TWI526461B

TWI526461B - 新型接枝共聚物及其製備方法

Info

Publication number: TWI526461B
Application number: TW100128581A
Authority: TW
Inventors: 高瑞斯托思維克; 羅倫索費拉利; 達納艾德金森; 伊麗莎白吉勒斯; 柯林波都勒; 索馬斯卡拉姆都斯特
Original assignee: 朗盛公司; 西安大略大學
Priority date: 2010-08-13
Filing date: 2011-08-10
Publication date: 2016-03-21
Also published as: PL2603547T3; US9487613B2; EP2603547A1; CA2807735A1; EP2603547B8; US20130345367A1; SA111320687B1; WO2012019302A1; EP2603547B1; EP2603547A4; CN103443166A; TW201215626A; CN103443166B; CA2807735C

Description

新型接枝共聚物及其製備方法

本發明總體涉及聚異烯烴接枝共聚物，具體而言涉及官能化的聚(異烯烴-co-共軛的二烯烴)的新型接枝共聚物以及此類接枝共聚物的製備方法。

具有廣泛應用的共聚物受到了顯著的關注，這是因為這些共聚物可以賦予所述材料以獨特的性質以及新的結合性質。因此，已經對線性二嵌段和三嵌段共聚物實施了更有意義的研究，並且這些材料的性質已經相對較好的瞭解。雖然梳狀或接枝共聚物構造總體而言已經提供了形成新材料的機會，但是與這些更加複雜的聚合物構造有關的實例相對較少，並且諸如它們在表面上和膜上的性質、以及它們在水性溶液中的組裝之類的性質都瞭解的較少。然而，它們呈現出有趣的性質，包括能夠通過調節接枝密度以及相對鏈長度來精確地調整它們的構造。
近年來，出現了更多的研究，表明對於大量的生物醫藥應用而言，聚異丁烯 (PIB)系材料是高度由前景的（Puskas et al., Biomacromolecules 2004, 5, 1141-1154和J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. 2004, 42, 3091-3109）。例如，PIB-聚苯乙烯(PS)三嵌段共聚物目前用作TAXUS^®血管支架上的藥品洗脫塗料（Pinchuk et al., Biomaterials 2008, 29, 448-460）。PIB與親水性聚合物（例如聚(N,N-二甲基丙烯醯胺)或聚乙二醇 (PEO)）形成的共聚物已經用於形成能夠囊封細胞、同時使得氧、營養以及分泌蛋白質（例如胰島素）穿過膜而進行交換的膜(Isayeva et al., Biomaterials 2003, 24, 3483-3491)。但是，所述聚合物的化學以及性質的優化對於許多應用而言仍是重要的。例如，當將PIB-PS作為尿道中的潛在移植材料進行研究時，觀察到尿路病原體物種（例如E. coil 67）的明顯附著，表明對於這種應用而言，所述聚合物的表明性質是不理想的（Cadieux et al., Colloids Surf., B 2003, 28, 95-105）。
將PEO引入到PIB系的材料中特別受關注，這是因為已知其賦予所述表明對蛋白質的抗性，這對於經常發生快速生物汙損的生物醫藥裝置和移植物而言是重要的優點（Cadieux et al., Colloids Surf., B 2003, 28, 95-105; Harris, M. J., Poly(ethylene glycol) Chemistry: Biotechnical and Biomedical Applications. Plenum Press: New York, 1992; Andrade et al., Hydrophilic Polymers. In Glass, J. E., Ed. American Chemical Society: Washington D.C., 1996; Vol. 248, pp 51-59; Leckband et al., J. Biomater. Sci. Polym. Ed. 1999, 10, 1125-1147; Hoffman, A. S. J. Biomater. Sci. Polym. Ed. 1999, 10, 1011-1014和Krishnan et al., J. Mater. Chem. 2008, 18, 3405-3413）。
此外，將PEO接枝到PIB上也特別受關注，這是由於在這些聚合物中觀察到機械性質增強，潤濕性、微相分離以及乳化性增大。
之前已經報導了PIB-PEO線性嵌段共聚物，但是它們的合成並不是簡單直接的，這些共聚物通常涉及活性陽離子的聚合，從而形成末端官能化的PIB共聚物，然後利用這種官能性使PEO與所述之末端偶聯（Kennedy, J. P.; Ivan, B., Designed Polymers by Carbocationic Macromolecular Engineering: Theory and Practice. Hanser: New-York, 1992; 和Kaszas et al., J. Macromol. Sci., Chem. 1989, A26, 1099-1114）。例如，Gao和Kops使苯酚封端的PIB與甲苯磺酸化的PEO偶聯（Gao, B.; Kops, J. Polym. Bull. 1995, 34, 279-286），Roony通過異氰酸酯化學使相同的末端官能化的PIB與PEO反應（Rooney, J. M. J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. 1981, 19, 2119-2122），以及Kurian et al.使用了矽烷官能化的PIB與烯丙基官能化的PEO的偶聯（J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. 2000, 38, 3200-3209）。但是，這些實例中的每個實例都涉及一定程度的副反應和/或低產率。
此外，還探究了PEO與丁基橡膠（其為異丁烯與少量百分率的異戊二烯的共聚物）的接枝，但是由於受到與溶解性、低反應性以及純化有關的挑戰而受到限制。Kohjiya和同事通過使氯化和溴化的丁基橡膠與PEO單甲基醚（m-PEO）的鉀鹽發生反應來製備丁基橡膠-PEO接枝共聚物，其中所述之反應是在80℃至110℃下實施的（J. Polym. Sci. Part. A Polym. Chem. 1993, 31, 2437-2444）。Whitney、Parent及其同事探究了使用m-PEO的鉀鹽以及羧酸酯衍生物使PEO接枝到溴丁基上，其中提及所受的限制是由PEO的分子量所附加的，並且由於所述反應是在115℃下實施的，並使用了幾個當量的KOH，使得經純化的共聚物包含大量的共軛二烯（脫溴化氫副反應限制了反應產率）（Eur. Polym. J. 2007, 43, 4619-4627）。Parent及其同事的其他實例涉及MW700 g/mol的酸封端的PEO的使用，其中反應是在90℃下實施的。總體而言，上述反應條件是相對嚴厲的（大規模的加熱/強鹼條件），並且存在限制反應產率及導致PEO含量的顯著程度的副反應。儘管近來催化方法顯示出更具有前景，但是經常觀察到不完全的偶聯以及副反應（例如消除共軛二烯）（McLean et al., Ind. Eng. Chem. Res. 2009, 48, 10759-10764和Parent et al., Eur. Polym. J. 2010, 46, 702-708）。

本發明的目的是提供新型接枝共聚物及其製備方法。根據本發明的一個方面，提供了一種使共聚物官能化的方法/工藝，所述之共聚物包含衍生自至少一個C4-C8異烯烴的重複單元以及衍生自至少一個C4-C16共軛的二烯烴的重複單元，所述之方法/工藝包括以下步驟：a）將沿著所述共聚物的主鏈的一個或多個C-C雙鍵轉化為一個或多個烯丙基羥基位點；以及b）使一個或多個烯丙基羥基位點與具有下式的活化劑反應：
R-C(O)-R'
從而將烯丙基羥基位點的一個或多個羥基轉化為-OC(O)-R官能團，其中R和R'均獨立地為：

其中X為鹵素，R1至R5均獨立地為H、NO₂、鹵素或C1-C6烷基。
在本發明的另一個方面，提供了具有衍生自至少一個C4-C8異烯烴的重複單元以及衍生自至少一個C4-C16共軛的二烯烴的重複單元的官能化的共聚物，其中所述之共聚物包含衍生自至少一個共軛的二烯烴的一個或多個單元，其中沿著所述共聚物的主鏈的C-C雙鍵被基團-OC(O)-R官能化的，其中R為離去基團。
在本發明的另一個方面中，提供了製備接枝共聚物的方法，該方法包括以下步驟：a）提供具有衍生自至少一個C4-C8異烯烴的重複單元以及衍生自至少一個C4-C16共軛的二烯烴的重複單元的官能化的共聚物，其所述之共聚物包含衍生自至少一個共軛的二烯烴的一個或多個單元，其中沿著所述共聚物的主鏈的C-C雙鍵被基團-OC(O)-R官能化，其中R為離去基團；以及b）使官能化的共聚物通過官能化共聚物的離去基團的親和取代與聚合物的親核試劑反應，從而將聚合物接枝到所述之共聚物上，其中所述之聚合物的親核試劑包含聚合物基底，該基底具有能夠提供電子給所述官能化的共聚物的羰基、由此取代其中所述之離去基團的親和基團。
在本發明的另一個方面中，提供了包含接枝到官能化共聚物的主鏈上的聚環氧烷烴聚合物的接枝共聚物，其中所述之共聚物包含衍生自至少一個C4-C8異烯烴的重複單元以及衍生自至少一個C4-C16共軛的二烯烴的重複單元，其中所述共聚物包含衍生自至少一個共軛的二烯烴的一個或多個單元，其中沿著所述共聚物的主鏈的C-C雙鍵包含官能團-OC(O)-,官能化的，其中所述聚合物通過所述之官能團接枝。

本發明涉及新型接枝共聚物，及這些共聚物的製備方法。此外，本發明還涉及官能化的聚(異烯烴-co-共軛的二烯烴)共聚物、製備這些官能化的共聚物的方法以及它們在製備本發明的接枝共聚物中的用途。
接枝共聚物
本發明的接枝共聚物包含接枝到官能化共聚物主鏈上的聚合物，其中所述之共聚物包含衍生自至少一個異烯烴的重複單元以及衍生自至少一個共軛的二烯烴的重複單元。術語“官能化的共聚物”在本文中定義為包含衍生自異烯烴的多個單元以及衍生自至少一個共軛的二烯烴的一個或多個單元的共聚物，其中沿著所述共聚物的主鏈的一個或多個C-C雙鍵轉化成環氧基或在至少一個碳原子上具有取代基（例如羥基或-OC(O)- 基）的C-C單鍵。
在一個實施方案中，本發明的接枝共聚物包含式(I)所示的一個或多個單元：

其中W為O、NH或S，而P為接枝到所述之官能化共聚物上的聚合物。
在一個實施方案中，本發明的接枝共聚物包含式(II)所示的無規重複單元a和b：

其中a+b的組合表示基本無規的接枝共聚物的經驗式，其中a:b的比例為[大約13至大約2000]: [大約1至大約200]。
在一個實施方案中，本發明的接枝共聚物由式(III)表示：

(III)
其中a+b+c+d的組合表示基本無規的接枝共聚物的經驗式，其中a為大約10至大約2000，b為大約1至大約200，c為0至200，而d為0至大約200，其中W為O、NH或S，P為接枝到所述之共聚物上的聚合物，而R為離去基團。
在一個實施方案中，本發明的接枝共聚物包含大約0.5wt%至大約95wt%的接枝到所述之官能化共聚物主鏈上的聚合物。
在一個實施方案中，本發明的接枝共聚物包含接枝到所述之官能化共聚物的主鏈上的聚環氧烷烴、聚乙二醇、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯或它們的雜合體。
在一個實施方案中，本發明的接枝共聚物包含接枝到所述之官能化共聚物的主鏈上的聚氧烷撐，其中所述之亞烴基具有1至6個碳原子。
在一個實施方案中，本發明的接枝共聚物的部分WP由接枝到所述官能化共聚物主鏈上的式(IV)表示：

其中W為O、NH或S，Y為C1-C6烷基，而n為10至120的整數。
在一個實施方案中，本發明的接枝共聚物的重均分子量為450000至6000000g/mol。在一個實施方案中，本發明的接枝共聚物的重均分子量為500000至5500000g/mol。
本發明的接枝共聚物通過使由至少一個異烯烴與至少一個共軛的二烯烴構成的共聚物官能化、並使該官能化的共聚物與聚合物的親核試劑發生反應來製備。

共聚物的C-C雙鍵的官能化
此外，本發明還涉及使共聚物官能化的方法/工藝，其中所述之共聚物包含衍生自C4-C8異烯烴的重複單元以及衍生自C4-C16共軛的二烯烴的重複單元。所述之方法包括以下步驟：將沿著所述共聚物的主鏈的一個或多個C-C雙鍵轉化為一個或多個烯丙基羥基位點；以及使所述之一個或多個烯丙基羥基位點與活化試劑反應從而將所述之共聚物官能化。
所述之活化試劑可以由下式表示：
R-C(O)-R'
其中R和R'均獨立地為離去基團。合適的離去基團的非限定性實例為：

其中X為鹵素，R1至R5均獨立地為H、NO₂、鹵素或C1-C6烷基。
將一個或多個C-C雙鍵轉化為一個或多個烯丙基羥基位元點的步驟可以包含將所述之一個或多個C-C雙鍵環氧化，並使所得的環氧化共聚物與質子酸反應而使環氧化物環打開，由此將所述之一個或多個環氧化的C-C雙鍵轉化為一個或多個烯丙基羥基位點。
本領域已知的過氧化物試劑可以用於環氧化步驟中。此類試劑的非限定性實例為過氧化氫、過氧羧酸（原位形成或預形成的）、烷基過氧化氫、以及二甲基二氧雜環丙烷。在一個實施方案中，所述之環氧化試劑為過氧苯甲酸或間氯過氧苯甲酸。
在所述之環氧化物的開環步驟中使用的質子酸可以選自HCl、HBr、HF、H₂SO₄、HNO₃、CF₃COOH。
環氧化步驟中以及在所述之環氧化物的開環步驟中使用的溶劑可以為溶解所述共聚物的任何溶劑。此類溶劑的非限定性實例為甲苯、己烷、氯仿、二氯甲烷、四氫呋喃等。
環氧化以及開環步驟可以在室溫下實施。
在本發明中使用的非官能化的共聚物包含大約0.5至大約20mol%的衍生自共軛的二烯烴的重複單元以及大約80至大約99.5mol%的衍生自異烯烴的重複單元。在一個實施方案中，所述之共軛的二烯烴單元為1至10mol%。在另一個實施方案中，所述之共軛的二烯烴單元為2至8mol%。
在本發明中使用的非官能化的共聚物的重均分子量為大約250000至1,500,000g/mol。
適用于本發明的異烯烴為具有大約4至大約10個碳原子的烴單體。這些異烯烴的示例性非限定性實例為異丁烯、2-甲基-1-丁烯、3-甲基-1-丁烯、2-甲基-2-丁烯、4-甲基-1-戊烯、2-甲基-1-戊烯等。在一個實施方案中，所述之異烯烴為異丁烯。
在當前主張發明的方法中使用的共軛的二烯烴可以由以下通式表示：

其中R6為氫原子或包含1至4個碳原子的烷基；其中R7和R8可以相同或不同，並且選自氫原子以及包含1至4個碳原子的烷基。
在上式的一個實施方案中，R7和R8中的一者為除了H以外的基團。
合適的共軛的二烯烴的一些代表性非限定性實例包括1,3-丁二烯、異戊二烯、2-甲基-l,3-戊二烯、4-丁基-l,3-戊二烯、2,3-二甲基-l,3-戊二烯、1,3-己二烯、1,3-辛二烯、2,3-二丁基-l,3-戊二烯、2-乙基-l,3-戊二烯、2-乙基-1,3-丁二烯等。
在一個實施方案中，引入到本發明的共聚物中的共軛的二烯烴具有4至8個碳原子。
在一個實施方案中，所述之共軛的二烯烴為異戊二烯。
在一個實施方案中，所述之非官能化的共聚物包含式(V)所示的一個或多個異戊二烯單元：

在官能化工藝中，上文所示的一個或多個異戊二烯單元被轉化為一個或多個烯丙基羥基位點，其由式(VI)所示：

然後，包含異戊二烯單元（即，烯丙基羥基位點）的烯丙基羥化物被轉化為由式(VIII)所示的一個或多個官能化的異戊二烯單元：

其中R為離去基團。例如基團的非限定性實例為：

其中X為鹵素，R1至R5均獨立地為H、NO₂、鹵素或C1-C6烷基。
在一個實施方案中，所述之非官能化的共聚物為丁基橡膠。在一個實施方案中，所述之丁基橡膠為丁基橡膠RB 402（包含2.2mol%異戊二烯單元）或包含7mol%異戊二烯單元的丁基橡膠。
在一個實施方案中，所述之丁基橡膠為丁基橡膠RB100或RB301。
在一個實施方案中，本發明的官能化的共聚物包含式(IX)所示的無規重複單元a和b：

其中a+b的組合表示基本無規的接枝共聚物的經驗式，其中a:b的比例為[大約13至大約2000]: [大約1至大約200]，並且R為上文所定義的離去基團。
在一個實施方案中，本發明的官能化的共聚物由式(X)表示：

其中a+b+c的組合表示基本無規的接枝共聚物的經驗式，其中單元a為大約10至大約2000，單元b為大約1至大約200，單元c為0至200，d為0至大約200，而R如上文定義。
在一個實施方案中，當前官能化的方法提供大約3%至100%官能化的二烯烴單元。在一個實施方案中，官能化的二烯烴單元為75%至100%。
在一個實施方案中，所述之官能化共聚物的重均分子量為大約250000至大約2000000g/mol。在一個實施方案中，所述之官能化共聚物的重均分子量為大約300000至大約1500000g/mol。

接枝共聚物的製備
本發明的接枝共聚物可以通過使所述之官能化的共聚物與聚合物的親核試劑反應來製備。本文中使用的術語聚合物的親核試劑涉及聚合物基底，該聚合物基底具有能夠向所述之官能化共聚物的羰基提供電子、從而能夠取代其中的離去基團的親核基團。在一個實施方案中，所述之親核基團為OH、NH₂或SH。
本文中使用的術語“聚合物的基底”包括線性或支化的、有機、無機或有機金屬聚合物及它們的雜合體。使用親核試劑（例如羥基、氨基或巰基官能團）對所述之聚合物進行官能化可以通過使用普通的有機和無機合成的一套方法來實現。聚合物基底的實例包括但不限於聚乙烯、聚丙烯或聚苯乙烯。
在一個實施方案中，所述之聚合物的親核試劑是聚環氧烷烴或聚亞烷基二醇。
在一個實施方案中，所述之聚合物的親核試劑由下式表示：

其中W為O、S或NH，Y為C1-C6烷基，而n為10至120的整數。在一個實施方案中，所述之聚合物的親核試劑為PEO-OH、PEO-NH₂或PEO-SH。
在一個實施方案中，所述之聚合物的親核試劑的分子量為至少750g/mol。在一個實施方案中，所述之聚合物的親核試劑的分子量為大約750g/mol至大約5000g/mol。
與之前已知的將共聚物（例如PEO）接枝到共聚物（例如丁基橡膠）上的方法相比，在本申請中所述之C-C雙鍵官能化的方法、以及將共聚物接枝到官能化的共聚物的主鏈上的方法涉及容易的反應順序、廉價的試劑，並且在溫和及適度的條件下實施。這些反應基本無副反應，並且提供基本定量的轉化。
本申請所述之聚合物的接枝方法提供了通過改變所述聚合物親核試劑的當量和/或摩爾重鏈來控制接枝的聚合物的最終含量，由此可以製備具有所需量的接枝聚合物的接枝共聚物（表現出所需的性質）。在PEO含量較低的情況下，所述之接枝共聚物具有改變橡膠的膨脹性質（用於吸濕塗敷試劑、包裝材料以及漏水感測器）以及作為Kohjiya及其同事所建議的乳化劑的用途（J. Polym. Sci. Part. A Polym. Chem.1993, 31, 2437-2444.和Polym. Phys.1995, 33, 387-394）。在PEO含量較高的情況下（例如在所述之聚合物中接枝75%或更多的雙鍵的PEO），當按照以下所述塗敷到表面上時，所述聚合物抵抗蛋白質的吸附。這種性質可用于生物醫藥應用（例如血管接觸材料，支架塗料、藥品洗脫塗料）中，以及其他生物學材料（乳房移植物、導管塗料）。此外，其能夠製備水性組裝/分散的丁基橡膠。當這些分散液包含疏水腔時，它們可以用於囊封並傳遞藥品和/或成像試劑（例如MRI、CT、SPECT、PET造影劑）。
現在，將參照具體實例來描述本發明。應該理解的是以下實例旨在描述本發明的實施方案，但是無意於以任何方式限定本發明。

材料：
矽晶片購自University Wafer (Boston, USA)。由2.2mol%異戊二烯單元構成的丁基橡膠RB 402 (重均分子量M_w為400000 g/mol)與由7mol%異戊二烯單元構成的丁基橡膠（重均分子量M_w為916000 g/mol）得自LANXESS。不同分子量（750、2000和5000g/mol）的PEO-NH₂購自Iris Biotech GMBH (Marktredwitz, Germany)。溶劑購自Caledon，並且所有其他化學品都購自Sigma Aldrich並未經進一步的純化而直接使用，除非另作說明。4-(二甲基氨基)嘧啶 (DMAP)在使用前通過在甲苯中重結晶來純化。將對氯過氧苯甲酸溶解於甲苯中，並在使用前用MgSO₄乾燥。嘧啶在使用前在CaH₂上蒸餾。乾燥的甲苯得自溶劑純化系統。在400 MHz或600 MHz下在CDCl₃中獲得¹H NMR光譜。NMR化學位移以ppm來記錄，並針對C₆D₆或CDCl₃ (d 7.16, 7.26)的殘餘溶劑信號來進行校對。耦合常數(J)以Hz來記錄。在加熱速率為10℃/分鐘的條件下，在Mettler Toledo TGA/SDTA 851^e上進行熱重量分析。在加熱速率為10℃/分鐘的條件下，在Mettler Toledo DSC 822^e上，由-120至150℃下實施差示掃描量熱儀（DSC）。
一般程式：
分子量的測定：
通過體積排阻色譜（SEC）或光散射（LS）分析來測定分子量。
使用裝配有2414差示折光儀以及得自Polymer Laboratories的兩個Resipore(300 mm x 7.5 mm)柱的Waters 2695分離模組在THF中實施體積排阻色譜（SEC）。使用聚苯乙烯標準品進行校對。
對於光散射分析而言，首先使用Wyatt Optilab Rex折射率檢測器以及Wyatt Astra軟體來測定處於THF中的各種聚合物的差示折射率增量(dn/dc)值。然後，使用Malvern Zetasizer Nano-S儀器，對於THF中系列濃度為0.2mg/mL至1.2mg/mL的各種聚合物測量一段時間內的平均光散射強度。甲苯用作標準品。使用該資料，由Rayleigh等式：KC/R_q = (1/Mw + 2A₂C)P(q)，使用Debye圖：KC/R_q與C，使得待測定的1/M_w作為y-截距，來測定各聚合物的重均分子量(M_w)。C=聚合物濃度；R_q=超Rayleight比-散射光強度與入射光強度的比例；A2=第二Viral係數，其為溶質-溶劑相互作用的量度；P(q) =將散射強度的角度變化與顆粒的平方半徑相關聯的散射函數；k=4p²/lo⁴N_A[n_o(dn/dc)]²，其中l₀=入射光的真空波長；N_A=Avogadro數；n₀=溶劑的折射率。
通過旋轉塗敷的薄膜的製備
將矽晶片切成小塊(1 cm²)，並通過在H₂O₂/H₂SO₄ (1:2)溶液中浸漬過夜來清潔。然後，將它們用去離子水漂洗，並在100℃下乾燥。通過旋轉塗敷所述材料在CH₂Cl₂中形成的溶液來製備共聚物薄膜。旋轉塗敷的條件為1cm²矽晶片100 mL，4000rpm，30秒。
熔壓薄膜的製備
使用液壓機（hydraulic heated press）（Hydraulic Unit Model #3912, Carver, Inc., Wabash, IN）來製備熔壓薄膜。所有的共聚物都在120℃下在250kPa壓力下壓制15秒。
蛋白質的吸附以及共聚焦鐳射掃描顯微鏡
製備1mg/mL玫瑰精-纖維蛋白原共軛物⁵⁶在5mM磷酸鹽緩衝液（pH7.2）中形成的溶液。然後將所述之表面浸漬在所述之蛋白質溶液中。30分鐘後，通過使用緩衝液和水對表面進行洗滌來除去未吸附的蛋白質。然後，通過使用LSM510多通道點掃描共聚焦顯微鏡（鐳射543nm，帶通濾波器560-600nm，放大20x）來評價螢光。所述儀器上的設置都保持恒定以用於比較所有的表面。
偏振光學顯微鏡
使用與高解析度彩色數位照相機（可以捕獲數位圖像(放大20x)）介面的Zeiss Axioplan Compound Microscope來對表面進行成像。必須使用共軸和離軸入射光束來進行比較。
原子力顯微鏡（AFM）
通過原子力顯微鏡（XE-100顯微鏡，得自PSIA）使所述之表面顯像。使用彈簧常數為48N/m的長方形矽懸臂，在輕敲模式下掃描所述之表面從而獲得圖像。然後，使用軟體Nanoscope簡化資料。粗糙度數據與平均Rq參數相應，其中所述之參數由整個表面積為20mmx20mm的4個不同的區域計算得到的。
通過測量品質損失來評價薄膜的穩定性
擊打直徑為5mm的熔壓薄膜，並稱重。然後，將該薄膜浸漬在包含1mL去離子水的小瓶中。使用GyroTwister (Labnet International Inc.)在4個星期內，以5rpm的速率搖動所述之薄膜。在每星期結束時，在40℃下將薄膜真空過夜乾燥，並稱重。在所述之時間內對重量的差異繪圖。在各時間段內，以三個平行試驗來實施所述之試驗。
得自丁基橡膠-PEO接枝共聚物的水性分散液/納米顆粒的製備
在經過濾的THF中製備10mg/mL的接枝共聚物溶液。向該溶液中，通過注射器快速加入經過濾的去離子水，從而提供包含100%、70%、50%或者30%的THF的溶液。然後，使用截留分子量為12000-14000g/mol的再生纖維素膜(Spectra/Por)來針對水過夜透析所得的溶液。在得自Malvern Instruments的ZetaSizer Nano儀器上實施動力學光散射。
透射電子顯微鏡（TEM）
將一滴納米顆粒懸浮液(~3mg/mL)通過移液管轉移至碳Formvar格柵上，並停留1分鐘。將所述格柵用OsO₄蒸汽在密封容器中染色2小時。使用Phillips CM10顯微鏡（在80kV、40μm孔徑下操作）進行成像。
細胞增殖的評價（MTT檢驗）
C₂C₁₂小鼠成肌細胞培養於由Dulbecco’s Modified Eagle Medium (DMEM)構成的生長培養基中，其中所述之Dulbecco’s Modified Eagle Medium包含10%胎牛血清(FBS)，並補充有1% Glutamax (100X)溶液和1% Penstrep (100X)。將細胞以2x10³個細胞/孔的密度接種于96孔板(Nunclon TC處理)上，並使培養基的最終體積為100μL。使這些細胞在37℃下在5% CO₂的加濕溫育箱中附著24小時。24小時後，抽吸生長培養基。使對照細胞在單獨的生長培養基中生長，將納米顆粒樣品以降低2倍的濃度在生長培養基中溫育48小時，其中所述之濃度為2mg/mL至0.0039mg/mL的10種不同的濃度，並且每個濃度都具有8個平行的試驗。抽吸所有的培養基，然後將100μL的新鮮培養基以及10μL的MTT溶液（5mg/mL）加入到各孔中。在溫育4小時後，抽吸培養基，並通過向各孔中加入50μL的DMSO使甲臢產物溶解。使用平板讀取器(Tecan Safire)在540nm下測量各孔的吸光率。
一般反應方案：
官能化共聚物的製備以及此類官能化共聚物的接枝所採用的反應順序如以下方案1所示：

實例1：丁基橡膠RB 402的官能化共聚物(4)的合成：
a）丁基橡膠（1）向環氧化丁基橡膠(2)的轉化：將丁基橡膠RB402(1) (11 g, 3.6 mmol的異戊二烯單元)溶解于無水的甲苯(300 mL)中。將之前的間氯過氧苯甲酸(6.0 g，溶於180 mL甲苯中)的無水溶液加入到處於溶液中的聚(異丁烯-co-異戊二烯)中。將所得的混合物在室溫下攪拌過夜。在真空蒸發溶劑之後，通過在丙酮/甲苯(2:1)中沉澱兩次來純化環氧化的丁基橡膠。將所得的環氧化的聚合物(2)真空乾燥（產率為91%）。¹H NMR (400MHz, 苯 D₆): δ 2.77 (t, 1H, J = 5.8 Hz), 1.63 (s, CH₂聚異丁烯, 88H), δ 1.30 ppm (s, CH₃聚異丁烯, 264H). SEC: M_w = 433000 g/mol, PDI = 2.17。
b）羥基化的丁基橡膠(3)的合成：將環氧化的丁基橡膠(2) (10 g, 3.2 mmol的環氧化單元)溶解於甲苯(300 mL)中。加入水性HCl溶液(37%, 530 μL, 6.4 mmol)，並將反應物在室溫下攪拌過夜。在真空蒸發溶劑之後，通過在丙酮/甲苯(2:1)中沉澱兩次來純化羥基化的丁基橡膠(3)。將所得的環氧化的聚合物(3)真空乾燥（產率為90%）。¹H NMR (400MHz, 苯 D₆): δ 5.40 (s, 1H), 5.00 (s, 1H), 4.05-4.09 (m, 1H), 1.63 (s, CH₂聚異丁烯, 88H), 1.30 (s, CH₃聚異丁烯, 264H). SEC : M_w = 391200 g/mol, PDI = 2.16。
c）碳酸4-硝基苯酯活化的丁基橡膠(4)的合成：將羥基化的橡膠(3) (3.8 g, 1.2 mmol的羥基化單元)溶解于無水的甲苯(100 mL)中。將氯甲酸4-硝基苯酯(4 g, 20 mmol)加入到反應混合物中，然後滴加吡啶(1.5 mL, 24 mmol)。將反應混合物在室溫下攪拌2h。然後，通過過濾除去吡啶鹽，並用丙酮(2:1, 丙酮/甲苯)將所得的溶液沉澱兩次，從而得到聚合物4（產率為87%）。¹H NMR (400MHz, CDCl₃): δ 8.28 (d, 2H, 8.5 Hz), 7.40 (d, 2H, 8.5 Hz), 5.28 (s, 1H), 5.13 (s, 1H), 5.03 (s, 1H), 1.43 (s, CH₂聚異丁烯, 88H), 1.12 (s, CH₃聚異丁烯, 264H). SEC:Mw = 513900 g/mol, PDI = 2.28。
實例2：丁基橡膠RB 402的官能化共聚物(5)的合成：
將羥基化的丁基橡膠(3)（0.3 g, 0.12 mmol的羥基化單元, 1當量）溶解於15mL的無水甲苯中。加入0.17 g (0.59 mmol, 5當量) 的三光氣，然後滴加0.19mL(2.4 mmol, 20當量)新蒸餾的吡啶。將所得的混合物在室溫下攪拌2小時或者過夜。然後通過煆燒的玻璃漏斗除去吡啶鹽，並在丙酮/甲苯(2:1)中使所得的溶液沉澱。重複沉澱直到所得的沉澱為白色為止，然後真空乾燥（產率=78%）。
實例3：丁基橡膠RB 402的官能化共聚物(6)的合成：
將羥基化的丁基橡膠(3)（0.34 g, 0.13 mmol的羥基化單元, 1當量）溶解於20mL的無水甲苯中。加入0.36 g (2.21 mmol, 17當量)的1,1'-羰基二咪唑，然後滴加0.2mL(2.6 mmol, 20當量)新蒸餾的吡啶。在60℃下將混合物攪拌2小時或24小時。然後通過煆燒的玻璃漏斗除去吡啶鹽，並在丙酮/甲苯(2:1)中使所得的溶液沉澱。重複沉澱直到所得的沉澱為白色為止，然後真空乾燥（產率=80%）。
實例4：丁基橡膠(7mol%異戊二烯單元)的官能化共聚物(10)的合成：
a）環氧化丁基橡膠(8)的合成：將未經純化的丁基橡膠（包含7mol%異戊二烯）（0.2 g, 0.25 mmol的異戊二烯單元）溶解于無水甲苯(10 mL)中。將間氯過氧苯甲酸(0.21 g, 1.25 mmol )溶解於13mL無水甲苯中，然後將該溶液加入到橡膠溶液中。在室溫下，將所得的混合物攪拌過夜。在真空蒸發溶劑之後，使所得產物在丙酮/甲苯(2:1)中沉澱3次。將所得的環氧化橡膠8真空乾燥（產率=92%）。¹H NMR (400MHz, CDCl₃): δ 2.77 ppm (t, 1H, J = 5.8 Hz), δ 1.43 (s, CH₂聚異丁烯, 26H), δ 1.12 ppm (s, CH₃聚異丁烯, 78H). SEC: Mw859000 g/mol, PDI = 2.76。
b）碳酸4-硝基苯酯活化的丁基橡膠(10)的合成：將環氧化的丁基橡膠8（0.17g，0.2 mmol的環氧化單元）溶解于無水甲苯(6 mL)中。將水性HCl溶液(37%, 20 μL, 0.2 mmol)加入到環氧化的丁基橡膠溶液中，並在室溫下將反應物攪拌1小時，從而形成9。接著，將氯甲酸4-硝基苯酯(0.62 g, 3.1 mmol)加入到反應混合物中，然後滴加吡啶(0.30 mL, 3.6 mmol)。將反應混合物在室溫下攪拌2小時。然後通過過濾除去吡啶鹽，並將所得的溶液用丙酮(2:1, 丙酮/甲苯)沉澱兩次，從而得到官能化的共聚物(10) (產率= 89%)。¹H NMR (400MHz, CDCl₃): δ 8.28 (d, 2H, J = 8.5 Hz), 7.40 (d, 2H, J = 8.5 Hz), 5.28 (s, 1H), 5.13 ppm (s, 1H), 5.03 (s, 1H), 1.43 (s, CH₂聚異丁烯, 26H), 1.12 ppm (s, CH₃聚異丁烯, 78H). SEC: M_w = 1013000 g/mol。
實例5：丁基橡膠RB 402的接枝共聚物11的製備：
在70℃下，將分子量為2000g/mol的PEO-OH(2.8 g, 1.4 mmol)溶解于無水甲苯中。將由丁基橡膠(4) (580 mg, 0.18 mmol的碳酸4-硝基苯酯)在10mL甲苯中形成的溶液滴加到反應混合物中。然後，將由4-(二甲基氨基)吡啶 (100 mg, 0,8 mmol)在10mL甲苯中形成的第二溶液加入到相同的反應混合物中，並在70℃下將所得的混合物攪拌過夜。然後，真空蒸發溶劑，並將聚合物的混合物用蒸餾水洗滌兩次。將所得的丁基橡膠在CH₂Cl₂/丙酮 (1:10)中沉澱兩次，從而得到梳狀聚合物11。¹H NMR (400MHz, CDCl₃): ¹H NMR (400MHz, CDCl₃): δ 8.28 (d, 1.7H, 8.5 Hz), 7.40 (d, 1.7H, 8.5 Hz), 5.28 (s, 1H), 5.13 (s, 1H), 5.03 (s, 1H), 3.66 (s, 29.5H), 3.39 (s, 0.5H), 1.43 (s, CH₂聚異丁烯, 88H), 1.12 (s, CH₃聚異丁烯, 264H). SEC: M_w = 188500, PDI = 2.2. DSC :T_g = -61.3°C T_m = 28.6°C。相應於包含8wt%的PEO，將16%的異戊二烯單元官能化。
實例6：接枝共聚物12的製備：
在60℃下，將分子量為2000g/mol的PEO-NH₂(30 g, 0.015 mmol)溶解於10mL無水甲苯中。將由丁基橡膠衍生物4(750 mg, 0.28 mmol的碳酸4-硝基苯酯單元)在15mL的無水甲苯中形成的溶液滴加到反應混合物中。然後，加入由4-(二甲基氨基)吡啶 (50 mg, 0.40 mmol)在10mL無水甲苯中形成的溶液，並在60℃下將所得的混合物攪拌12h。真空蒸發溶劑，並將膠狀固體用蒸餾水洗滌一次。將所得材料由CH₂Cl₂沉澱兩次，進入到丙酮(1:10)中，從而得到共聚物12（產率=85%）。¹H NMR: d 8.28 (d, 1.94H, J = 8.5), 7.40 (d, 1.94H, J = 8.5), 5.28 (s, 0.97H), 5.22 (s, 0.03H), 5.13 (s, 0.97H), 5.12 (s, 0.03H), 5.07 (s, 0.03H),5.03 (s, 0.97H), 4.87 (s, 0.03H), 3.66 (s, 4H), 3.39 (s, 0.1H), 1.43 (s, 88H),1.12 (s, 264H). PEO含量 (得自¹H NMR) = 2 wt%; T_g = -66 °C; T_m = 23°C; M_w (LS) = 649±19 KDa (dn/dc = 0.093 mL/g)。
通過改變PEO-NH₂的當量和/或分子量來得到PEO含量程度改變的官能化共聚物4與PEO-NH₂的接枝共聚物，如表1所示。
表1. 丁基橡膠-PEO接枝共聚物（由包含2.2mol%異戊二烯的丁基橡膠製備得到）的表徵

^a得自¹H NMR，基於在5.03ppm和4.87ppm（分別與活性碳酸酯和PEO氨基甲酸酯產物連接的烯烴相應）下信號的相對整合（參見第3圖）。^b得自¹H NMR，基於在3.66ppm和1.43ppm（分別與PEO和異丁烯單元相應）下信號的相對整合。^c得自光散射。^d得自DSC分析。

共聚物13的合成：
通過上文所述之用於共聚物12的相同方法製備本共聚物，不同之處在于使用相對於碳酸4-硝基苯酯為0.1當量的PEO-NH₂（產率=77%）。¹H NMR: d 8.28 (d, 1.88H, J = 8.5), 7.40 (d, 1.88H, J = 8.5), 5.28 (s, 0.94H), 5.22 (s, 0.06H), 5.13 (s, 0.94H), 5.12 (s, 0.06H), 5.07 (s, 0.06H), 5.03 (s, 0.94H), 4.87 (s, 0.06H), 3.66 (s, 8H), 3.39 (s, 0.16H), 1.43 ppm (s, 88H), 1.12 (s, 264H). PEO含量(得自¹H NMR) = 4 wt%; T_g = -67 °C;T_m = 24°C; M_w(LS) = 676 ±54 KDa (dn/dc = 0.084 mL/g)。
共聚物14的合成：
通過上文所述之用於共聚物12的相同方法製備本共聚物，不同之處在于使用相對於碳酸4-硝基苯酯為0.2當量的PEO-NH₂（產率=76%）。¹H NMR: d 8.28 (d, 1.7H, J = 8.5), 7.40 (d, 1.7H, J = 8.5), 5.28 (s, 0.86H), 5.22 (s, 0.14H), 5.13 (s, 0.86H), 5.12 (s, 0.14H), 5.07 (s, 0.14H), 5.03 (s, 0.86H), 4.87 (s, 0.14H), 3.66 (s, 13H), 3.39 (s, 0.25H), 1.43 (s, 88H), 1.12 (s, 264H). PEO含量 (得自¹H NMR) = 6 wt%; T_g = -62 °C;T_m = 28°C;M_w(LS) = 657 ±11 KDa (dn/dc = 0.070 mL/g)。
共聚物15的合成：
通過上文所述之用於共聚物12的相同方法製備本共聚物，不同之處在于使用相對於碳酸4-硝基苯酯為0.4當量的PEO-NH₂（產率=60%）。¹H NMR: d 8.28 (d, 1.32H, J = 8.5), 7.40 (d, 1.32H, J = 8.5), 5.28 (s, 0.68H), 5.22 (s, 0.32H), 5.13 (s, 0.68H), 5.12 (s, 0.32H), 5.07 (s, 0.32H), 5.03 (s, 0.68H), 4.87 (s, 0.32H), 3.66 (s, 30H), 3.39 (s, 0.6H), 1.43 (s, 88H), 1.12 (s, 264H). PEO含量 (得自¹H NMR): 12 wt%; T_g = -71 °C;T_m = 31 °C;M_w(LS) = 803 ±38 KDa (dn/dc = 0.070 mL/g)。
共聚物16的合成：
通過上文所述之用於共聚物12的相同方法製備本共聚物，不同之處在于使用相對於碳酸4-硝基苯酯為0.8當量的PEO-NH₂（產率=51%）。¹H NMR: d 8.28 (d, 0.5H, J = 8.5 Hz), 7.40 (d, 0.5H, J = 8.5), 5.28 (s, 0.25H), 5.22 (s, 0.75H), 5.13 (s, 0.25H), 5.12 (s, 0.75H), 5.07 (s, 0.75H), 5.03 (s, 0.25H), 4.87 (s, 0.75 H), 3.66 (s, 70H), 3.39 (s, 1.4H), 1.43 (s, 88H), 1.12 (s, 264H). PEO含量 (得自¹H NMR): 24 wt%; T_g = -69 °C;T_m = 30 °C;M_w(LS) = 872 ±14 KDa (dn/dc = 0.065 mL/g)。
共聚物17的合成：
通過上文所述之用於共聚物12的相同方法製備本共聚物，不同之處在于使用相對於碳酸4-硝基苯酯為1.2當量的PEO-NH₂，並將所得的共聚物通過沉澱純化兩次，從而由THF進入到H₂O (1:2)中（產率=49%）。¹H NMR: d5.22 (s, 1H), 5.12 (s, 1H), 5.07 (s, 1H), 4.87 (s, 1H), 3.66 (s, 115H), 3.39 (s, 2.4H), 1.43 (s, 88H), 1.12 (s, 264H). PEO含量 (得自¹H NMR): 34 wt%; T_g = -62 °C;T_m = 39 °C;M_w(LS) = 971 ±36 KDa (dn/dc = 0.050 mL/g)。
共聚物18的合成：
通過上文所述之用於共聚物12的相同方法製備本共聚物，不同之處在于使用相對於碳酸4-硝基苯酯而言的分子量為750g/mol的1.2當量的PEO-NH₂。¹H NMR: d 5.22 (s, 1H), 5.12 (s, 1H), 5.07 (s, 1H), 4.87 (s, 1H), 3.66 (s, 49H), 3.39 (s, 2.6H), 1.43 ppm (s, 88H), 1.12 (s, 264H). PEO含量 (得自¹H NMR): 18 wt%; T_g = -64 °C;T_m = 12°C;M_w(LS) = 849 ±34 KDa (dn/dc = 0.060 mL/g)。
共聚物19的合成：
通過上文所述之用於共聚物12的相同方法製備本共聚物，不同之處在于使用相對於碳酸4-硝基苯酯而言的分子量為5000g/mol的1.2當量的PEO-NH₂，並將所得的共聚物通過沉澱進行純化，從而由THF進入到H₂O (1:2)中（產率=70%）。¹H NMR: d 5.22 (s, 1H), 5.12(s, 1H), 5.07 (s, 1H), 4.87 (s, 1H), 3.66 (s, 295H), 3.39 (s, 2.4H), 1.43 (s, 88H), 1.12 (s, 264H). PEO含量 (得自¹H NMR): 65 wt%; T_m = 59 °C;M_w(LS) = 1550±380KDa (dn/dc = 0.055 mL/g)。
實例6：“丁基橡膠(7mol%異戊二烯單元)”的接枝共聚物20的合成：
將分子量為750g/mol的PEO-NH₂(1.2 g, 1.6 mmol)溶解于無水甲苯(30 mL)中。在分開的燒瓶中，將活化的丁基橡膠(10) (1.3 g, 1.3 mmol)溶解于無水甲苯(20 mL)中，然後將其滴加到反應混合物中。然後，將4-二甲基氨基吡啶 (0.24 g, 2.0 mmol)溶解於10mL無水甲苯中，並將所得溶液加入到相同的反應混合物中。將所得混合物在60℃下攪拌過夜。真空除去溶劑，並將所得的膠狀固體用去離子水洗滌一次，然後通過沉澱由THF/水(1:10)中純化（產率=70%）。¹H NMR (400MHz, CDCl₃): 5.20 (s, 1H), 5.12 (s, 1H), 5.06 (s, 1H), 4.87 (s, 1H), 3.65 (s, 44H), 3.38 (s, 2.4H), 1.41 (s, 26H), 1.11 (s, 78).PEO含量 (得自¹H NMR): 40 wt%; Mw(LS) = 530± 20 KDa (使用dn/dc = 0.055 mL/g),DSC :Tg = -58 ℃; T_m = 21℃。
通過改變PEO-NH₂的分子量來得到PEO含量程度改變的官能化共聚物10與PEO-NH₂的接枝共聚物，如表2所示。
表2. 由包含7mol%異戊二烯的丁基橡膠製備得到的丁基橡膠-PEO接枝共聚物的表徵

^a得自¹H NMR，基於在5.03ppm和4.87ppm（分別與活性碳酸酯和PEO氨基甲酸酯產物連接的烯烴相應）下信號的相對整合。^b得自¹H NMR，基於在3.66ppm和1.43ppm（分別與PEO和異丁烯單元相應）下信號的相對整合。^c得自光散射。^d得自DSC分析。

共聚物21的合成：
通過上文所述之用於共聚物20的相同方法製備本共聚物，不同之處在於使用分子量為2000g/mol的PEO-NH₂，並將所得的共聚物通過沉澱由THF/二乙醚(1:10)中進行純化（產率=69%）。¹H NMR (400MHz, CDCl₃): 5.20 (s, 1H), 5.12 (s, 1H), 5.06 (s, 1H), 4.87 (s, 1H), 3.65 (s, 100H), 3.38 (s, 2.6H), 1.41 (s, 26H), 1.11 (s, 78).PEO含量(得自¹H NMR): 60 wt%; M_w (LS) = 1740 ±20 KDa (使用dn/dc = 0.055 mL/g), DSC :T_g = -56 °C; T_m = 44℃。
共聚物22的合成：
通過上文所述之用於共聚物21的相同方法製備本共聚物，不同之處在於使用分子量為5000g/mol的PEO-NH₂（產率=86%）。¹H NMR (400MHz, CDCl₃): 5.20 (s, 1H), 5.12 (s, 1H), 5.06 (s, 1H), 4.87 (s, 1H), 3.65 (s, 812H), 3.38 (s, 3H), 1.41 (s, 26H), 1.11 (s, 78).M_w (LS) = 5040±670KDa (使用dn/dc = 0.055 mL/g), DSC :T_m = 60℃。
實例7：接枝共聚物23的合成：
通過上文所述之用於共聚物12的相同方法製備本共聚物，不同之處在於使用THF來取代甲苯，並使用相對於碳酸4-硝基苯酯而言的1.2當量的PEO-SH（分子量為1000g/mol）。通過沉澱將所得的共聚物純化兩次，從而由THF進入H₂O (1:2)中(產率= 70%)。¹H NMR: 5.24 (s, 1H), 5.16 (s, 1H), 4.93 (s, 1H), 3.06 (t, 1H), 3.66 (s, 46H), 3.39 (s, 1.4H), 1.42 (s, 26H), 1.11 (s, 78H). PEO含量 (得自¹H NMR): 41 wt%; Mw (LS) = 1500 ± 190 kDa (dn/dc = 0.115 mL/g)。
實例7：接枝共聚物的表徵
在通過在丙酮或水中沉澱除去接枝共聚物中的非共軛PEO之後，通過¹H NMR光譜、差示掃描量熱儀（DSC）、體積排阻色譜（SEC）以及光散射來表徵所述之接枝共聚物。在PEO-NH₂形成共軛並由此將活化碳酸酯轉化為氨基甲酸酯之後，觀察到在4.5至5.5ppm的區域中與活化碳酸酯a-位置中的外型烯烴和C-H相應的¹H NMR峰顯著位移，如第3圖中所示。這氧可以對官能化的異戊二烯單元的百分率進行定量（第3圖，表1）。此外，將在3.66ppm下與PEO相應的峰的¹H NMR整合與在1.43ppm下與聚異丁烯單元相應的峰的¹H NMR整合，來估測PEO的含量（第3圖）。特別是，第3圖示出了a）活化丁基橡膠4；b）共聚物16；c）共聚物17的¹H NMR光譜（CDCl₃, 400 MHz），表明可以怎樣由PEO和PIB峰的相對強度來確定PEO的含量，以及由4.7-5.3ppm區域中的峰來估測反應物的轉化情況。
實例8：接枝共聚物的熱性質
通過DSC分析來測量共聚物12-19的熱性質。2000g/mol的PEO均聚物為熔融溫度(T_m)為58℃的晶體，而丁基橡膠為玻璃轉變溫度(T_g)為-73℃的非晶體(支援資訊)。儘管大幅地改變共聚物12-19的PEO含量，但是為觀察到T_g有明顯的變化或趨勢。相反，通過引入到所述之接枝共聚物中而使得PEO的T_m顯著降低（表1）。在低PEO含量的情況下，所述之T_m比相同分子量的純PEO的T_m低很多。例如，僅包含2wt% PEO的共聚物12的T_m僅為23℃。但是，對於共聚物19（包含34wt% PEO）而言，隨著PEO含量的增加，所述之T_m增加至39℃。對於共聚物19而言，最高的T_m為59℃，其中所述之共聚物具有使用5000g/mol的PEO官能化的100%的異戊二烯單元。該T_m與相應的PEO均聚物的61℃的T_m極為相似。對於聚合物18而言，測量到最低T_m為12℃，其中所述之聚合物包含使用750g/mol官能化的100%的異戊二烯單元。根據相應的EPO均聚物的22℃的T_m而言，所述之低的T_m並不意外。總體而言，這些結果表明較高的PEO含量以及較高的PEO MW得到較高的T_m，可能是由於這些共聚物能夠形成較大的PEO結構域，而該結構域具有與純的PEO的T_m更相似的結晶性。此外，這些DSC結果還可以用於證明所述接枝共聚物中非共軛的PEO的存在。在接枝共聚物的非純化樣品中不具有PEO使得在相應的PEO均聚物所預計的溫度下額外的熔融峰。該特別的熔融峰在經純化的聚合物12-19的任何一者的DSC跟蹤中並未觀察到。
在不用柱的情況下，通過光散射來確定接枝共聚物的M_W。首先，使用折射率檢測儀測量THF中各種聚合物的差示折射率增量(dn/dc)，然後測量作為濃度的函數的、各種聚合物在一段時間內的平均光散射強度，再使用Debye圖確定它們的分子量。圖表1所示，通過所述方法測量的M_W會按照預計隨著PEO的含量的增加而增大。例如，發現包含2wt% PEO的共聚物12的M_W為649KDa，而包含34wt%的PEO的共聚物17的M_W為971KDa。由於光散射技術的本性，與通過相對校準而確定的那些資料相比，所述之資料反映了樣品的真實M_W，其更密切地反應了水動力的大小並可以受到其他作用（例如與柱的相互作用）的影響。
實例9：對蛋白質吸附的抗性
通過在清潔的矽晶片上旋轉塗敷濃度為10-20mg/mL的CH₂Cl₂溶液來製備共聚物12-17的薄膜。在玫瑰精-標記纖維蛋白原（⁵⁶其為在蛋白質吸附研究中常用於評價的蛋白質）溶液中浸漬之後，通過螢光共聚焦顯微鏡使所述之表面成像。⁵⁷這些研究的結果示於第4至6圖中。第4圖示出了在吸附玫瑰精-纖維蛋白原共軛物之後薄膜（得自CH₂Cl₂的以20mg/mL旋轉塗敷）的螢光共聚焦顯微鏡圖像(543 nm)。a）共聚物12；b）共聚物13）；c）共聚物14；d）共聚物15；e）共聚物16；f）共聚物17。第5圖涉及得自CH₂Cl₂ (20 mg/mL)的旋轉塗敷的接枝共聚物薄膜的偏振光學顯微鏡圖像：a）共聚物12；b）共聚物13）；c）共聚物14；d）共聚物15；e）共聚物16；f）共聚物17；而第16圖涉及由聚合物12-17製備的薄膜的平均表面粗糙度值，其為濃度的函數，通過AFM分析獲得。
如第4圖所示，在PEO含量低於24wt%的情況下，觀察到蛋白質吸附的絡合物圖案。但是，對於包含24wt%和34wt%的共聚物16和17而言，在所述之表面上檢測到可忽略的蛋白質，表明該PEO含量足以獲得的對蛋白質吸附的抗性。發現，所述之蛋白質吸附與薄膜上微米級圖案的形成（其還可以通過偏振光學顯微鏡觀察(第5圖)）以及表面粗糙度（通過原子力顯微鏡測量(第6圖)）有關。根據這些資料，包含抵抗蛋白質吸附的較高PEO含量的表面表現出較小至完全沒有的微米級圖案以及較低的表面粗糙度。這些結果表明，由這些共聚物製備的表面能夠在所述之表面上呈現足量的PEO從而排斥蛋白質。第7圖示出了吸附玫瑰精-纖維蛋白原共軛物之後丁基橡膠薄膜（得自己烷的旋轉塗敷）的螢光共聚焦顯微鏡圖像(543 nm)。所述圖像表明相對均質的蛋白質吸附。
儘管上述研究在保持PEO MW恒定在2000g/mol的同時來評價EPO含量的作用，還通過比較由共聚物18和19製備的薄膜與由共聚物17總比誒的薄膜來研究EPO MW的作用。此外，通過在清潔的矽晶片上旋轉塗敷濃度為10-20mg/mL的CH₂Cl₂溶液來由所述之聚合物製備薄膜。與共聚物17相似，未觀察到聚合物18和19具有顯著的蛋白質吸附（第15圖）。這些結果表明抵抗蛋白質吸附所需的較低限定的PEO含量取決於接枝PEO的MW。總體而言，高接枝率（75%或更高官能化的異戊二烯單元）對於這種抗性是重要的，並且上述記錄的合成方法對於獲得這些高接枝率（這在之前的工作中還未取得）而言是重要的。這些結果表明了這些聚合物在生物醫藥應用中的用途。生物醫藥裝置通過蛋白質吸附的污染嚴重限制了許多材料。這種蛋白質抗性可以使這些材料用於廣泛的醫藥裝置（例如支架和導管塗料、藥品傳遞薄膜以及移植物）中。
實例10：薄膜的穩定性
如上文所述，這些接枝共聚物的一個重要應用為它們作為塗料的用途。儘管上述薄膜是通過旋轉塗敷製備的，但是還可以通過滴塗或熔融壓制來製備薄膜。儘管這些薄膜具有高PEO含量以及高的PEO水溶性，但是這些薄膜不能溶解於水性溶液中。這可能會有助於疏水性丁基橡膠節段保持物理交聯。在1個月的時間內對由共聚物17、18、19和22生成的熔融壓制薄膜的品質損失進行研究。如第8圖所示，發現在所述之時間段內觀察到極其微小的重量損失。這表明在這段時間內作為薄膜的這些材料的穩定性，由此使這些材料直接適用于諸如導管塗料和藥品傳遞塗料之類的應用。
為了進一步研究所述材料囊封以及緩慢釋放有效載荷的能力，將小分子玫瑰精染料囊封，並研究其向磷酸鹽緩衝液中的釋放。製備35mg/mL各種共聚物的溶液。向這些溶液中加入1.4mM玫瑰精B。將後將所述溶液滴塗到載玻片上（每次塗敷100uL，塗敷3次）。然後將所述薄膜真空乾燥。再將滴塗薄膜浸漬在具有0.1% NaN₃的PBS緩衝液( pH= 7.4)中，並放置在搖動器上。通過UV可見光測量（使用Cary Bio 300 UV分光光度計）來確定釋放染料（其在550nm下具有測量的最大吸光率）的數量。第9圖涉及玫瑰精染料由薄膜（由包含含量變化PEO的共聚物製備得到）中的釋放。如第9圖所示，釋放速率可以根據PEO的含量調諧，再次表明通過我們的工藝來控制PEO含量的重要性。
實例11：丁基橡膠-PEO接枝共聚物的水性溶液性質：所述之丁基橡膠-PEO接枝共聚物不能直接溶解于水中，即使在高PEO含量的情況下也是如此。但是，通過首先將所述之共聚物溶解於THF中，然後將溶解變為水，則可以獲得穩定分散的納米尺寸的顆粒。兩性聚合物的這種水性分散液作為藥品載體以及造影劑而受到重要的關注。它們還可以通過與乳膠漆類似的方法用作用於生成聚合物塗料的配製物。這些顆粒的尺寸可以通過它們的製備方法來控制。由於尺寸影響了所述材料在體內的生物分配行為以及由此影響了它們潛在的傳遞用途而受到關注。此外，尺寸還可以影響由乳膠生成的塗料的性質。當將共聚物的THF溶液針對水而進行直接透析時，共聚物17、18和19形成了在幾百nm級上具有Z-平均直徑的顆粒（其通過動力學光散射測量(DLS) (第10圖)）。相反，當針對水透析之前將水快速加入到THF溶液中時，形成了在100nm或更低級上具有Z平均直徑的納米顆粒。在透析之前加入的水越多，則所得的納米顆粒越小。這可以有助於在快速加入水時動力學誘捕較小的聚集體或者甚至單分子的微團，但是通過單獨的透析逐漸加入水會使得許多共聚物逐漸聚集，從而形成較大的聚集體。第10圖示出了共聚物17、18和19在通過對由聚合物在THF中形成的溶液進行水性透析之後而形成的顆粒的Z平均尺寸，其為透析之前快速加入到THF溶液中的水的百分率的函數。
這些納米顆粒的存在以及它們的尺寸還可以通過透射電子顯微鏡（使用OsO₄對丁基橡膠異戊二烯單元染色）證實。所述尺寸較好地複合DLS測量的那些（認為納米顆粒的PEO電暈不能通過TEM現象）(第11圖)。第11圖示出了通過將70%水加入到共聚物的THF溶液中、然後針對水進行透析來形成的納米顆粒的TEM圖像：a）共聚物17；b）共聚物18；c）共聚物19。所述之粒徑在幾個月後保持未變，表明水性分散液是穩定的。
此外，使用共聚物18作為實例證明，模型疏水性分子尼祿紅能夠被囊封在納米顆粒中。
尼祿紅的囊封
將10mg共聚物18溶解於1mL THF中。向0.3mL的該溶液中加入0.5mg的固體尼祿紅，然後快速加入0.7mL的去離子水。所得的溶液完全混合，然後針對水過夜透析。通過對處於去離子水中的0.5mg尼祿紅進行超聲處理來製備處於水中的尼祿紅對照樣品。在裝配有雙激發和發射單色器的QM-4 SE分光光度計（得自Photon Technologies International）來獲得各樣品的螢光。485nm的激發波長用於尼祿紅，並記錄520和700nm的發射光譜。
可以通過螢光光譜證實所述之囊封（第12圖），尼祿紅在單獨的水性溶液中具有可忽略的螢光，但是已知當其被引入到聚合物組裝體的疏水內部時，其螢光會顯著增大。第12圖示出在由共聚物18組裝的納米顆粒存在下，水水性染料尼祿紅的螢光會增大。
此外，還研究了共聚物20、21和22（由異戊二烯含量較高的丁基橡膠(7mol%異戊二烯單元)製備得到）的水性分散液的形成。第13圖示出了共聚物20、21和22在對由聚合物在THF中形成的溶液進行水下透析之後形成的顆粒的Z評價尺寸，其為透析前快速加入到THF溶液中的水的百分率的函數。此外，這些材料還通過上文所述之相同方法在水中形成了納米尺寸的顆粒（第13圖）。在這種情況下，所述顆粒的尺寸與水的加入速率無關。這可以有助於它們的高PEO含量（其在所有情況下足以穩定小型組裝體）。
使用MTT檢驗，在C₂C₁₂小鼠成肌細胞中研究納米顆粒的毒性。第14圖示出了暴露於具有不同PEO含量的、不同濃度的共聚物的C₂C₁₂細胞的生存能力（使用MTT檢驗測量，並相對於未暴露共聚物的對照細胞而言(細胞的生存能力=1)）。相對于為暴露於任何聚合物的對照細胞而言，針對任何評價的聚合物都未檢測到明顯的細胞增殖變化（第14圖）。這表明，本文所述之新材料都是無毒的，再次表明上述薄膜或納米顆粒形式的材料適用於生物醫藥用途。
本發明詳述中所引用的所有檔的相關部分都以引用方式併入本文；任何檔的引用都不應該解釋為承認其為本發明的現有技術。
顯而易見的是，本發明之前的實施方案均為實例，並且可以以許多方式改變。這種當前的或者未來的改變都不應該被認為脫離了本發明的精神和範圍，並且對於本領域的技術人言顯而易見的所有此類的修改都將被包含在所述之請求項書的範圍內。

PEO　聚乙二醇
PIB　聚異丁烯

第1圖示出了羥基官能化的丁基橡膠3的¹H NMR光譜；
第2圖示出了共聚物11的¹H NMR光譜（在CDCl₃中）；
第3圖示出了a）活化丁基橡膠4；b）共聚物16；c）共聚物17的¹H NMR光譜(CDCl₃, 400 MHz)，其示出了得自PEO和PIB峰的相對強度的PEO含量的確定；
第4圖示出了在吸附玫瑰精-纖維蛋白原共軛物之後的薄膜（由CH₂Cl₂以20mg/mL旋轉塗敷）的螢光共聚焦顯微鏡圖像（543nm）。a）共聚物12；b）共聚物13；c）共聚物14；d）共聚物15；e）共聚物16；f）共聚物17；
第5圖示出了由CH₂Cl₂（20mg/mL）旋轉塗敷的接枝共聚物薄膜的偏振光學顯微鏡圖像：a）共聚物12；b）共聚物13；c）共聚物14；d）共聚物15；e）共聚物16；f）共聚物17；
第6圖示出了作為濃度函數的、由聚合物12-17製備的薄膜的平均表面粗糙度的值（得自AFM分析）；
第7圖示出了在吸附玫瑰精-纖維蛋白原共軛物之後丁基橡膠薄膜（由己烷的旋轉塗敷）的螢光共聚焦纖維圖像（543nm）；
第8圖示出了在25℃下在水中溫育時由共聚物17、18、19和22形成的薄膜的品質損失；
第9圖示出了由含有不同含量的PEO的共聚物製備的薄膜中，玫瑰精的釋放；
第10圖示出了在由聚合物在THF中形成的溶液中水透析之後，由共聚物17、18和19形成的Z-平均粒徑，其為透析前快速加入到THF溶液中的水的百分率的函數；
第11圖示出了通過將70%的水加入到共聚物的THF溶液中、然後針對水進行透析而形成的納米顆粒的TEM圖像：a）共聚物17；b）共聚物18；c）共聚物19；
第12圖示出了在由共聚物18組裝的納米顆粒存在下疏水性染料尼祿紅的螢光，表明其被囊封；
第13圖示出了在由聚合物在THF中形成的溶液中水透析之後，由共聚物20、21和22形成的Z-平均粒徑，其為透析前快速加入到THF溶液中的水的百分率的函數；
第14圖示出了暴露於具有不同PEO含量的不同濃度的共聚物的C2C12細胞的生存能力，其為相對于未暴露於共聚物的對照細胞（細胞生存能力=1）並採用MTT檢驗來測量的；以及
第15圖示出了在吸附玫瑰精-纖維蛋白原共軛物之後的薄膜（由CH₂Cl₂旋轉塗敷）的螢光共聚焦顯微鏡圖像（543nm）。a）共聚物18（20mg/mL）；b）共聚物19（20mg/mL）。

無

Claims

一種將共聚物官能化的方法，所述之共聚物包含衍生自至少一個C4-C8異烯烴的重複單元以及衍生自至少一個C4-C16共軛的二烯烴的重複單元，所述方法包括以下步驟：a)將沿著所述共聚物的主鏈的一個或多個C-C雙鍵轉化為一個或多個烯丙基羥基位點；c)使所述之一個或多個烯丙基羥基位點與具有下式的活化劑反應：R-C(O)-R’從而將所述之烯丙基羥基位點的一個或多個羥基轉化為-OC(O)-R官能團，其中R和R’均獨立地為： -X,-OCX3, 或其中X為鹵素，R1至R5均獨立地為H、NO₂、鹵素或C1-C6烷基。
根據申請專利範圍第1項所述之方法，其中將所述之一個或多個C-C雙鍵轉化為所述之一個或多個烯丙基位元點的所述步驟包括將所述之一個或多個C-C雙鍵環氧化，以及使所述之環氧化的共聚物與質子酸反應，從而將所述之一個或多個環氧化的C-C雙鍵轉化為所述之一個或多個烯丙基羥基位點。
根據申請專利範圍第2項所述之方法，其中所述之質子酸為HCl、HBr、HF、H₂SO₄、HNO₃或CF₃COOH。
根據申請專利範圍第1項所述之方法，其中所述之共聚物的重均分子量為250000至1,500,000g/mol。
根據申請專利範圍第1項所述之方法，其中所述之共聚物包含0.5至20mol%的衍生自共軛的二烯烴的所述單元、以及80至99.5mol%的衍生自異烯烴的所述單元。
根據申請專利範圍第1項所述之方法，其中所述之C-C雙鍵為由下式所示的異戊二烯單元的一部分：其中一個或多個所述之異戊二烯單元轉化為所述之一個或多個烯丙基羥基位點，該位點由下式所示：其中包含異戊二烯單元的一個或多個所述之烯丙基氫氧化物被轉化為由下式所示的一個或多個官能化的異戊二烯單元：其中R為上文所定義。
根據申請專利範圍第1項所述之方法，其中所述之異烯烴包含異丁烯。
一種包含衍生自至少一個C4-C8異烯烴的重複單元以及衍生自至少一個C4-C16共軛的二烯烴的重複單元的官能化的共聚物，其中所述之共聚物包含衍生自所述之至少一個共軛的二烯烴的一個或多個單元，其中沿著所述共聚物的主鏈的C-C雙鍵被基團-OC(O)-R官能化，其中R為離去基團。
根據申請專利範圍第8項所述之官能化的共聚物，其中所述之共軛的二烯烴為異戊二烯，並且所述之官能化的共聚物包含由下式所示的一個或多個官能化的單元：其中R為離去基團，其為：-X,-OCX3, 或其中X為鹵素，R1至R5均獨立地為H、NO₂、鹵素或C1-C6烷基。
根據申請專利範圍第9項所述之官能化的共聚物，其中所述之官能化的共聚物的重均分子量為300000至150000g/mol。
根據申請專利範圍第9項或第10項所述之官能化的共聚物，其中所述之共聚物包含0.5至20mol%的衍生自共軛的二烯烴的所述之單元、以及80至99.5mol%的衍生自異烯烴的所述之單元。
根據申請專利範圍第9項或第10項所述之官能化的共聚物，其中所述之異烯烴包含異丁烯。
根據申請專利範圍第9項或第10項所述之官能化的共聚物，包含3至100%所述之官能化的異戊二烯單元。
根據申請專利範圍第9項或第10項所述之官能化的共聚物，包含由下式所示的無規重複單元a和b：其中a+b的組合表示基本無規的接枝共聚物的經驗式，其中a：b的比例為[13至2000]：[1至200]，並且R為離去基團。
一種製備接枝共聚物的方法，該方法包括以下步驟：a)提供包含衍生自至少一個C4-C8異烯烴的重複單元以及衍生自至少一個C4-C16共軛的二烯烴的重複單元的官能化的共聚物，其中所述之共聚物包含衍生自所述之至少一個共軛的二烯烴的一個或多個單元，其中沿著所述共聚物的主鏈的C-C雙鍵被基團-OC(O)-R官能化，其中R為離去基團；b)使所述之官能化的共聚物通過所述官能化共聚物的離去基團的親核取代與聚合物的親核試劑發生反應，從而將聚合物基底接枝到所述之共聚物上，其中所述之聚合物親核試劑包含具有親核基團的所述之聚合物基底，所述之親核基團能夠向所述之官能化的共聚物的羰基提供電子，從而從其中取代所述之離去基團。
根據申請專利範圍第15項所述之方法，其中所述之親核基團為OH、SH或NH₂。
根據申請專利範圍第15項或第16項所述之方法，其中所述之聚合物親核試劑為聚環氧烷烴。
根據申請專利範圍第15項所述之方法，其中所述之聚合物親核試劑由下式表示：其中W為O、S或NH，Y為C1-C6烷基，而n為10至120的整數。
根據申請專利範圍第15項所述之方法，其中所述之聚合物親核試劑為PEO-OH、PEO-SH或PEO-NH₂。
根據申請專利範圍第15項所述之方法，其中所述之離去基團為： -X,-OCX3, 或其中X為鹵素，R1至R5均獨立地為H、NO₂、鹵素或C1-C6烷基。
根據申請專利範圍第15項或第20項所述之方法，其中一個或多個所述之官能化二烯烴單元由下式表示：其中R為離去基團。
根據申請專利範圍第15項或第20項所述之方法，其中所述之異烯烴包含異丁烯。
根據申請專利範圍第15項或第20項所述之方法，其中所述之聚合物親核試劑的分子量為至少750g/mol。
根據申請專利範圍第15項或第20項所述之方法，其中所述之聚合物親核試劑的分子量為750g/mol至5000g/mol。
根據申請專利範圍第24項所述之方法，其中所述之官能化共聚物的平均分子量為300000g/mol至1500000g/mol。
根據申請專利範圍第15項所述之方法，其中所述之共聚物包含0.5至20mol%衍生自所述共軛的二烯烴的單元、以及80至99.5mol%衍生自所述異烯烴的單元。
一種包含接枝到官能化共聚物的主鏈上的聚合物的接枝共聚物，所述之官能化的共聚物包含衍生自至少一個C4-C8異烯烴的重複單元以及衍生自至少一個C4-C16共軛的二烯烴的重複單元，其中所述之官能化的共聚物包含衍生自所述之至少一個共軛的二烯烴的一個或多個單元，其中沿著所述共聚物的主鏈的C-C雙鍵包含官能團-OC(O)-R，其中所述聚合物通過所述之官能團接枝。
根據申請專利範圍第27項所述之接枝共聚物，其中衍生自所述之共軛的二烯烴的一個或多個所述之官能化的單元由下式表示：其中W為O、NH或S，而P為接枝到所述共聚物上的所述聚合物。
根據申請專利範圍第27項所述之接枝共聚物，其包含由下式表示的重複單元a和b：其中a+b的組合表示基本無規的接枝共聚物的經驗式，其中亞單元a：b的比例為[10至2000]：[1至200]；w為O、NH或S，而P為接枝到所述共聚物上的所述聚合物。
根據申請專利範圍第28項或第29項所述之接枝共聚物，其中WP為聚環氧烷烴聚合物。
根據申請專利範圍第30項所述之接枝共聚物，其中所述之聚環氧烷烴聚合物的分子量為750至5000。
根據申請專利範圍第30項所述之接枝共聚物，其中P 由下式表示：其中Y為C1-C6烷基，並且n為27至120。
根據申請專利範圍第29項所述之接枝共聚物，其中單元a和b為丁基橡膠RB 402的重複單元。
根據申請專利範圍第30項所述之接枝共聚物，包含0.5重量%至95重量%的所述之聚環氧烷烴接枝的聚合物。
根據申請專利範圍第30項所述之接枝共聚物，重均分子量為500000至6000000g/mol。