具体实施方式

实施例 1

1）含有端-COOH基团的聚氨基甲酸酯的合成

在干燥反应器内加入5.5克2,4-甲苯二异氰酸酯、17.2克聚四氢呋喃醚二醇（分子量为1000），加入353 ml 二甲基甲酰胺溶剂，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45℃搅拌反应45分钟后，加入0.81克1,4-丁二醇反应10分钟，再加入1.22克3-羟基丙酸反应5分钟，终止反应，得到目标物；

2）聚肽-聚氨基甲酸酯嵌段共聚物的合成

在干燥反应器内加入16.1克聚（r-苯甲基-L-谷氨酸酯）（分子量为80000）和9克含有端-COOH基团的聚氨基甲酸酯，加入308 ml 二甲基甲酰胺，再加入0.046克N,N ’-二环己基碳二亚胺，惰性气氛下，于25℃搅拌反应2天后终止反应，通过过滤、透析、干燥，得到目标物；

3）聚氨基甲酸酯与羧甲基壳聚糖改性的聚肽膜的制备

在干燥反应器内加入12克聚肽-聚氨基甲酸酯嵌段共聚物和46 ml 二甲基亚砜溶剂，另加入占改性膜总重量2%的羧甲基壳聚糖（分子量为5000），惰性气氛下，于45℃搅拌混合45分钟，用流延法成膜，在50℃真空干燥箱中干燥，得到目标物。

经测试：本发明目标物的亲水率及断裂伸长率分别比改性前提高了13.2%和6.1%。

实施例 2

1）含有端-COOH基团的聚氨基甲酸酯的合成

在干燥反应器内加入6.05克2,4-甲苯二异氰酸酯、19克聚四氢呋喃醚二醇（分子量为1000），加入355 ml 二甲基甲酰胺溶剂，另加入上述反应物总重量4‰的二月桂酸二丁基锡，惰性气氛下，于47℃搅拌反应47分钟后，加入0.88克1,4-丁二醇反应12分钟，再加入1.32克3-羟基丙酸反应7分钟，终止反应，得到目标物；

2）聚肽-聚氨基甲酸酯嵌段共聚物的合成

在干燥反应器内加入16.5克聚（r-乙基-L-谷氨酸酯）（分子量为85000）和9克含有端-COOH基团的聚氨基甲酸酯，加入313 ml 二甲基甲酰胺，再加入0.028克N,N ’-二异丙基碳二亚胺，惰性气氛下，于28℃搅拌反应3天后终止反应，通过过滤、透析、干燥，得到目标物；

3）聚氨基甲酸酯与羧甲基壳聚糖改性的聚肽膜的制备

在干燥反应器内加入12.3克聚肽-聚氨基甲酸酯嵌段共聚物和45 ml 二甲基亚砜溶剂，另加入占改性膜总重量3%的羧甲基壳聚糖（分子量为5300），惰性气氛下，于47℃搅拌混合47分钟，用流延法成膜，在50℃真空干燥箱中干燥，得到目标物。

经测试：本发明目标物的亲水率及断裂伸长率分别比改性前提高了13.8%和6.9%。

实施例 3

1）含有端-COOH基团的聚氨基甲酸酯的合成

在干燥反应器内加入6.6克2,4-甲苯二异氰酸酯、21克聚四氢呋喃醚二醇（分子量为1000），加入362 ml 二甲基甲酰胺溶剂，另加入上述反应物总重量5‰的二月桂酸二丁基锡，惰性气氛下，于50℃搅拌反应50分钟后，加入0.92克1,4-丁二醇反应15分钟，再加入1.84克3-羟基丙酸反应10分钟，终止反应，得到目标物；

2）聚肽-聚氨基甲酸酯嵌段共聚物的合成

在干燥反应器内加入16.8克聚（r-甲基-L-谷氨酸酯）（分子量为90000）和9.9克含有端-COOH基团的聚氨基甲酸酯，加入316 ml 二甲基甲酰胺，再加入0.046克3-乙基-1-（3-二甲氨丙基）碳二亚胺，惰性气氛下，于35℃搅拌反应3天后终止反应，通过过滤、透析、干燥，得到目标物；

3）聚氨基甲酸酯与羧甲基壳聚糖改性的聚肽膜的制备

在干燥反应器内加入13克聚肽-聚氨基甲酸酯嵌段共聚物和45.5 ml 二甲基亚砜溶剂，另加入占改性膜总重量4%的羧甲基壳聚糖（分子量为5500），惰性气氛下，于50℃搅拌混合50分钟，用流延法成膜，在50℃真空干燥箱中干燥，得到目标物。

经测试：本发明目标物的亲水率及断裂伸长率分别比改性前提高了14.4%和7.5%。

Claims (5)

1.一种聚氨基甲酸酯与羧甲基壳聚糖改进聚肽膜亲水性与柔顺性的方法，其特征在于：改性膜中聚肽链段的分子量为80000～90000，聚氨基甲酸酯链段的分子量为4000～5000，羧甲基壳聚糖链段的分子量为5000～5500；其改性方法采用以下步骤：

1）含有端-COOH基团的聚氨基甲酸酯的合成：在干燥反应器内加入二异氰酸酯、聚四氢呋喃醚二醇、催化剂和溶剂，惰性气氛下，于45～50℃搅拌反应45～50分钟后，加入1,4-丁二醇反应10～15分钟，再加入3-羟基丙酸反应5～10分钟，终止反应，得到目标物；

2）聚肽-聚氨基甲酸酯嵌段共聚物的合成：在干燥反应器内加入含有端-COOH基团的聚氨基甲酸酯、溶剂、缩合剂和聚肽均聚物，惰性气氛下，于25～35℃搅拌反应2～3天，终止反应，通过过滤、透析、干燥，得到目标物，其中，聚肽均聚物采用聚（r-苯甲基-L-谷氨酸酯）、聚（r-乙基-L-谷氨酸酯）或聚（r-甲基-L-谷氨酸酯）；

3）聚氨基甲酸酯与羧甲基壳聚糖改性的聚肽膜的制备：在干燥反应器内加入聚肽-聚氨基甲酸酯嵌段共聚物、羧甲基壳聚糖和溶剂，惰性气氛下，于45～50℃搅拌混合45～50分钟后，用流延法成膜并干燥，得到目标物。

2.根据权利要求1所述的一种聚氨基甲酸酯与羧甲基壳聚糖改进聚肽膜亲水性与柔顺性的方法，其特征在于：步骤1）中，二异氰酸酯采用2,4-甲苯二异氰酸酯，二异氰酸酯与二醇的摩尔数之差为0.001～0.08，其中，二异氰酸酯的摩尔数大于二醇的摩尔数；催化剂采用二月桂酸二丁基锡，加入量为二异氰酸酯与聚四氢呋喃醚二醇总重量的3～5‰；溶剂采用二甲基甲酰胺，反应物溶液浓度为5～15 g:100 ml。

3.根据权利要求1所述的一种聚氨基甲酸酯与羧甲基壳聚糖改进聚肽膜亲水性与柔顺性的方法，其特征在于：步骤2）中，缩合剂采用N,N’-二环己基碳二亚胺、N,N’-二异丙基碳二亚胺或3-乙基-1-（3-二甲氨丙基）碳二亚胺，溶剂采用二甲基甲酰胺，反应物溶液浓度为5～15 g:100 ml。

4.根据权利要求1所述的一种聚氨基甲酸酯与羧甲基壳聚糖改进聚肽膜亲水性与柔顺性的方法，其特征在于：步骤2）中，聚氨基甲酸酯与聚肽均聚物的摩尔比为6～17:1；缩合剂与聚肽均聚物的摩尔比为1.07～1.8:1。

5.根据权利要求1所述的一种聚氨基甲酸酯与羧甲基壳聚糖改进聚肽膜亲水性与柔顺性的方法，其特征在于：步骤3）中，羧甲基壳聚糖的羧基化程度为70%，羧甲基壳聚糖链段在改性膜中的质量百分比为2～4%，溶剂采用二甲基亚砜，混合物溶液浓度为25～35 g:100 ml。