CN105384942B - 一种可降解的树枝状磷酸酯聚合物 - Google Patents

一种可降解的树枝状磷酸酯聚合物 Download PDF

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Abstract

一种可降解的树枝状磷酸酯聚合物，属于功能高分子材料技术领域。本发明以2‑氯‑2‑氧‑1,3,2‑二氧邻杂环戊烷(COP)为原料，使用3‑丁炔‑1‑醇对其末端进行炔基化修饰得到丁炔基磷杂环戊烷(BYP)；再以羟基封端的第一代聚酰胺‑胺(PAMAM)树枝状大分子作为引发剂引发BYP开环聚合，通过控制PAMAM和BYP的配比，可得到一系列不同链长的树枝状磷酸酯聚合物(PBYP)。本发明制得的聚合物具有良好的生物降解性和生物相容性，可应用于药物输送、组织工程等生物医学领域。

Description

一种可降解的树枝状磷酸酯聚合物
技术领域
一种可降解的树枝状磷酸酯聚合物，属于功能高分子材料领域。
背景技术
树枝状聚合物(Dendrimer)具有可控的纳米级尺寸、高度对称支化的结构和独特的单分散性。其结构可以分解为三个主要部分：核、内腔和外壳，核心决定着树状大分子的空间构型，内腔决定着树状大分子具备的主客体性能，带有大量官能团的表面可以发生进一步的聚合反应键接修饰各种功能性官能。因此，这类聚合物具有特殊的性质和功能，在生物医药、传感器、水处理、催化剂等领域有着良好的应用前景。1985年,Tomalia等成功合成了聚酰胺-胺(polyamidoamine,PAMAM)树状大分子后,树状大分子才真正引起人们的关注。树状大分子逐步生长的合成路线使得它们都近似为单分散系,有明确的分子量,例如已经商业化的PAMAM树状大分子的分散系数(PDI)仅为1.01。
聚磷酸酯(PPE)是一类骨架以磷酸酯单体为重复单元的生物降解聚合物，在生理环境下可通过磷酸酯键的水解或酶促分解生成小分子物质。因为他们与天然存在的核酸结构相似，且比传统聚酯更易功能化，所以聚磷酸酯是一种具有很好的生物相容性和生物降解性的生物材料。改变侧链上的基团及主链结构单元中的烷基基团可以获得多种具有不同物理、化学性质的磷酸酯聚合物。磷酸酯基聚合物可以制备成纳米颗粒、胶束、薄膜及凝胶，其在药物运输及控制释放、组织工程、基因运载等生物医药领域有着巨大的应用潜能。目前，国内外很多研究者制备了一系列基于磷酸酯结构单元的嵌段共聚物，特别是刺激响应性的自组装胶束，这些自组装胶束可以用于药物的负载和药物的选择性释放。但是对树枝状磷酸酯共聚物及其组装体的研究还未见报道。
本发明以2-氯-1,3,2-二氧邻杂环戊烷-2-氧化物(COP)为原料，使用3-丁炔-1-醇对其末端进行炔基化修饰得到丁炔基磷杂环戊烷(BYP)；再以羟基封端的第一代树枝状聚酰胺-胺(PAMAM)为引发剂，引发BYP开环聚合(ROP)，得到一系列树枝状磷酸酯聚合物(PBYP)。
发明内容
本发明的目的是提供一种可降解的树枝状磷酸酯聚合物。
本发明的技术方案：一种可降解的树枝状磷酸酯聚合物，(1)以结构类似于天然生物大分子DNA、RNA的磷酸酯单体2-氯-2-氧-1,3,2-二氧邻杂环戊烷(COP)为原料，通过取代反应对其侧端基团进行炔基化修饰制得丁炔基磷杂环戊烷(BYP)；(2)采用含羟端基的第一代8臂聚酰胺-胺(PAMAM)引发BYP开环聚合制备树枝状磷酸酯聚合物(PBYP)，其中使用的开环催化剂为有机催化剂1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)，n(PAMAM):n(BYP)为1：64～1：240；所得树枝状聚合物的结构为:
n＝8～30，表示成PBYP。
本发明的有益效果：本发明通过取代反应对环状磷酸酯单体2-氯-2-氧-1,3,2-二氧邻杂环戊烷(COP)侧端基团进行炔基化修饰制得丁炔基磷杂环戊烷(BYP)，再采用含羟端基的第一代8臂聚酰胺-胺(PAMAM)引发BYP开环聚合制备一系列树枝状磷酸酯聚合物(PBYP)。制得的聚合物纳米粒子具有良好的生物降解性和生物相容性，这种可降解树枝状聚合物可用与药物负载和药物输送。
附图说明
图1 可降解树枝状聚合物PBYP的核磁谱图。
图2 聚合物纳米粒子PBYP8(a)和PBYP26(b)的透射电子显微镜图。
图3 PBYP粒径随降解时间的变化曲线。
具体实施方式
实施例1、COP的炔基化修饰(BYP)
将一定量的2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷(COP)(15.06g，106mmol)溶解在50ml无水四氢呋喃(THF)中。将3-丁炔-1-醇(7.4g，106mmol)和三乙胺(11.7g，116mmol)溶解在200ml无水四氢呋喃(THF)中。0℃下，将配好的COP溶液滴加到混合溶液中，搅拌反应24h。经TLC验证，COP完全转化成BYP后，过滤产物并浓缩滤液，后减压蒸馏，得到产物。
实施例2、树枝状磷酸酯聚合物的合成(PBYP)
将一定质量的聚酰胺-胺树枝状大分子PAMAM(0.0719g，0.05mmol)、BYP(0.5634g，3.2mmol)和溶剂N,N-二甲基甲酰胺(DMF)(4mL)加入到10mL小瓶中，在室温、N2氛围下搅拌30分钟至完全溶解。将一定量的催化剂通过注射器注入小瓶中，氮气下搅拌至完全反应，加入过量的乙酸溶液(乙酸：DMF为2:1)终止反应，通过乙醚沉降、提纯产物，40℃下真空干燥至恒重。去离子水透析3天，冷冻干燥，可得PBYP，所得产物为淡黄色固体。
实施例3、树枝状磷酸酯聚合物的降解行为
取适量树枝状磷酸酯聚合物(PBYP)，室温下将其分散到水中，浓度为1mg/mL，将其放置在0.1M氢氧化钠水溶液(pH＝13)中透析一段时间，在0h、12h、36h、72h和90h取样，采用纳米粒度仪(PCS)对其粒径及粒径分布进行测试。

Claims (4)

1.一种可降解的树枝状磷酸酯聚合物，是以结构类似于天然生物大分子DNA、RNA的磷酸酯单体2-氯-2-氧-1,3,2-二氧邻杂环戊烷(COP)为原料，通过取代反应对其侧端基团进行炔基化修饰制得丁炔基磷杂环戊烷(BYP)；再分别采用含羟端基的多臂聚酰胺-胺(PAMAM)引发BYP开环聚合制备树枝状磷酸酯聚合物(PBYP)。
2.根据权利要求1所述的树枝状磷酸酯聚合物，其特征是以聚酰胺-胺(PAMAM)为内核，以磷酸酯重复单元为分支外层，其中多臂PAMAM和BYP的摩尔配比为1：64～1：320，每个分支的磷酸酯结构单元数为8～40，所得树枝状聚合物的结构为：
n＝8～40，表示成PBYP。
3.根据权利要求1所述的含羟端基的多臂聚酰胺-胺(PAMAM)，其分别包括8臂、32臂、64臂和128臂树枝状聚酰胺-胺(PAMAM)，所制得的树枝状聚合物PBYP每个分支的磷酸酯结构单元数为8～40。
4.根据权利要求1所述的树枝状磷酸酯聚合物，其特征是PBYP具有良好的生物相容性和生物降解性；炔基官能团使其可在温和的条件下，通过点击化学反应对磷酸酯聚合物进行快速、高效的修饰；末端羟基也使聚合物可通过化学键反应对其再修饰；这种树枝状磷酸酯聚合物可用于生物大分子的多功能修饰和小分子药物的运载输送。
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