專利名稱：一種溫度響應三維有序大孔控制釋放材料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的方案涉及高分子材料，具體是涉及一種溫度響應三維有序大孔控制釋放 材料。
背景技術：
目前，利用有機高分子聚合物作為活性制劑的載體或介質，制成緩釋劑是高分子 科學領域中的一個研究熱點，實現活性制劑的可控釋放，在醫(yī)藥、農藥、生物工程等領域 得到了廣泛的研究和應用(Yang Q, Wang S C, Fan P W, et al. pH-Responsive Carrier System Based on Carboxylic Acid Modified Mesoporous Silica and Polyelectrolyte for Drug Delivery. Chem. Mater.，2005，17 :5999-6003)?？煽蒯尫攀侵阁w系內的活性制 劑可按預先設定的速度釋放到周圍環(huán)境中去，從而在某段時間內，在特定的區(qū)域，活性制劑 的濃度可以保持在某個事先設定的范圍內(Reineccius G A. Carbonhydrates for Flavor Encapulation. Food Technology, 1991,45(3) :144-149)。要獲得理想的釋放行為，要求作 為載體的材料具有適當的物理化學性能，能對環(huán)境產生一定的響應，具有生物相容性等。Ishika ^ (Ishika L, Wang X J, Paul W B. Temperature-controlled Flow Switching in Nanocapillary Array Membranes Mediated by Poly(N-isopropylacrylamide)Polymer Brushes Grafted by Atom Transfer Radical Polymerization. Langmuir 2007,23 :305-311)在涂金后的多孔聚碳酸酯納米膜表面通過 ATRP反應接枝聚N-異丙基丙烯酰胺分子刷，制備出具了有溫度響應性的多孔聚碳酸酯納 米膜，并使用異硫氰酸熒光素標記的右旋糖酐作為探針對該膜的溫度響應性能進行了表 征。Xu 等人(Xu Y L, Shi L Q, Ma R J. Synthesis and micellization of thermo-and pH-responsive block copolymer of poly(N-isopropylacrylamide)-block-poly (4 -vinylpyridine). Polymer, 2007,48 :1711-1717)通過(ATRP)方法合成了分子量可控 且分布較窄的雙親水性嵌段共聚物聚(N-異丙基丙烯酰胺)-b-聚乙烯基吡啶) (PNIPAAm-6-P4VP)和乙二醇_b_聚乙烯基吡啶)(PEG_b_P4VP)，利用硫酸根誘導聚 (N-異丙基丙烯酰胺)-b-聚乙烯基吡啶)(PNIPAAm-b-P4VP)和聚乙二醇_b_聚乙 烯基吡啶)(PEG-b-P4VP)的混合物在水溶液中自組裝，制備了以P4VP嵌段為核、以PEG/ PNIPAAm為混合殼的復合膠束。將膠束溶液的溫度到PNIPAAm嵌段的LCST以上誘導混合 殼發(fā)生相分離，得到了具有核-殼-冠狀結構的膠束。研究了混合殼組成不同的復合膠束 的表面形態(tài)。PNIPAAm嵌段塌縮后的形態(tài)與PNIPAAm和PEG在混合殼中的相對含量有關。 這種表面帶有通道結構的膠束將對促進嵌段共聚物膠束在藥物控制釋放領域中的應用具 有重要價值。崔瑩等人(崔瑩，朱振中，董偉.聚N-異丙基丙烯酰胺硅膠鍵合固定相的應 用.理化檢驗(化學分冊)，2010，46 (7) =756-759)采用N-異丙基丙烯酰胺制備了聚N-異 丙基丙烯酰胺硅膠鍵合固定相。試驗將聚N-異丙基丙烯酰胺硅膠鍵合固定相應用于堿性 物質和酯類物質的分離，各組分實現了基線分離，且色譜峰形對稱；并利用聚N-異丙基丙 烯酰胺硅膠鍵合固定相，在甲醇-水(30+70)混合液為流動相，28 32°C時發(fā)生了相轉變，由親水性構象轉變?yōu)槭杷詷嬒蟮臏孛籼匦?，可將其用于兩種極性差異較大的極性化 合物分析中。溫敏特性N-異丙基丙烯酰胺具有良好的雙親性，即N-異丙基丙烯酰胺分子 中同時具有親水性的酰胺基和疏水性的異丙基；另一方面，它的聚合物，聚N-異丙基丙烯 酰胺(PNIPAAm)無論是以何種結構形式存在，都具有良好的溫度響應性(Xie Z Y，Chen N C, Liu C S.Synthesis and Characterization of Ethylenediamine Tetraacetic Acid Tetrasodium Salt Loaded in Microcapsules with Slow Release Properties. Chinese Journal of Chemical Engineering, 2010,18(1) :149-155)。在 32°C 附近一個狹窄的溫度 范圍內，當發(fā)生較小的溫度變化時，會發(fā)生相轉變行為，由親水性構象轉變?yōu)槭杷詷嬒蟆?正是由于這兩種構象間隨溫度的變化而產生的可逆轉變，導致了不同的色譜分離機制。三維有序大孑L材料(3D0M 材料，Three-dimensionalIy Ordered Macroporous Materials)孔結構在三維空間有序排列，每一個球孔與周圍的十二個孔通過孔窗相互連 通，具有均勻的大孔孔道且孔徑在50nm以上(最大可達幾個微米)，具有較高的孔體積， 可用于大分子的催化、過濾和分離，彌補了小孔結構分子篩和介孔材料難以讓大分子進入 空腔的缺點。通過可控/活性聚合方法的發(fā)現和實施，使設計合成各種新型的、具有刺激 響應性的共聚物成為高分子合成領域研究的熱點之一。通過ATRP反應后功能化的方法在 3D0M材料表面接枝功能性聚合物鏈段，“graft-from”方法(Balachandra A M，Baker GL, Bruening M L. Journal of Membrane Science，2003，227 1)制備聚合物過程中，溶液中的 單體小分子在固定在材料表面的引發(fā)劑的作用下引發(fā)聚合，采用這種接枝方法得到的接枝 層具有較高接枝密度，且接枝鏈長度容易控制的優(yōu)點。然而，目前文獻中還沒有利用在有序大孔材料孔壁接枝響應性聚合物鏈段從而制 備具有響應性控制釋放材料的研究報道，因此，本發(fā)明通過結合三維有序大孔聚合物材料 的優(yōu)點，提供了一種新型具有溫度響應性控制釋放材料。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是針對當前技術存在由于介孔材料孔容較低、膠囊 存在不易克服的突釋效應等的不足，本發(fā)明提供了一種全新的基于三維有序大孔材料的溫 度響應控制釋放材料，具有孔容量高、緩釋的特點。本發(fā)明解決該技術問題所采用的技術方案是一種溫度響應三維有序大孔控制釋放材料，該材料的大孔和連通窗口孔徑均一， 大孔孔徑為100 lOOOnm，連通窗口尺寸為40 120nm，孔容為1. 3 2. 8cm7g，其基質為 具有相互連通窗口的單分散三維有序大孔交聯聚苯乙烯，在基質上通過原子轉移自由基活 性“可控”接枝聚合方法引入具有溫度響應性的聚合物鏈段，利用溫度響應性的聚合物鏈段 在不同溫度下的伸展-卷曲作用實現對大孔之間連通窗口的開關控制在t = 25°C時，大 分子鏈呈伸展狀態(tài)，孔窗關閉；隨著溫度的升高，大分子鏈逐漸收縮，，孔窗逐漸打開，在t =50°C時，大分子鏈采取蜷曲的構象，孔窗及大孔壁厚減小20 60nm，孔窗完全打開，進而 達到對填充包容物質的可控釋放的作用。所述的溫度響應三維有序大孔控制釋放材料的制備方法，包括以下步驟(1)膠體晶模板的制備室溫下，在三口瓶中，依次加入質量百分比濃度為25%的氨水、無水乙醇、蒸餾水和正硅酸乙酯，質量比為質量百分比濃度為25%的氨水無水乙醇蒸餾水正硅酸乙酯 =11 70 6.2 3，攪拌至混合液呈均一、穩(wěn)定狀懸濁液，補加相同質量配比的等量的氨 水、無水乙醇、蒸餾水和正硅酸乙酯，重復1 4次，將所得懸濁液倒入燒杯中，室溫下靜止 使溶劑自然揮發(fā)完全，然后將制備的二氧化硅膠體晶模板置于甘鍋中，在馬沸爐中于400°C 下燒結5小時后，緩慢降溫至室溫，即得到平均粒徑為130 1300nm的二氧化硅微球相互 粘連的膠體晶模板。(2)三維有序大孔交聯聚苯乙烯材料的制備在無水無氧條件下，向兩口瓶中加入步驟(1)所制備的二氧化硅膠體晶模板，在 氬氣保護下加入苯乙烯單體、二乙烯基苯交聯劑、引發(fā)劑使之浸沒模板，體積比為二乙烯基 苯苯乙烯=1 1 8，引發(fā)劑占總質量的0.1 15%，攪拌均勻后，浸泡0.5 2小時， 80°C下聚合20 32小時，剝離模板表面的聚苯乙烯，即得到三維有序大孔交聯聚苯乙烯/ 二氧化硅復合物；將復合物置于質量百分比濃度為40%氫氟酸中，超聲分散10 60分鐘 后，浸泡6 15小時，而后反復水洗至中性，80°C下真空干燥20 28小時，即得到孔徑范 圍為100 IOOOnm的三維有序大孔交聯聚苯乙烯材料(3D0M CLPS)。(3)具有溫度響應性聚合物鏈段的接枝將氯原子引發(fā)劑錨定在三維有序大孔交聯聚苯乙烯材料孔壁表面在無水無氧條 件下將質量配比為氯化鋅氯甲醚=1 20 60的混合液加入負壓狀態(tài)下裝有三維有序 大孔交聯聚苯乙烯材料的反應器中至浸沒材料，在35°C條件下攪拌反應22 30小時后， 用無水乙醇進行抽提6 15小時，烘干后得到氯甲基化的三維有序大孔交聯聚苯乙烯材料 (氯甲基化3D0M CLPS)。然后采用原子轉移自由基聚合(ATRP)方法在制備的氯甲基化的三維有序大孔交 聯聚苯乙烯材料孔壁接枝溫度響應性聚合物鏈在無水無氧條件下，向兩口瓶中依次加入 氯化亞銅、功能單體、環(huán)己酮和五甲基二乙烯三胺，攪拌至充分溶解后，將混合液抽出，迅速 注入負壓狀態(tài)下盛有氯甲基化的三維有序大孔交聯聚苯乙烯材料的兩口瓶中，其中質量配 比為氯甲基化3D0M CLPS 氯化亞銅功能單體環(huán)己酮五甲基二乙烯三胺=1 1 6 20 60 1 5 1 5 ；在65 90°C下反應16 32小時，將得產物用四氫呋喃 抽提28 32小時后，再在60°C下真空干燥20 28小時，最終制得孔壁表面接枝具有溫 度響應性聚合物鏈段的三維有序大孔交聯聚苯乙烯材料(3D0M CLPS-g-PNIPAAm或3D0M CLPS-g-PDMAA)。所述的步驟O)中的引發(fā)劑為偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、過氧化二苯甲酰、過 氧化十二酰、過氧化二碳酸二異丙酯或過氧化苯甲酸特丁酯。所述步驟(3)中的功能單體為N-異丙基丙烯酰胺或聚N，N- 二甲基丙烯酰胺。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明所提出的一種新的溫度響應可控釋放材料是基于對 三維有序大孔交聯聚苯乙烯大孔之間連通窗口的開關控制，因此其具備有序大孔材料本身 的特點將其應用到可控釋放領域，例如孔容積大，可達到1. 3 2. 8cm7g，可儲存較多的釋 放材料；其次，利用三維有序大孔聚合物作為基質可在其孔壁引入較多的原子轉移自由基 接枝聚合引發(fā)劑活性點，這樣可得到較高的接枝密度，更好的對內容物進行可控釋放；此 外，由于有序大孔本身具有尺寸均一的大孔和連通窗口，結合原子轉移自由基活性“可控” 接枝聚合方法，一方面，可控制接枝鏈段的長度，控制開關的大?。涣硪环矫?，使引入的具有開關效應的聚合物鏈段能夠對近乎所有連通窗口達到開關控制，在不同溫度條件下聚合物 鏈段卷曲、伸展程度不同，因此通過控制溫度最終實現對孔“開-關”的控制，從而起到了很 好的閾流作用。聚N-異丙基丙烯酰胺(POTPAAm)大分子鏈上同時具有親水性的酰胺基和疏 水性的異丙基，最低臨界溶解溫度(LCST)為32°C。當溫度低于32°C (LCST)時，在最低臨界 溶解溫度(LCST)以下聚合物大分子鏈之間有較強的氫鍵締合，聚合物具有良好的親水性， 大分子鏈呈伸展狀態(tài)，孔窗關閉；當溫度高于32°C (LCST)時，因PNIPPAm與水分子間的氫 鍵被破壞，大分子鏈逐漸收縮，分子鏈采取蜷曲的構象，孔窗及大孔壁厚減小20 60nm，孔 窗打開。因此該種材料可在生物醫(yī)學、藥物控釋體系、活性酶及催化劑的緩釋-包埋等可控 釋放領域具有廣泛的應用價值。


圖1為實施例1中平均孔徑為500nm的3D0M CLPS材料接枝聚N-異丙基丙烯酰 胺鏈段后，得到的具有溫度響應性3D0M CLPS-g-PNIPAAm材料在不同溫度下的掃描電鏡照 片。(a)t = 25°C, (b)t = 50°C。 圖2為實施例2中平均孔徑為800nm的3D0M CLPS材料接枝聚N，N- 二甲基丙烯 酰胺鏈段后，得到的具有溫度響應性3D0M CLPS-g-PDMAA材料在不同溫度下的掃描電鏡照 片。(a)t = 25°C, (b)t = 50°C。圖3為實施例1中平均孔徑為500nm的3D0M CLPS材料接枝聚N-異丙基丙烯酰 胺鏈段后，得到的具有溫度響應性3D0M CLPS-g-PNIPAAm和磺化反應親水處理的3D0M CLPS 材料在不同溫度下對溴酚藍的累積釋放曲線。
具體實施例方式實施例1平均孔徑為500nm的3D0M CLPS材料接枝聚鏈段后得到的具有響應性 3D0MCLPS-g-PNIPAAm 材料的制備。(1)平均粒徑為660nm的膠體晶模板的制備室溫下，在三口瓶中，依次加入質量分別為Ilg質量百分比濃度為25%的氨水、 70g無水乙醇、6. 2g蒸餾水、3g正硅酸乙酯。攪拌至混合液呈均一、穩(wěn)定狀懸濁液，補加相同 質量配比的等量的氨水、無水乙醇、蒸餾水和正硅酸乙酯，重復2次，將所得懸濁液倒入燒 杯中，室溫下靜止使溶劑自然揮發(fā)完全，得到二氧化硅膠體晶模板，將其置于甘鍋中，在馬 沸爐中于400°C下燒結5小時后，緩慢降溫至室溫，即得到平均粒徑為660nm的二氧化硅微 球相互粘連的膠體晶模板；(2)平均孔徑為500nm三維有序大孔交聯聚苯乙烯材料的制備在無水無氧條件下，向兩口瓶中加入步驟(1)所制備的二氧化硅微球相互粘連的 膠體晶模板，在氬氣保護下加入注入體積為5ml(4. 5g)苯乙烯單體、Iml (0. 9g) 二乙烯基苯 交聯劑、0. 05g偶氮二異丁腈引發(fā)劑，攪拌均勻后，浸泡2小時，80°C下聚合觀小時，剝離 模板表面的聚苯乙烯，即得到三維有序大孔交聯聚苯乙烯/ 二氧化硅復合物；將復合物置 于質量百分比濃度為40%氫氟酸中，超聲分散50分鐘后，浸泡9小時，而后反復水洗至中 性，80°C下真空干燥21小時，即得到平均孔徑為500nm的三維有序大孔交聯聚苯乙烯材料(3D0M CLPS)。(3)具有溫度響應性聚合物鏈段的接枝利用氯甲基化反應，將氯原子引發(fā)劑錨定在三維有序大孔交聯聚苯乙烯材料孔壁 表面。無水無氧條件下在裝有三維有序大孔交聯聚苯乙烯材料的真空狀態(tài)下(本發(fā)明所述 的真空、負壓狀態(tài)均為真空度為-0. IMpa，其它實施例同)的反應器中，依次加入Ig氯化 鋅、40g氯甲醚，在35°C條件下攪拌反應觀小時后，用無水乙醇進行抽提15小時，烘干后得 到氯甲基化的三維有序大孔交聯聚苯乙烯材料(氯甲基化3D0M CLPS)。然后，采用原子轉移自由基聚合(ATRP)方法在氯甲基化的三維有序大孔交聯聚 苯乙烯材料孔壁接枝N-異丙基丙烯酰胺(NIPAAm)聚合物鏈在無水無氧條件下，向兩口瓶 中依次加入Ig氯化亞銅、40g N-異丙基丙烯酰胺單體、3g環(huán)己酮、Ig五甲基二乙烯三胺，攪 拌至充分溶解后，將混合液抽出，迅速注入真空狀態(tài)下盛有Ig氯甲基化的三維有序大孔交 聯聚苯乙烯材料的兩口瓶中。在65°C下反應16小時，將得產物用四氫呋喃抽提觀小時后， 再在60°C下真空干燥沈小時，最終制得孔壁表面接枝N-異丙基丙烯酰胺聚合物鏈的三維 有序大孔交聯聚苯乙烯材料(3D0M CLPS-g-PNIPAAm)。將制得的具有溫度響應性3D0M CLPS-g-PNIPAAm材料在不同溫度下干燥，見附圖 1，圖1中可以看出，所得到的平均孔徑為500nm的具有響應性3D0M CLPS-g-PNIPAAm材料 大孔及孔窗直徑有明顯變化，隨溫度的升高，大孔及孔窗直徑逐漸增大，實現了其由“關”到 “開”的過程。在溫度低于32°C (LCST)即t = 25°C時，在最低臨界溶解溫度(LCST)以下聚 合物大分子鏈之間有較強的氫鍵締合，聚合物具有良好的親水性，大分子鏈呈伸展狀態(tài)，孔 窗關閉；當溫度高于32°C (LCST)即t = 50°C時，因PNIPPAm與水分子間的氫鍵被破壞，大 分子鏈逐漸收縮，分子鏈采取蜷曲的構象，孔窗及大孔壁厚減小30nm，孔窗打開。實施例2平均孔徑為SOOnm的3D0M CLPS材料接枝聚N，N- 二甲基丙烯酰胺鏈段后得到的 具有溫度響應性3D0M CLPS-g-PDMAA材料的制備(1)平均粒徑為IlOOnm的膠體晶模板的制備平均粒徑為IlOOnm的膠體晶模板的制備方法其它步驟同實施例1(1)，變化的為 重復次數為3次，即得到平均粒徑為IlOOnm的二氧化硅微球相互粘連的膠體晶模板；(2)平均孔徑為SOOnm三維有序大孔交聯聚苯乙烯材料的制備平均孔徑為SOOnm三維有序大孔交聯聚苯乙烯材料的制備方法其它步驟同實施 例K2)，調整的為加入體積為6ml(5. 5g)苯乙烯單體、Iml (0. 9g) 二乙烯基苯交聯劑、0. 06g 偶氮二異丁腈引發(fā)劑，浸泡1. 5小時，80°C下聚合時間為32小時，剝離模板表面的聚苯乙 烯，即得到三維有序大孔交聯聚苯乙烯/ 二氧化硅復合物；將復合物置于質量百分比濃度 為40%氫氟酸中，超聲分散60分鐘后，浸泡12小時，而后反復水洗至中性，80°C下真空干燥 22小時，即得到平均孔徑為SOOnm的三維有序大孔交聯聚苯乙烯材料(3D0M CLPS)。(3)具有溫度響應性聚合物鏈段的接枝利用氯甲基化反應，將氯原子引發(fā)劑錨定在三維有序大孔交聯聚苯乙烯材料孔壁 表面其它步驟同實施例1(3)，調整的為加入質量分別為Ig氯化鋅、50g氯甲醚，在35°C條件 下攪拌反應23小時后，用無水乙醇進行抽提8小時，烘干后得到氯甲基化的三維有序大孔 交聯聚苯乙烯材料(氯甲基化3D0M CLPS)。
采用原子轉移自由基聚合(ATRP)方法在氯甲基化的三維有序大孔交聯聚苯乙烯 材料孔壁接枝N，N-二甲基丙烯酰胺(PDMAA)聚合物鏈在無水無氧條件下，向兩口瓶中依 次加入Ig氯化亞銅、50g N, N-二甲基丙烯酰胺單體、4g環(huán)己酮、2g五甲基二乙烯三胺，攪 拌至充分溶解后，將混合液抽出，迅速注入真空狀態(tài)下盛有Ig氯甲基化的三維有序大孔交 聯聚苯乙烯材料的兩口瓶中。在75°C下反應沈小時，將得產物用四氫呋喃抽提30小時后， 再在60°C下真空干燥25小時，最終制得孔壁表面接枝N，N- 二甲基丙烯酰胺聚合物鏈的三 維有序大孔交聯聚苯乙烯材料(3D0M CLPS-g-PDMAA)。將制得的具有溫度響應性3D0M CLPS-g-PDMAA材料在不同溫度下干燥，見附圖2， 圖2中可以看出，所得到的平均孔徑為800nm的具有響應性3D0M CLPS-g-PDMAA材料大孔 及孔窗直徑有明顯變化，隨溫度的升高，大孔及孔窗直徑逐漸增大，實現了其由“關”到“開” 的過程。在溫度低于32°C (LCST)即t = 25°C時，在最低臨界溶解溫度(LCST)以下聚合物 大分子鏈之間有較強的氫鍵締合，聚合物具有良好的親水性，大分子鏈呈伸展狀態(tài)，孔窗關 閉；當溫度高于32°C (LCST)即t = 50°C時，因PDMAA與水分子間的氫鍵被破壞，大分子鏈 逐漸收縮，分子鏈采取蜷曲的構象，孔窗及大孔壁厚減小50nm，孔窗打開。實施例3平均孔徑為800nm的3D0M CLPS材料接枝聚鏈段后得到的具有響應性 3D0MCLPS-g-PNIPAAm 材料的制備。(1)平均粒徑為IlOOnm的膠體晶模板的制備平均粒徑為IlOOnm的膠體晶模板的制備方法步驟同實施例2 (1)。(2)平均孔徑為SOOnm三維有序大孔交聯聚苯乙烯材料的制備平均孔徑為SOOnm三維有序大孔交聯聚苯乙烯材料的制備方法步驟同實施例 2(2)。(3)具有溫度響應性聚合物鏈段的接枝利用氯甲基化反應，將氯原子引發(fā)劑錨定在三維有序大孔交聯聚苯乙烯材料孔壁 表面。無水無氧條件下在裝有三維有序大孔交聯聚苯乙烯材料的真空狀態(tài)下的反應器中， 依次加入質量分別為Ig氯化鋅、42g氯甲醚，在35°C條件下攪拌反應23小時后，用無水乙 醇進行抽提14小時，烘干后得到氯甲基化的三維有序大孔交聯聚苯乙烯材料。然后，采用原子轉移自由基聚合(ATRP)方法在氯甲基化的三維有序大孔交聯聚 苯乙烯材料孔壁接枝N-異丙基丙烯酰胺(NIPAAm)聚合物鏈。在無水無氧條件下，向兩口 瓶中依次加入Ig氯化亞銅、44g N-異丙基丙烯酰胺單體、知環(huán)己酮、2g五甲基二乙烯三胺， 攪拌至充分溶解后，將混合液抽出，迅速注入真空狀態(tài)下(真空度為-0. IMpa)盛有Ig氯甲 基化的三維有序大孔交聯聚苯乙烯材料的兩口瓶中。在75°C下反應沈小時，將得產物用四 氫呋喃抽提25小時后，再在60°C下真空干燥21小時，最終制得孔壁表面接枝N-異丙基丙 烯酰胺聚合物鏈的三維有序大孔交聯聚苯乙烯材料(3D0M CLPS-g-PNIPAAm)。實施例4平均孔徑為500nm的3D0M CLPS材料接枝聚N，N- 二甲基丙烯酰胺鏈段后得到的 具有溫度響應性3D0M CLPS-g-PDMAA材料的制備。(1)平均粒徑為660nm的膠體晶模板的制備平均粒徑為660nm的膠體晶模板的制備方法步驟同實施例1 (1)。
(2)平均孔徑為500nm三維有序大孔交聯聚苯乙烯材料的制備平均孔徑為500nm三維有序大孔交聯聚苯乙烯材料的制備方法步驟同實施例 1⑵。(3)具有溫度響應性聚合物鏈段的接枝利用氯甲基化反應，將氯原子引發(fā)劑錨定在三維有序大孔交聯聚苯乙烯材料孔壁 表面，采用原子轉移自由基聚合(ATRP)方法在氯甲基化的三維有序大孔交聯聚苯乙烯材 料孔壁接枝N，N- 二甲基丙烯酰胺聚合物鏈步驟同實施例2 (3)。采用原子轉移自由基聚合(ATRP)方法在氯甲基化的三維有序大孔交聯聚苯乙烯 材料孔壁接枝N，N-二甲基丙烯酰胺(PDMAA)聚合物鏈。在無水無氧條件下，向兩口瓶中依 次加入Ig氯化亞銅、55gN，N-二甲基丙烯酰胺單體、5g環(huán)己酮、3g五甲基二乙烯三胺，攪拌 至充分溶解后，將混合液抽出，迅速注入真空狀態(tài)下盛有Ig氯甲基化的三維有序大孔交聯 聚苯乙烯材料的兩口瓶中。在70°C下反應30小時，將得產物用四氫呋喃抽提31小時后，再 在60°C下真空干燥27小時，最終制得孔壁表面接枝N，N- 二甲基丙烯酰胺聚合物鏈的三維 有序大孔交聯聚苯乙烯材料(3D0M CLPS-g-PDMAA)。實施例5平均孔徑為800nm的3D0M CLPS材料接枝聚鏈段后得到的具有響應性3D0M CLPS-g-PNIPAAm材料的制備。(1)平均粒徑為IlOOnm的膠體晶模板的制備平均粒徑為IlOOnm的膠體晶模板的制備方法步驟同實施例2 (1)。(2)平均孔徑為SOOnm三維有序大孔交聯聚苯乙烯材料的制備平均孔徑為SOOnm三維有序大孔交聯聚苯乙烯材料的制備方法其它步驟同實施 例2 )，調整的為引發(fā)劑改用過氧化二苯甲酰。(3)具有溫度響應性聚合物鏈段的接枝利用氯甲基化反應，將氯原子引發(fā)劑錨定在三維有序大孔交聯聚苯乙烯材料孔壁 表面，采用原子轉移自由基聚合(ATRP)方法在氯甲基化的三維有序大孔交聯聚苯乙烯材 料孔壁接枝N-異丙基丙烯酰胺聚合物鏈步驟同實施例1 C3)。最終制得孔壁表面接枝N-異 丙基丙烯酰胺聚合物鏈的三維有序大孔交聯聚苯乙烯材料(3D0M CLPS-g-PNIPAAm)。實施例6平均孔徑為500nm的3D0M CLPS材料接枝聚N，N- 二甲基丙烯酰胺鏈段后得到的 具有溫度響應性3D0M CLPS-g-PDMAA材料的制備。(1)平均粒徑為660nm的膠體晶模板的制備平均粒徑為660nm的膠體晶模板的制備方法步驟同實施例1 (1)。(2)平均孔徑為500nm三維有序大孔交聯聚苯乙烯材料的制備平均孔徑為500nm三維有序大孔交聯聚苯乙烯材料的制備方法其它步驟同實施 例1 O)，調整的為引發(fā)劑改用為過氧化苯甲酸特丁酯。(3)具有溫度響應性聚合物鏈段的接枝利用氯甲基化反應，將氯原子引發(fā)劑錨定在三維有序大孔交聯聚苯乙烯材料孔壁 表面，采用原子轉移自由基聚合(ATRP)方法在氯甲基化的三維有序大孔交聯聚苯乙烯材 料孔壁接枝N，N-二甲基丙烯酰胺聚合物鏈步驟同實施例2 C3)。最終制得孔壁表面接枝N，N-二甲基丙烯酰胺聚合物鏈的三維有序大孔交聯聚苯乙烯材料(3D0M CLPS-g-PDMAA)。圖3為實施例1所制備的具有溫度響應性3D0M CLPS-g-PNIPAAm材料和磺化反應 親水處理的3D0M CLPS材料在不同溫度下對溴酚藍的累積釋放曲線。由圖3可以看出溫 度響應性材料在50°C下模擬可控釋放時吸光度的變化速率大于在25°C下吸光度的變化速 率。聚N-異丙基丙烯酰胺(POTPAAm)大分子鏈上同時具有親水性的酰胺基和疏水性的異 丙基，最低臨界溶解溫度(LCST)為32°C。在溫度低于32°C (LCST)即t = 25°C時，在最低 臨界溶解溫度(LCST)以下聚合物大分子鏈之間有較強的氫鍵締合，聚合物具有良好的親 水性，大分子鏈呈伸展狀態(tài)，孔窗關閉，孔材料內填充的指示劑釋放速度相對較慢；當溫度 高于32°C (LCST)即t = 50°C時，因PNIPPAm與水分子間的氫鍵被破壞，大分子鏈逐漸收縮， 分子鏈采取蜷曲的構象，孔窗及大孔壁厚減小30nm，孔窗打開，孔材料內填充的指示劑快速 釋放。溫度響應性3D0M材料在溫度高于LCST即t = 50°C時材料的釋放程度及釋放速度 均較大。我們將3D0MCLPS材料磺化反應親水處理后，在不同溫度下模擬可控釋放，孔材料 內填充的指示劑釋放程度及釋放速度基本相同。由此說明，接枝溫度響應性官能基團聚合 物鏈段的三維有序大孔材料對填充物具有溫度可控釋放的特性。因此該種材料可在生物醫(yī) 學、藥物控釋體系、活性酶及催化劑的緩釋-包埋等可控釋放領域具有廣泛的應用價值。利用單分散三維有序大孔材料孔徑及連通窗口尺寸均一特點，將氯原子引發(fā)劑錨 定在三維有序大孔交聯聚苯乙烯材料孔壁表面，然后采用原子轉移自由基活性“可控”接枝 聚合(ATRP)方法在3D0M CLPS孔壁接枝具有溫度響應性的聚N-烷基(甲基)丙烯酰胺聚 合物鏈段，通過對接枝反應時間的控制實現對接枝鏈長度的控制，最終制得孔壁表面接枝 具有溫度響應性聚合物鏈段的三維有序大孔交聯聚苯乙烯材料。利用其在不同溫度下的伸 展-卷曲作用實現對大孔之間連通窗口的開關控制，進而達到對填充包容物質的可控釋放 的作用。
權利要求
1.一種溫度響應三維有序大孔控制釋放材料，其特征為該材料的大孔和連通窗口孔徑 均一,大孔孔徑為100 IOOOnm,連通窗口尺寸為40 120nm,孔容為1. 3 2. 8cm3/g，其 基質為具有相互連通窗口的單分散三維有序大孔交聯聚苯乙烯，在基質上通過原子轉移自 由基活性“可控”接枝聚合方法引入具有溫度響應性的聚合物鏈段，利用溫度響應性的聚合 物鏈段在不同溫度下的伸展-卷曲作用實現對大孔之間連通窗口的開關控制在t = 250C 時，大分子鏈呈伸展狀態(tài)，孔窗關閉；隨著溫度的升高，大分子鏈逐漸收縮，，孔窗逐漸打開， 在t = 50°C時，大分子鏈采取蜷曲的構象，孔窗及大孔壁厚減小20 60nm，孔窗完全打開， 進而達到對填充包容物質的可控釋放的作用。
2.如權利要求1所述的溫度響應三維有序大孔控制釋放材料的制備方法，其特征為包 括以下步驟(1)膠體晶模板的制備室溫下，在三口瓶中，依次加入質量百分比濃度為25%的氨水、無水乙醇、蒸餾水和正 硅酸乙酯，質量比為質量百分比濃度為25%的氨水無水乙醇蒸餾水正硅酸乙酯= 11 70 6.2 3，攪拌至混合液呈均一、穩(wěn)定狀懸濁液，補加相同質量配比的等量的氨 水、無水乙醇、蒸餾水和正硅酸乙酯，重復1 4次，將所得懸濁液倒入燒杯中，室溫下靜止 使溶劑自然揮發(fā)完全，然后將制備的二氧化硅膠體晶模板置于甘鍋中，在馬沸爐中于400°C 下燒結5小時后，緩慢降溫至室溫，即得到平均粒徑為130 1300nm的二氧化硅微球相互 粘連的膠體晶模板；(2)三維有序大孔交聯聚苯乙烯材料的制備在無水無氧條件下，向兩口瓶中加入步驟(1)所制備的二氧化硅膠體晶模板，在氬氣 保護下加入苯乙烯單體、二乙烯基苯交聯劑、引發(fā)劑使之浸沒模板，體積比為二乙烯基苯 苯乙烯=1 1 8，引發(fā)劑占總質量的0.1 15%，攪拌均勻后，浸泡0.5 2小時，80°C 下聚合20 32小時，剝離模板表面的聚苯乙烯，即得到三維有序大孔交聯聚苯乙烯/ 二氧 化硅復合物；將復合物置于質量百分比濃度為40%氫氟酸中，超聲分散10 60分鐘后，浸 泡6 15小時，而后反復水洗至中性，80°C下真空干燥20 28小時，即得到孔徑范圍為 100 IOOOnm的三維有序大孔交聯聚苯乙烯材料(3D0M CLPS)；(3)具有溫度響應性聚合物鏈段的接枝將氯原子引發(fā)劑錨定在三維有序大孔交聯聚苯乙烯材料孔壁表面在無水無氧條件下 將質量配比為氯化鋅氯甲醚=1 20 60的混合液加入負壓狀態(tài)下裝有三維有序大孔 交聯聚苯乙烯材料的反應器中至浸沒材料，在35°C條件下攪拌反應22 30小時后，用無水 乙醇進行抽提6 15小時，烘干后得到氯甲基化的三維有序大孔交聯聚苯乙烯材料(氯甲 基化 3D0M CLPS).；然后采用原子轉移自由基聚合(ATRP)方法在制備的氯甲基化的三維有序大孔交聯 聚苯乙烯材料孔壁接枝溫度響應性聚合物鏈在無水無氧條件下，向兩口瓶中依次加入氯 化亞銅、功能單體、環(huán)己酮和五甲基二乙烯三胺，攪拌至充分溶解后，將混合液抽出，迅速注 入負壓狀態(tài)下盛有氯甲基化的三維有序大孔交聯聚苯乙烯材料的兩口瓶中，其中質量配比 為氯甲基化3D0M CLPS 氯化亞銅功能單體環(huán)己酮五甲基二乙烯三胺=1 1 6 20 60 1 5 1 5 ；在65 90°C下反應16 32小時，將得產物用四氫呋喃 抽提28 32小時后，再在60°C下真空干燥20 28小時，最終制得孔壁表面接枝具有溫度響應性聚合物鏈段的三維有序大孔交聯聚苯乙烯材料。
3.如權利要求2所述的溫度響應三維有序大孔控制釋放材料的制備方法，其特征為 所述的步驟O)中的引發(fā)劑為偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、過氧化二苯甲酰、過氧化十二 酰、過氧化二碳酸二異丙酯或過氧化苯甲酸特丁酯。
4.如權利要求2所述的溫度響應三維有序大孔控制釋放材料的制備方法，其特征為所 述步驟(3)中的功能單體為N-異丙基丙烯酰胺或聚N，N-二甲基丙烯酰胺。
全文摘要
本發(fā)明是一種溫度響應三維有序大孔控制釋放材料。該材料的大孔和連通窗口孔徑均一，大孔孔徑為100～1000nm，連通窗口尺寸為40～120nm，孔容為1.3～2.8cm3/g，其基質為具有相互連通窗口的單分散三維有序大孔交聯聚苯乙烯，在基質上通過原子轉移自由基活性“可控”接枝聚合方法引入具有溫度響應性的聚合物鏈段，利用溫度響應性的聚合物鏈段在不同溫度下的伸展-卷曲作用實現對大孔之間連通窗口的開關控制隨著溫度的升高，大分子鏈逐漸收縮，孔窗逐漸打開，進而達到對填充包容物質的可控釋放的作用。該種材料可在生物醫(yī)學、藥物控釋體系、活性酶及催化劑的緩釋-包埋等可控釋放領域具有廣泛的應用價值。
文檔編號C08F212/36GK102120854SQ201010599019
公開日2011年7月13日 申請日期2010年12月21日 優(yōu)先權日2010年12月21日
發(fā)明者劉盤閣, 張旭, 張海群, 王小梅, 王青青 申請人:河北工業(yè)大學