CN105131216B - 一种阳离子型两亲性共聚物的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种阳离子型两亲性共聚物，它为嵌段共聚物，它由单体A在RAFT试剂和引发剂的作用下聚合，再至少与单体B进行聚合后进行季铵化反应制得，所述单体A的化学结构式为。本发明阳离子型两亲性共聚物，通过使用特定结构的单体A在RAFT试剂和引发剂作用下聚合后，再与至少单体B在引发剂作用进行嵌段聚合，季铵化反应后得到，从而得到两亲性高分子材料，能够用于膜蛋白的支撑。

Description

一种阳离子型两亲性共聚物的应用
技术领域
本发明属于高分子材料领域，涉及一种两亲性共聚物，具体涉及一种阳离子型两亲性共聚物、制备方法及其应用。
背景技术
生物膜所含的蛋白叫膜蛋白，是生物膜功能的主要承担者。根据蛋白分离的难易及在膜中分布的位置，膜蛋白基本可分为三大类：外在膜蛋白或称外周膜蛋白、内在膜蛋白或称整合膜蛋白和脂锚定蛋白。膜蛋白包括糖蛋白，载体蛋白和酶等。通常在膜蛋白外会连接着一些糖类，这些糖相当于会通过糖本身分子结构变化将信号传到细胞内。膜蛋白的功能是多方面的。有些膜蛋白可作为“载体”而将物质转运进出细胞。有些膜蛋白是激素或其他化学物质的专一受体，如甲状腺细胞上有接受来自脑垂体的促甲状腺素的受体。膜表面还有各种酶，使专一的化学反应能在膜上进行，如内质网膜上的能催化磷脂的合成等。细胞的识别功能也决定于膜表面的蛋白质。
然而，绝大部分膜蛋白的结构和功能仍是未知的，这是因为在非细胞结构中很难维持它们的功能；而且细胞本身不稳定的特性也阻碍了膜蛋白的深入研究。将特定的膜蛋白载体用于支撑固定膜蛋白使其处于人工系统中，这样能够解决上述问题。
发明内容
本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种阳离子型两亲性共聚物。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种阳离子型两亲性共聚物，它为嵌段共聚物，它由单体A在RAFT试剂和引发剂的作用下聚合，再至少与单体B进行聚合后进行季铵化反应制得，所述单体A的化学结构式为
优化地，它的化学结构通式如式(1)所示：
式中，p为2～5，q为10～30。
进一步地，它的数均分子量为1000～5000，PDI为1.3～1.5。
本发明的又一目的在于提供一种上述阳离子型两亲性共聚物的制备方法，它包括以下步骤：
(a)将RAFT试剂、单体A和引发剂溶于第一溶剂中，在65～75℃、无氧条件下，搅拌反应3～5小时，随后提纯得聚合物A；
(b)将聚合物A、单体B和引发剂溶于第二溶剂中，在65～75℃、无氧条件下，搅拌反应8～15小时得混合溶液，将所述混合溶液倾入沉淀剂中，取沉淀干燥；
(c)将步骤(b)中得到的沉淀溶于第二溶剂中，加入碘甲烷进行季铵化反应，再倾入沉淀剂中，取沉淀干燥即可。
优化地，它还包括步骤(d)取步骤(c)中得到的沉淀溶于乙醇中，随后向其中滴入去离子水，置于水中透析进行自组装。
优化地，步骤(a)中，将RAFT试剂、单体A和引发剂溶于第一溶剂中后用氩气对其进行鼓泡5～20分钟；步骤(b)中，将聚合物A、单体B和引发剂溶于第二溶剂中后用氩气对其进行鼓泡5～20分钟。
进一步地，所述乙醇和所述去离子水的体积比为1：1.5～3。
本发明的再一目的在于提供一种上述阳离子型两亲性共聚物用于组装膜蛋白。
优化地，它包括以下步骤：
(S1)将阳离子型两亲性共聚物分散在去离子水中，向其中加入膜蛋白，搅拌10～15小时，使膜蛋白与两亲性共聚物进行组装；
(S2)将步骤(S1)中得到的分散液置于去离子水中透析30～50小时即可。
进一步地，它还包括步骤(S3)在步骤(S2)中透析后的分散液中浸入PET膜使阳离子型两亲性共聚物附着在其表面
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明阳离子型两亲性共聚物，通过使用特定结构的单体A在RAFT试剂和引发剂作用下聚合后，再与至少单体B在引发剂作用进行嵌段聚合，季铵化反应后得到，从而得到两亲性高分子材料，能够用于膜蛋白的支撑。
附图说明
附图1为本发明阳离子型两亲性共聚物的合成路线图；
附图2为本发明阳离子型两亲性共聚物的自组装和应用示意图；
附图3为本发明阳离子型两亲性共聚物的GPC图谱：(a)实施例1，(b)实施例2，(c)实施例3；
附图4为PET膜附着本发明阳离子型两亲性共聚物前后的对比SEM图。
具体实施方式
本发明阳离子型两亲性共聚物，它为嵌段共聚物，它由单体A在RAFT试剂和引发剂的作用下聚合，再至少与单体B在引发剂作用下进行嵌段聚合后进行季铵化反应制得，所述单体A的化学结构式为进行季铵化反应，使得该共聚物的支链具有亲水的性质，从而可以自组装形成微球，并与膜蛋白(菌紫红质)进行组装，对其进行支撑固定。
该阳离子型两亲性共聚物的化学结构通式优选如式(1)所示：
式中，p为2～5，q为10～30；它的数均分子量为1000～5000，PDI为1.3～1.5。
上述阳离子型两亲性共聚物的制备方法，它包括以下步骤：(a)将RAFT试剂、单体A和引发剂溶于第一溶剂中，在65～75℃、无氧条件下，搅拌反应3～5小时，随后提纯得聚合物A；(b)将聚合物A、单体B和引发剂溶于第二溶剂中，在65～75℃、无氧条件下，搅拌反应8～15小时得混合溶液，将所述混合溶液倾入沉淀剂中，取沉淀干燥；(c)将步骤(b)中得到的沉淀溶于第二溶剂中，加入碘甲烷进行季铵化反应，再倾入沉淀剂中，取沉淀干燥即可；(d)取步骤(c)中得到的沉淀溶于乙醇中，随后向其中滴入去离子水，置于水中透析进行自组装。步骤(a)中，将RAFT试剂、单体A和引发剂溶于第一溶剂中后用氩气对其进行鼓泡5～20分钟；步骤(b)中，将聚合物A、单体B和引发剂溶于第二溶剂中后用氩气对其进行鼓泡5～20分钟，从而排除其中微量的氧气，以免对聚合反应产生影响。乙醇和所述去离子水的体积比优选为1：1.5～3，确保自组装的顺利进行。
上述阳离子型两亲性共聚物用于组装膜蛋白。它包括以下步骤：(S1)将阳离子型两亲性共聚物分散在去离子水中，向其中加入膜蛋白，搅拌10～15小时；(S2)将步骤(S1)中得到的分散液置于去离子水中透析30～50小时即可；(S3)在步骤(S2)中透析后的分散液中浸入PET膜使阳离子型两亲性共聚物附着在其表面。
下面将结合附图实施例对本发明进行进一步说明。
实施例1
本实施例提供一种阳离子型两亲性共聚物，它的化学结构通式如式(1)所示：
p为3，q为10，其GPC曲线如图3(a)所示，其中数均分子量为1430，PDI为1.3；
其制备方法，如图1所示，包括以下步骤：
(a)将DDACT(1g，2.74mmol)、单体A(简称DMAEA，0.42ml，2.74mmol)和引发剂(AIBN，0.09g，0.55mmol)溶于1.5ml第一溶剂(1,4-二氧杂环乙烷)中，用氩气对其进行鼓泡10分钟，在65℃、无氧条件下，搅拌反应5小时，减压蒸发除去第一溶剂，进行柱层析分离(以二氯乙烷和甲醇的混合溶剂为洗脱机，体积比为20：1)，提纯得聚合物A(简称DDACT-PDMAEA)；
(b)将聚合物A(0.22g)、单体B(丙烯酸甲酯，MA，0.4ml，4.42mmol)和引发剂(AIBN，4.5mg，0.09mmol)溶于第二溶剂(THF，0.4ml)中，用氩气对其进行鼓泡10分钟，在65℃、无氧条件下，搅拌反应10小时得混合溶液，将所述混合溶液倾入10ml沉淀剂(正己烷)中，取沉淀干燥；
(c)将步骤(b)中得到的沉淀溶于第二溶剂(THF，1ml)中，加入5.6微升碘甲烷进行季铵化反应(18小时)，再倾入10ml正己烷中，取沉淀干燥即可；
(d)取步骤(c)中得到的1mg沉淀(简称DDACT-qPDMAEA-b-PMA)溶于1ml乙醇中，随后向其中滴入2ml去离子水(1～5滴/s)，置于水中透析48小时进行自组装。
上述阳离子型两亲性共聚物的应用，它包括以下步骤：
(S1)将阳离子型两亲性共聚物分散在去离子水中(分散液浓度0.25mg/ml，2ml)，向其中加入膜蛋白(50微克菌紫红质，简称BR)，搅拌12小时，使膜蛋白与两亲性共聚物进行组装；
(S2)将步骤(S1)中得到的分散液置于去离子水中透析48小时即可；
(S3)在步骤(S2)中透析后的分散液中浸入PET膜(2mm*2mm)使组装了膜蛋白的阳离子型两亲性共聚物附着在其表面(具体流程如图2所示，从图4(b)中可以看到多个球形颗粒)。
实施例2
本实施例提供一种阳离子型两亲性共聚物，其化学结构与实施例1中的一致，不同的是：p为3，q为18，其GPC曲线如图3(b)所示，其中数均分子量为2480，PDI为1.32。
实施例3
本实施例提供一种阳离子型两亲性共聚物，其化学结构与实施例1中的一致，不同的是：p为3，q为27，其GPC曲线如图3(c)所示，其中数均分子量为3330，PDI为1.40。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种阳离子型两亲性共聚物在组装膜蛋白中的应用，所述阳离子型两亲性共聚物为嵌段共聚物，它的化学结构通式如式(1)所示：
式中，p为2～5，q为10～30；
它由单体A在RAFT试剂和引发剂的作用下聚合，再与丙烯酸甲酯进行聚合后进行季铵化反应制得，所述单体A的化学结构式为其特征在于，它包括以下步骤：
(S1)将阳离子型两亲性共聚物分散在去离子水中，向其中加入膜蛋白，搅拌10～15小时，使膜蛋白与两亲性共聚物进行组装；
(S2)将步骤(S1)中得到的分散液置于去离子水中透析30～50小时即可。
2.根据权利要求1所述阳离子型两亲性共聚物在组装膜蛋白中的应用，其特征在于：它还包括步骤(S3)在步骤(S2)中透析后的分散液中浸入PET膜使阳离子型两亲性共聚物附着在其表面。
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