雙親水溫敏性聚合物/乳酸聚合物複合納米纖維氈及其製備方法

2023-12-09 02:38:11

專利名稱：雙親水溫敏性聚合物/乳酸聚合物複合納米纖維氈及其製備方法
技術領域：
本發明屬於環境敏感型納米纖維氈及其製備領域，特別涉及一種雙親水溫敏性聚合物/乳酸聚合物複合納米纖維氈及其製備方法。
背景技術：
生物醫用高分子材料被廣泛應用於生命科學、醫學和材料科學等領域，是用於診斷、治療、修復或替代組織和器官的高分子材料。在醫學領域，尤其是在臨床上已廣泛用於藥物控制釋放、人工器官、牙科材料和組織工程等領域。經過多年的發展，生物醫用高分子 已經廣泛應用於生物醫用材料領域。一種能夠對周圍環境的變化作出相應響應的新材料，就是智能材料，它已在現代醫學治療中具有極大的應用前景。智能高分子材料是其中極為重要和應用十分廣泛的一類，當高分子受到外界環境的物理、化學乃至生物信號變化刺激時，自身的某些物理或者化學性質會發生相應的變化，也常被稱為「刺激響應型聚合物」或「環境敏感型聚合物」等。在各類刺激響應型聚合物中，溫度響應型聚合物由於其實現條件簡單而倍受青睞。其中研究最廣泛的具有溫度敏感性的聚合物是聚(N-異丙基丙烯醯胺)，它在水溶液中大約32°C具有一個較低臨界溶解溫度(LCST)。聚(N-異丙基丙烯醯胺)及其衍生物所具有的這種特殊的熱敏感性已經被應用於藥物的控制釋放、植入式藥物緩釋體、組織工程支架，固定化酶和免疫分析等多方面。環境敏感型納米纖維氈所受的關注度越來越高，因為其超高的比表面積，隨環境的溫度、PH的改變所表現出來的親疏水性的改變和超強的離子吸收力等等，這些優勢足以弓I起納米載藥釋放體系研究人員重視。納米纖維的製備方法有很多種，生物發酵法、絮凝沉澱法、溼法紡絲、噴霧拉絲、熔融紡絲、靜電紡絲，等等。但是，靜電紡絲是既2001年，Ignatious等最早開始這方面研究報導，在他們的專利中，公布了多種用電紡納米載藥纖維製備的口服速效藥物釋放體系。由於一些藥物親疏水不同，所需要釋放的條件也不同，依靠科生物降解的環境友好型材料，利用納米材料通過靜電紡絲技術所得的納米纖維氈，其對溫度的敏感性和親疏水性的變化來控制不同性質、不同需求的藥物控制釋放是很明智的選擇的。鑑於以上原因，研究新型雙親水溫敏性聚合物和乳酸聚合物複合納米纖維氈顯得意義重大，目前的研究文獻以及專利，有利用不同親疏水高聚物來控制藥物的釋放的文章，但是，刺激響應性聚合物存在製備過程複雜，實驗條件過高，工業化困難等不足等缺點。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種雙親水溫敏性聚合物/乳酸聚合物複合納米纖維氈及其製備方法，該方法連續可行，操作簡便易行，易於工業化，所得納米纖維氈可載藥，調控藥物的釋放；也可用於植入緩釋體系；也可用於組織工程支架等領域。
本發明的一種雙親水溫敏性聚合物/乳酸聚合物複合納米纖維氈，所述複合納米纖維氈的組分包括質量比為10 I的雙親水溫敏性聚合物和乳酸聚合物。所述雙親水溫敏性聚合物由摩爾比為I : I I : 15的葡萄糖二酸二乙烯酯和N-異丙基丙烯醯胺通過自由基聚合反應而得。所述乳酸聚合物為聚左旋乳酸、聚(乳酸-羥基乙酸)或聚己內酯。本發明的一種雙親水溫敏性聚合物/乳酸聚合物複合納米纖維氈的製備方法，包括(I)在氮氣保護下，將摩爾比為I : I I : 15的葡萄糖二酸二乙烯酯單體和N-異丙基丙烯醯胺單體混合，用引發劑引發聚合，通過沉澱劑與共溶劑，反覆沉澱和溶解，洗掉未反應的單體，最後真空乾燥，得到雙親水溫敏性聚合物；(2)將上述雙親水溫敏性聚合物按質量體積比0.2-0. 4g : Iml溶於溶劑中，攪拌l_4h，超聲脫氣，得到紡絲原液A ;(3)將聚乳酸高聚物按質量體積比O. 1-0. 2g Iml溶於溶劑中，攪拌l_8h，超聲脫氣，得到紡絲原液B;(4)將步驟⑵和(3)所得的紡絲原液A和B按體積比I : 10-10 I混合，攪拌l-4h，超聲脫氣，得到靜電紡絲溶液，進行靜電紡絲，得到雙親水溫敏性聚合物/乳酸聚合物複合納米纖維氈。所述步驟⑴中的引發劑為偶氮二異丁腈AIBN，與N-異丙基丙烯醯胺的質量比為1:1-1: 100。所述步驟(I)中的沉澱劑為乙酸乙酯、石油醚、二氧六環、乙醚、丙酮中的一種或幾種。所述步驟(I)中的共溶劑為N，N_二甲基甲醯胺、二甲基亞碸、酮類、醇類中的一種或幾種。所述步驟(2)中的溶劑為水、酒精、丙酮、二氯甲烷的一種或幾種。所述步驟(3)中的溶劑為丙酮、氯仿、二氯甲烷、N, N-二甲基甲醯胺、二甲基亞碸的一種或幾種。所述步驟(4)中的靜電紡絲工藝參數為溫度20-35 °C，相對溼度25% -75%,電壓5kv-15kv,流速O. lmL/h-3mL/h,針頭和接收板的距離5cm_25cm,所用的針頭內徑
O.5-1. 4mm。雙親水溫度響應性聚合物的較低臨界溶解溫度範圍在34 45°C。本發明的一種靜電紡絲製備新型雙親水溫敏性聚合物/乳酸聚合物複合納米纖維氈，首先通過將酶促合成的雙親水無規共聚物和疏水乳酸類聚合物共混，用溶劑溶解後超聲脫氣，再在一定的溫度和溼度的環境中靜電紡絲，過夜乾燥後得到納米纖維氈。該材料可以應用於藥物控制釋放、組織工程支架蛋白質分離提純、基因傳輸等相關領域。有益效果(I)所用聚合單體糖類來源豐富，價格低廉，成本較低；(2)所得聚合物分子量分布較窄，溫度響應快速，溫敏效果明顯；(3)所得的那你纖維氈有一定的韌性和機械強度，比表面積大；
(4)本方法合成路線簡潔，不需要保護基團以及去保護的步驟，反應條件溫和，毒性低，易於工業化，進一步降低了成本； (5)通過調節溶劑類型和配比，調節兩類親疏水聚合物的比例，利用連續簡單的靜電紡絲技術，獲得不同直徑的均勻的納米纖維氈。


圖I為本發明靜電紡絲納米纖維氈電鏡圖A及其直徑分布圖B ；圖2為本發明溫敏型親水聚合物A和聚乳酸B結構圖；圖3為溶解的親水聚合物靜電紡絲液隨溫度變化趨勢圖，左邊渾濁的為高於32°C，右邊為低於32°C。
具體實施例方式下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之後，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定的範圍。實施例I在裝有磁力攪拌轉子、轉接頭的燒瓶中加入3. 96g N-異丙基丙烯醯胺、2. 34g葡萄糖己二酸二乙烯酯和O. 126g AIBN，完全溶解於5mL DMF中，密封，反覆抽真空通氮氣多次後，將反應體系置於60°C在氮氣保護下攪拌反應24h，之後將反應所得粘稠無色透明聚合物溶液沉澱於大量乙醚中，後將乙醚傾出，將白色固體沉澱物再次溶解於微量乙醇中，反覆沉澱、溶解，直到未反應單體全部洗出，置於真空乾燥箱中於37°C乾燥24h得到白色固體粉末。將得到的白色固體粉末O. 2g，溶解於ImL純酒精中，磁力攪拌4h，超聲脫氣5min。將聚(乳酸-羥基乙酸)0. 2g，溶解於ImL體積比為I : I的二氯甲烷和丙酮的混合溶液中，磁力攪拌4h,超聲脫氣5min。將前兩者按體積比10 : I混合，磁力攪拌4h，在溫度是25°C，溼度是45%的封閉環境中靜電紡絲，紡絲具體條件電壓10kv，流速lmL/h，針頭內徑為O. 9mm，針頭離鋁箔的接收距離是15cm。納米纖維氈電鏡圖及其直徑分布圖見圖I。實施例2在裝有磁力攪拌轉子、轉接頭的燒瓶中加入3. 96g N-異丙基丙烯醯胺、2. 34g葡萄糖己二酸二乙烯酯和O. 126g AIBN，完全溶解於5mL DMF中，密封，反覆抽真空通氮氣多次後，將反應體系置於60°C在氮氣保護下攪拌反應24h，之後將反應所得粘稠無色透明聚合物溶液沉澱於大量乙醚中，後將乙醚傾出，將白色固體沉澱物再次溶解於微量乙醇中，反覆沉澱、溶解，直到未反應單體全部洗出，置於真空乾燥箱中於37°C乾燥24h得到白色固體粉末。將得到的白色固體粉末O. 4g，溶解於ImL體積比為I : I的酒精與水的混合溶液中，磁力攪拌3h,超聲脫氣4min。將聚己內酯O. 2g，溶解於ImL氯仿中，磁力攪拌5h，超聲脫氣lOmin。將前兩者按體積比I : 10混合，磁力攪拌3h，在溫度是30°C，溼度是65%的封閉環境中靜電紡絲，紡絲具體條件電壓12. 5kv，流速I. 5mL/h，針頭內徑為O. 9mm，針頭離鋁箔的接收距離是12cm。實施例3在裝有磁力攪拌轉子、轉接頭的燒瓶中加入3. 96g N-異丙基丙烯醯胺、2. 34g葡萄糖己二酸二乙烯酯和O. 126g AIBN，完全溶解於5mL DMF中，密封，反覆抽真空通氮氣多次後，將反應體系置於60°C在氮氣保護下攪拌反應24h，之後將反應所得粘稠無色透明聚合物溶液沉澱於大量乙醚中，後將乙醚傾出，將白色固體沉澱物再次溶解於微量乙醇中，反覆沉澱、溶解，直到未反應單體全部洗出，置於真空乾燥箱中於37°C乾燥24h得到白色固體粉末。將得到的白色固體粉末O. 4g，溶解於2mL體積比為I : I的酒精與水的混合溶液 中，磁力攪拌3h,超聲脫氣4min。將聚乳酸O. lg，溶解於ImL體積比為I : I的酒精與二氯甲烷的混合溶液中，磁力攪拌5h,超聲脫氣5min。將前兩者按體積比I : I混合，磁力攪拌lh，在溫度是30°C，溼度是40%的封閉環境中靜電紡絲，紡絲具體條件電壓15kv，流速I. 5mL/h，針頭內徑為O. 9mm，針頭離鋁箔的接收距離是18cm。
權利要求
1.一種雙親水溫敏性聚合物/乳酸聚合物複合納米纖維氈，其特徵在於所述複合納米纖維氈的組分包括質量比為10 I的雙親水溫敏性聚合物和乳酸聚合物。
2.根據權利要求I所述的一種雙親水溫敏性聚合物/乳酸聚合物複合納米纖維氈，其特徵在於所述雙親水溫敏性聚合物由摩爾比為I : I I : 15的葡萄糖二酸二乙烯酯和N-異丙基丙烯醯胺通過自由基聚合反應而得。
3.根據權利要求I所述的一種雙親水溫敏性聚合物/乳酸聚合物複合納米纖維氈，其特徵在於所述乳酸聚合物為聚左旋乳酸、聚(乳酸-羥基乙酸)或聚己內酯。
4.一種雙親水溫敏性聚合物/乳酸聚合物複合納米纖維氈的製備方法，包括 (1)在氮氣保護下，將摩爾比為I: I I : 15的葡萄糖二酸二乙烯酯單體和N-異丙基丙烯醯胺單體混合，用引發劑引發聚合，通過沉澱劑與共溶劑，反覆沉澱和溶解，洗掉未反應的單體，最後真空乾燥，得到雙親水溫敏性聚合物； (2)將上述雙親水溫敏性聚合物按質量體積比0.2-0.4g Iml溶於溶劑中，攪拌l_4h，超聲脫氣，得到紡絲原液A ; (3)將聚乳酸高聚物按質量體積比O.1-0. 2g Iml溶於溶劑中，攪拌l_8h，超聲脫氣，得到紡絲原液B; (4)將步驟⑵和(3)所得的紡絲原液A和B按體積比I: 10-10 I混合，攪拌l_4h，超聲脫氣，得到靜電紡絲溶液，進行靜電紡絲，得到雙親水溫敏性聚合物/乳酸聚合物複合納米纖維氈。
5.根據權利要求4所述的一種雙親水溫敏性聚合物/乳酸聚合物複合納米纖維氈的製備方法，其特徵在於所述步驟(I)中的引發劑為偶氮二異丁腈，與N-異丙基丙烯醯胺的質量比為 1:1-1: 100。
6.根據權利要求4所述的一種雙親水溫敏性聚合物/乳酸聚合物複合納米纖維氈的製備方法，其特徵在於所述步驟(I)中的沉澱劑為乙酸乙酯、石油醚、二氧六環、乙醚、丙酮中的一種或幾種。
7.根據權利要求4所述的一種雙親水溫敏性聚合物/乳酸聚合物複合納米纖維氈的製備方法，其特徵在於所述步驟⑴中的共溶劑為N，N-二甲基甲醯胺、二甲基亞碸、酮類、醇類中的一種或幾種。
8.根據權利要求4所述的一種雙親水溫敏性聚合物/乳酸聚合物複合納米纖維氈的製備方法，其特徵在於所述步驟(2)中的溶劑為水、酒精、丙酮、二氯甲烷的一種或幾種。
9.根據權利要求4所述的一種雙親水溫敏性聚合物/乳酸聚合物複合納米纖維氈的製備方法，其特徵在於所述步驟⑶中的溶劑為丙酮、氯仿、二氯甲烷、N，N-二甲基甲醯胺、二甲基亞碸的一種或幾種。
10.根據權利要求4所述的一種雙親水溫敏性聚合物/乳酸聚合物複合納米纖維氈的製備方法，其特徵在於所述步驟(4)中的靜電紡絲工藝參數為溫度20-35°C，相對溼度25% -75%,電壓5kv_15kv,流速O. lmL/h-3mL/h,針頭和接收板的距離5cm-25cm,所用的針頭內徑 O. 5-1. 4mm。
全文摘要
本發明涉及一種雙親水溫敏性聚合物/乳酸聚合物複合納米纖維氈及其製備方法，組分包括質量比為10∶1的雙親水溫敏性聚合物和乳酸聚合物。製備方法包括(1)葡萄糖二酸二乙烯酯和N-異丙基丙烯醯胺通過自由基聚合反應得雙親水溫敏性聚合物；(2)將高聚物溶於溶劑中，攪拌1-4h，超聲脫氣，得到紡絲原液A；(3)將聚乳酸高聚物溶於溶劑中，攪拌1-8h，超聲脫氣，得到紡絲原液B；(4)將兩者混合，靜電紡絲，得到雙親水溫敏性聚合物/乳酸聚合物複合納米纖維氈。本發明方法連續可行，操作簡便易行，易於工業化，所得納米纖維氈可載藥，調控藥物的釋放；也可用於植入緩釋體系；也可用於組織工程支架等領域。
文檔編號C08F220/54GK102660841SQ201210132578
公開日2012年9月12日 申請日期2012年4月28日 優先權日2012年4月28日
發明者婁少峰, 張嫿, 朱利民, 權靜, 田利強 申請人:東華大學