專利名稱：聚氨基酸基三嵌段共聚物凝膠的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化工技術(shù)領(lǐng)域的制備方法，具體是一種聚氨基酸基三嵌段共
聚物凝膠的制備方法。
背景技術(shù)：
聚氨基酸或聚肽通常具有和天然蛋白質(zhì)類似的二級結(jié)構(gòu)(包括a-螺旋、e-
折疊等)，且在一定條件下(如溫度、pH、離子強度等)分子鏈的構(gòu)象會發(fā)生相 互轉(zhuǎn)變。天然支化生物大分子和人工合成的聚氨基酸仿生材料，因其生物相容性、 生物降解性、自組裝性能、以及可調(diào)控的力學性能，越來越多地應用到納米材料 和生物醫(yī)學材料。同時，基于各類星型、樹枝狀、扇形以及超支化聚合物的自組 裝性能和具有高表面官能團密度的三維結(jié)構(gòu)，其廣泛的被應用到藥物控制釋放、 基因傳遞、生物納米技術(shù)等領(lǐng)域。由于具有刺激敏感性和類似細胞外基質(zhì)的三維 結(jié)構(gòu)，聚氨基酸基水凝膠和有機凝膠在組織工程支架、智能性人工器件、納米藥 物等有重要的前景。因此，設(shè)計聚氨基酸基共聚物凝膠體系為獲得新型組織工程 支架和納米藥物載體提供了一個切實而有效的途徑。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，Kyoung Taek Kim等在2005年《Angew. Chem. Int. Ed.》(德國應用化學)第44期7964 7968頁上發(fā)表了"Gelation of Helical Polypeptide-Random Coil Diblock Copolymers by a Nanoribbon Mechanisra，， (基于納米帶機理構(gòu)筑的螺旋狀聚肽-無規(guī)線團雙嵌段共聚物凝膠體系)，該文 提出螺旋狀聚氨基酸-無規(guī)線團類兩嵌段共聚物在甲苯體系中可以在一定濃度下 形成熱力學可逆的透明有機凝膠，提出了基于芐基間偶極相互作用而排列 成有序納米帶的無規(guī)線團-棒狀聚氨基酸嵌段共聚物的凝膠化機理。其不足之處
在于(1)文獻僅僅研究了基于棒狀-線團類兩嵌段聚氨基酸在甲苯中的凝膠化
現(xiàn)象，沒有研究棒狀-線團-棒狀三嵌段聚氨基酸基共聚物的凝膠現(xiàn)象和機理；(2) 文獻沒有提出不同拓撲結(jié)構(gòu)的支化聚氨基酸基嵌段共聚物有機凝膠的制備方法， 使其不能通過大分子拓撲結(jié)構(gòu)來調(diào)節(jié)聚肽有機凝膠的物化性能；(3)文獻僅研究了具有OC-螺旋二級結(jié)構(gòu)的聚氨基酸兩嵌段共聚物的凝膠化，沒有研究聚氨基酸二 級結(jié)構(gòu)及其濃度對有機凝膠的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種聚氨基酸基三嵌段共聚 物凝膠的制備方法。本發(fā)明構(gòu)筑了不同拓撲結(jié)構(gòu)的對稱扇形-線形-扇形聚氨基酸 基三嵌段共聚物凝膠，可以方便地通過大分子的拓撲結(jié)構(gòu)和聚合物的支臂長度來 調(diào)節(jié)聚氨基酸凝膠的物化性能。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
本發(fā)明涉及一種聚氨基酸基三嵌段共聚物凝膠的制備方法，包括如下步驟 步驟一，采用點擊化學的方法，利用具有端炔基化聚酰胺-胺制備具有端胺
基的聚乙二醇大分子；
步驟二，利用步驟一所得的具有端胺基的聚乙二醇大分子引發(fā)Y-芐基-L-谷氨酸-N-羧基酸酐的開環(huán)聚合，制備聚(L-芐基-谷氨酸酯)-聚乙二醇-聚(L-芐基-谷氨酸酯)三嵌段共聚物；
步驟三，將步驟二得到的聚(L-芐基-谷氨酸酯)-聚乙二醇-聚(L-芐基-谷氨酸酯)三嵌段共聚物溶于甲苯中，加熱攪拌，然后降溫，靜置得凝膠。
步驟一中，所述具有端炔基化聚酰胺-胺具有的臂數(shù)為『個，其中111 = 0、 1、 2或3。
步驟三中，所述溶于甲苯具體為，將步驟二所得共聚物按0.2wrt 2wrt比 例溶于甲苯中。
步驟三中，所述溶于甲苯具體為，將步驟二所得共聚物按0. 5wt%、 0.6wt%、 lwty?；?wty。比例溶于甲苯中。
步驟三.中，所述降溫，降至溫度《5rc。
步驟三.中，所述降溫，降至溫度《48。C。
步驟三.中，所述降溫，降至溫度《47。C。
步驟三.中，所述降溫，降至溫度《46。C。
步驟三.中，所述降溫，降至溫度為22°C。
步驟三.中，所述加熱，加熱到溫度為90°C本發(fā)明利用具有"點擊"功能化并具有不同臂數(shù)(2m， m = 0， 1， 2， 3)的 端炔基化聚酰胺-胺(Dm)，采用"點擊"化學(Click Chemistry)的方法，得 到對稱的具有不同臂數(shù)端胺基的聚乙二醇大分子引發(fā)劑；然后，利用其引發(fā)Y-芐基-L-谷氨酸-N-羧基酸酐(BLG-NCA)的開環(huán)聚合，來合成不同代數(shù)并兼具對 稱結(jié)構(gòu)的聚(L-芐基-谷氨酸酯)-聚乙二醇-聚(L-芐基-谷氨酸酯) (Dm-PBLG-b-PEO-b-Dm-PBLG)三嵌段共聚物。所述的不同代數(shù)(零代、 一代、 二代、三代)相對應的共聚物支臂數(shù)分別為2、 4、 8、 16，其支臂長度通過引發(fā) 劑與BLG-NCA的投料比來控制。凝膠制備方法為，采用上述不同代數(shù)的三嵌段共 聚物，按不同的質(zhì)量分數(shù)(0.2wt% 2wt%)溶于甲苯中，攪拌，降溫，于恒溫條 件下靜置成凝膠。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果本發(fā)明利用點擊化學和開環(huán) 聚合，制備了兩端具有對稱聚氨基酸嵌段結(jié)構(gòu)的三嵌段共聚物，解決了僅能用線 型兩嵌段聚氨基酸共聚物來構(gòu)筑有機凝膠的局限性。本發(fā)明通過制備不同代數(shù)的 多臂拓撲結(jié)構(gòu)三嵌段共聚物，可以方便地通過聚合物的拓撲結(jié)構(gòu)來調(diào)節(jié)有機凝膠 的物化性能，解決了線型兩嵌段共聚物的凝膠性能難于調(diào)控的缺陷。本發(fā)明制備 的三嵌段共聚物具有多個端胺基，可以方便地對該共聚物進行端基功能化，解決 了線型兩嵌段共聚物難于進行功能化的缺陷。本發(fā)明構(gòu)筑了不同拓撲結(jié)構(gòu)的對稱 扇形-線形-扇形聚氨基酸基三嵌段共聚物凝膠，可以方便地通過大分子的拓撲結(jié) 構(gòu)和聚合物的支臂長度來調(diào)節(jié)聚氨基酸凝膠的物化性能；該凝膠體系具有熱力學 可逆性，為設(shè)計新型溫敏性聚氨基酸基共聚物凝膠體系提供了切實有效的途徑。


圖1為不同臂數(shù)嵌段共聚物有機凝膠成膠照片。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細說明本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案
為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于 下述的實施例。 實施例1
制備具有兩個臂的對稱聚氨基酸基三嵌段共聚物凝膠
步驟一，通過點擊化學方法，利用具有1 (2°)條臂的端炔基化聚酰胺-胺制
備具有對稱兩個臂數(shù)端胺基的聚乙二醇大分子，其具體實施歩驟為準確稱取兩端疊氮化的聚乙二醇(N3-PEG-N3) (lOOmg， 0.025rnrno1)加入到25mL茄型反應 瓶中，然后加入1. 2mL蒸餾過的DMF以及2 u L (0. 0098畫1) N， N, N， ， N， ， ， N'，-五甲基二乙烯三胺(PMDETA)，蓋好翻口塞，抽真空-通氮氣操作3次，然后迅 速加入1.4mg (0.0098mmol)溴化亞銅(CuBr)，再抽真空-通氮氣一次后，用 微量注射器迅速打入炔丙基胺(D。) (4tiL， 0.059mmol) ， 35"C反應24小時， 最終溶液直接沉降到20mL乙醚中，離心，干燥，得到99. 8mg具有對稱兩個臂數(shù) 端胺基的聚乙二醇大分子(D。-PEG-D。)，產(chǎn)率約97.17%。反應物體系的物質(zhì)的 量比例為[N廠PEG-N3] /[D。] /[CuBr] /[PMDETA] 二 1/2.4/0.4/0.4;
步驟二，以步驟一所得的聚乙二醇大分子作為引發(fā)劑，引發(fā)Y-芐基-L-谷 氨酸-N-羧基酸酐(BLG-NCA)的開環(huán)聚合，得到具有2個支臂的聚(L-芐基-谷 氨酸酯)-聚乙二醇-聚(L-芐基-谷氨酸酯)三嵌段共聚物，共聚物的支臂長度 為32個重復單元；
步驟三，將步驟二得到的三嵌段共聚物(DO-PBLG32-b-PEO-b-DO-PBLG32， 17.7 mg)加入到一個含有磁子的5mL容量瓶，再用lraL移液管移取lmL甲苯(866 mg) 加入到容量瓶中，此時聚合物的質(zhì)量分數(shù)為2wt%;將容量瓶轉(zhuǎn)移至溫度為90°C 的油浴中，緩慢攪拌確保溶液體系均勻混合，然后將油浴溫度降至22°C，于恒 溫條件下靜置12小時成膠(圖1中A圖所示)，從圖中可以看出，將樣品瓶倒 置后，體系能克服重力作用呈穩(wěn)定形態(tài)，證明了體系由溶液轉(zhuǎn)變成了有機凝膠。
實施例2
本實施例步驟同實施例1，不同之處在于，步驟三中，將油浴溫度降至46 °C。本實施例所得凝膠與圖1中A圖所示類似。 實施例3
本實施例步驟同實施例1，不同之處在于，步驟三中，將油浴溫度降至10 °C。本實施例所得凝膠與圖1中A圖所示類似。 實施例4
制備具有四個臂的對稱聚氨基酸基三嵌段共聚物凝膠
步驟一，通過點擊化學方法，利用具有2 (21)條臂的端炔基化聚酰胺-胺制 備具有對稱四個臂數(shù)端胺基的聚乙二醇大分子，其具體實施步驟為準確稱取兩 端疊氮化的聚乙二醇(N3-PEG-N3) (100mg， 0.025隨o1)加入到25mL茄型反應 瓶中，加入1. 2mL蒸餾過的DMF以及L (0. 0098鵬1) N， N, N， ， N' ， ， N，， -五甲基二乙烯三胺(PMDETA)，再加入具有2條臂的端炔基化聚酰胺-胺(DJ (16. 8mg， 0.059mmo1)。蓋好翻口塞，抽真空-通氮氣操作3次后，于35'C反應24小時， 最終溶液直接沉降到20mL乙醚中，離心，干燥，得到109mg具有對稱四個臂數(shù) 端胺基的聚乙二醇大分子(DrPEG-DJ ，產(chǎn)率約95.6%。反應物體系的物質(zhì)的量 比例為[N廠PEG-N3] /[DJ /[CuBr] /[PMDETA] = 1/2.4/0.4/0.4;
步驟二，以步驟一所得的聚乙二醇大分子作為引發(fā)劑，引發(fā)y-芐基-L-谷 氨酸-N-羧基酸酐(BLG-NCA)的開環(huán)聚合，得到具有4個支臂的聚(L-芐基-谷 氨酸酯)-聚乙二醇-聚(L-芐基-谷氨酸酯)三嵌段共聚物，共聚物的支臂長度 為28個重復單元；
步驟三，將步驟二所得的三嵌段共聚物(D卜PBLG28-b-PEO-b-D1-PBLG28， 8.8 mg)加入到一個含有磁子的5mL容量瓶，再用lmL移液管移取lmL甲苯(866 mg) 加入到容量瓶中，此時聚合物的質(zhì)量分數(shù)為lwt%;然后將容量瓶轉(zhuǎn)移至溫度為 9(TC油浴中，緩慢攪拌確保溶液體系均勻混合，然后將油浴溫度降至22°C，于 恒溫條件下靜置12小時成膠(圖1中B圖所示)。
實施例5
本實施例步驟同實施例4，不同之處在于，歩驟三中，將油浴溫度降至47 °C。本實施例所得凝膠與圖1中B圖所示類似。 實施例6
本實施例步驟同實施例4，不同之處在于，步驟三中，將油浴溫度降至9。C。 本實施例所得凝膠與圖1中B圖所示類似。 實施例7
制備具有八個臂的對稱聚氨基酸基三嵌段共聚物凝膠
步驟一，通過點擊化學方法制備具有對稱八個臂數(shù)端胺基的聚乙二醇大分 子；具體步驟同實施例2，不同之處在于本實施例步驟中加入4 (22)條臂的 端炔基化聚酰胺-胺代替實施例2中的2條臂的端炔基化聚酰胺-胺；
步驟二，以步驟一所得的聚乙二醇大分子作為引發(fā)劑，引發(fā)Y-芐基-L-谷 氨酸-N-羧基酸酐(BLG-NCA)的開環(huán)聚合，得到具有8個支臂的聚(L-芐基-谷 氨酸酯)-聚乙二醇-聚(L-芐基-谷氨酸酯)三嵌段共聚物，共聚物的支臂長度 為18個重復單元；
步驟三，將步驟二所得三嵌段共聚物(D2-PBLGfb-PEO-b-D2-PBLG18， 4. 4mg)加入到一個含有磁子的5mL容量瓶，再用lmL移液管移取lmL甲苯(866 mg)加 入到容量瓶中，此時聚合物的質(zhì)量分數(shù)為0.5wt%;然后將容量瓶轉(zhuǎn)移至溫度為 9(TC油浴中，緩慢攪拌確保溶液體系均勻混合，然后將油浴溫度降至22°C，于 恒溫條件下靜置12小時成膠(圖1中C圖所示)。 實施例8
本實施例步驟同實施例7,不同之處在于，步驟三中，將油浴溫度降至48 'C。本實施例所得凝膠與圖1中C圖所示類似。 實施例9
本實施例步驟同實施例7，不同之處在于，步驟三中，將油浴溫度降至8。C。 本實施例所得凝膠與圖1中C圖所示類似。 實施例10
制備具有十六個臂的對稱聚氨基酸基三嵌段共聚物凝膠
步驟一，通過點擊化學方法制備具有對稱十六個臂數(shù)端胺基的聚乙二醇大分 子；具體步驟同實施例2，不同之處在于本實施例步驟中加入8 (23)條臂的 端炔基化聚酰胺-胺代替實施例2中的2條臂的端炔基化聚酰胺-胺；
步驟二，以步驟一所得的聚乙二醇大分子作為引發(fā)劑，引發(fā)Y-芐基-L-谷 氨酸-N-羧基酸酐(BLG-NCA)的開環(huán)聚合，得到具有16個支臂的聚(L-芐基-谷氨酸酯)-聚乙二醇-聚(L-芐基-谷氨酸酯)三嵌段共聚物，共聚物的支臂長 度為16個重復單元；
步驟三，將步驟二所得三嵌段共聚物(D3-PBLG16-b-PEO-b-D3-PBLG16， 5. 5 mg) 加入到一個含有磁子的5mL容量瓶，再用lmL移液管移取lmL甲苯(866 mg)加 入到容量瓶中，此時聚合物的質(zhì)量分數(shù)為0.6wt%;然后將容量瓶轉(zhuǎn)移至溫度為 9(TC油浴中，緩慢攪拌確保溶液體系均勻混合，然后將油浴溫度降至22°C，于 恒溫條件下靜置12小時成膠(圖1中D圖所示)。
實施例11
本實施例步驟同實施例10，不同之處在于，步驟三中，將油浴溫度降至51 'C。本實施例所得凝膠與圖1中D圖所示類似。 實施例12
本實施例步驟同實施例10，不同之處在于，步驟三中，將油浴溫度降至7 'C。本實施例所得凝膠與圖1中D圖所示類似。
權(quán)利要求
1、一種聚氨基酸基三嵌段共聚物凝膠的制備方法，其特征在于，包括如下步驟步驟一，采用點擊化學的方法，利用具有端炔基化聚酰胺-胺制備具有端胺基的聚乙二醇大分子；步驟二，利用步驟一所得的具有端胺基的聚乙二醇大分子引發(fā)γ-芐基-L-谷氨酸-N-羧基酸酐的開環(huán)聚合，制備聚(L-芐基-谷氨酸酯)-聚乙二醇-聚(L-芐基-谷氨酸酯)三嵌段共聚物；步驟三，將步驟二得到的聚(L-芐基-谷氨酸酯)-聚乙二醇-聚(L-芐基-谷氨酸酯)三嵌段共聚物溶于甲苯中，加熱攪拌，然后降溫，靜置得凝膠。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚氨基酸基三嵌段共聚物凝膠的制備方法，其特 征是，步驟一中，所述具有端炔基化聚酰胺-胺具有的臂數(shù)為2"個，其中n^0、 1、 2或3。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚氨基酸基三嵌段共聚物凝膠的制備方法，其特 征是，步驟三中，所述溶于甲苯具體為，將步驟二所得共聚物按0.2wt% 2wt% 比例溶于甲苯中。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚氨基酸基三嵌段共聚物凝膠的制備方法，其特 征是，步驟三中，所述溶于甲苯具體為，將步驟二所得共聚物按0. 5wt%、 0. 6wt%、 lwt。/?；?wty。比例溶于甲苯中。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚氨基酸基三嵌段共聚物凝膠的制備方法，其特征是，步驟三中，所述降溫，降至溫度《5rc。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚氨基酸基三嵌段共聚物凝膠的制備方法，其特 征是，步驟三中，所述降溫，降至溫度《48。C。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚氨基酸基三嵌段共聚物凝膠的制備方法，其特 征是，步驟三中，所述降溫，降至溫度《47r。
8、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚氨基酸基三嵌段共聚物凝膠的制備方法，其特 征是，步驟三中，所述降溫，降至溫度《46。C。
9、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚氨基酸基三嵌段共聚物凝膠的制備方法，其特征是，步驟三中，所述降溫，降至溫度為22'C。
10、根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚氨基酸基三嵌段共聚物凝膠的制備方法，其特 征是，步驟三中，所述加熱，加熱到溫度為90。C。
全文摘要
一種化工技術(shù)領(lǐng)域的聚氨基酸基三嵌段共聚物凝膠的制備方法，包括如下步驟采用點擊化學的方法，利用具有端炔基化聚酰胺-胺制備具有端胺基的聚乙二醇大分子；利用步驟一所得的具有端胺基的聚乙二醇大分子引發(fā)γ-芐基-L-谷氨酸-N-羧基酸酐的開環(huán)聚合，制備聚(L-芐基-谷氨酸酯)-聚乙二醇-聚(L-芐基-谷氨酸酯)三嵌段共聚物；將步驟二得到的聚(L-芐基-谷氨酸酯)-聚乙二醇-聚(L-芐基-谷氨酸酯)三嵌段共聚物溶于甲苯中，加熱攪拌，然后降溫，靜置得凝膠。本發(fā)明構(gòu)筑了不同拓撲結(jié)構(gòu)的對稱扇形-線形-扇形聚氨基酸基三嵌段共聚物凝膠，可以方便地通過大分子的拓撲結(jié)構(gòu)和聚合物的支臂長度來調(diào)節(jié)聚氨基酸凝膠的物化性能。
文檔編號C08G69/40GK101619132SQ20091005633
公開日2010年1月6日 申請日期2009年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月13日
發(fā)明者董常明, 怡 陳 申請人:上海交通大學