一种对温度和二氧化碳具有多重响应性的嵌段聚合物及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种对温度和二氧化碳具有多重响应性的三嵌段共聚物，该共聚物是甲氧基聚乙二醇-b-聚甲基丙烯酸乙酯二甲基甜菜碱-b-聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯；是以溴封端的甲氧基聚乙二醇为大分子引发剂，通过原子转移自由基聚合反应合成。本发明方法反应条件温和、操作简单、产物收率高，相比较于普通自由基聚合反应产物分子结构更加规整，分子量可控且分布更窄。本发明的共聚物同时含有非离子聚合物嵌段(MPEG)、阳离子聚合物嵌段(PDMAEMA)和两性离子聚合物嵌段(PSBMA)，具有良好的生物相容性和抗生物污损性，在溶液中对温度和二氧化碳具有多重响应性，可作为载体，实现对药物的负载、传输与靶向控制释放。
【专利说明】一种对温度和二氧化碳具有多重响应性的嵌段聚合物及其 制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于功能高分子材料【技术领域】，涉及一种对温度和二氧化碳具有多重响应 性的嵌段聚合物及制备，尤其是涉及一种甲氧基聚乙二醇-b-聚甲基丙烯酸乙酯二甲基甜 菜碱-b_聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 环境响应性聚合物是一类具有特殊功能的高分子材料，也称为"智能材料"，在物 质分离、药物载体、光电子器件、传感器等领域具有广泛的应用价值。在特定条件下，环境响 应性聚合物可通过对外界环境因素（如温度、光、离子强度、PH值、电磁场或特殊气体等）的 变化产生刺激响应性而改变自身的物理化学性质。温度响应性聚合物的研究起步最早，也 是环境刺激中应用最为广泛的聚合物，通过调控温度变化，可以方便地应用于体内或体外。 今年来，在研究开发新型环境响应性聚合物过程中，有两个趋势值得关注：一是对刺激的响 应更加注重可逆性与环境友好性，二是具有多重响应性更加受到关注。
[0003] 在聚合物分散体系中，利用特殊气体与聚合物的相互作用，通过溶入或去除实现 刺激响应可逆性，而本身在溶液中无残留。例如二氧化碳作为一种"绿色"气体，在自然界 和人体中广泛存在，将二氧化碳通入含胺基的聚合物溶液体系中，其与胺基等弱碱性基团 作用，可使聚合体形貌发生改变；鼓入氮气或氩气等惰性气体，聚集体形貌又可恢复。该过 程具有可逆性。与单一环境响应性的聚合物相比，具有两重或多重性响应性的聚合物不仅 具备自身的多重可控性，而且可实现体系的多功能化，但目前报道较多的是具有两重刺激 响应性的聚合物，对于多重响应性聚合物的报道较少。
[0004] 关于嵌段聚合物的合成制备，目前已报道的方法主要有阴离子聚合、原子转移自 由基聚合(ATRP)和可逆加成-断裂链转移聚合（RAFT)。其中原子转移自由基聚合以具有条 件温和、适用单体广、分子量可设计其分布窄等优点而得到广泛应用，目前已实现工业化。
[0005] 经检索，具有对温度和二氧化碳具有多重响应性的三嵌段共聚物--甲氧基聚乙 二醇-b_聚甲基丙烯酸乙酯二甲基甜菜碱-b-聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯，至今尚未见报 道。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种反应条件温和、操作简单、具有预 定分子量且结构规整、对温度和二氧化碳具有多重响应性的三嵌段共聚物--甲氧基聚乙 二醇-b_聚甲基丙烯酸乙酯二甲基甜菜碱-b_聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯及其制备方法。
[0007] 本发明所述对温度和二氧化碳具有多重响应性的三嵌段共聚物，其特征在于：所 述共聚物是甲氧基聚乙二醇-b_聚甲基丙烯酸乙酯二甲基甜菜碱-b-聚甲基丙烯酸二甲氨 基乙酯，其分子式简写为：MPEGx-b-PSBMAn-b-PDMAEMAm，其以溴封端的化学结构式为：
[0008]
【权利要求】
1. 一种对温度和二氧化碳具有多重响应性的三嵌段共聚物，其特征在于：所述共聚物 是甲氧基聚乙二醇-b-聚甲基丙烯酸乙酯二甲基甜菜碱-b-聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯， 其分子式简写为：MPEG x-b-PSBMAn-b-PDMAEMAm，其以溴封端的化学结构式为：
其中：上述X为甲氧基聚乙二醇（MPEG)的聚合度，X = 1?300 ;n为聚甲基丙烯酸乙 酯二甲基甜菜碱（PSBMA)的聚合度，η = 1?200 ;m为甲基丙烯酸二甲氨基乙酯（PDMAEMA) 的聚合度，m = 1?200。
2. 根据权利要求1所述的对温度和二氧化碳具有多重响应性的三嵌段共聚物，其特征 在于：所述X = 10?200,所述η = 10?100,所述m = 10?100。
3. 权利要求1所述的对温度和二氧化碳具有多重响应性的三嵌段共聚物的制备方法， 步骤是： 1) 在氮气氛保护下，以活性溴封端的甲氧基聚乙二醇为大分子引发剂，以溴化亚铜为 催化剂，以1，2-联吡啶为催化剂配体，与单体甲基丙烯酸乙酯二甲基甜菜碱（SBM)按摩尔 比为引发剂：催化剂：催化剂配体：甲基丙烯酸乙酯二甲基甜菜碱=1: 1:1:10?200的 比例，在去离子水与甲醇体积比为3:2的混合溶剂中进行原子转移自由基聚合反应，反应 混合物经过至少3次冷冻-抽真空-解冻循环后，在室温下反应5 ± lh，然后将产物溶于纯 水，置入透析袋中，在水中持续透析48±2小时去除残存的单体和其他小分子物质，其中每 隔12小时换水一次，之后将透析袋中的液体减压蒸馏，并真空干燥24±2h，得到溴封端的 甲氧基聚乙二醇-b-聚甲基丙烯酸乙酯二甲基甜菜碱（MPEG-b-PSBMA-Br); 2) 承接步骤1)，在氮气氛保护下，以溴封端的甲氧基聚乙二醇-b-聚甲基丙烯酸乙酯 二甲基甜菜碱（MPEG-b-PSBMA-Br)为大分子引发剂，以溴化亚铜为催化剂，以三_(N，N-二 甲氨基乙基）胺（Me 6TREN)为催化剂配体，与单体甲基丙烯酸二甲氨基乙酯（PDMAEMA)按摩 尔比为引发剂：催化剂：催化剂配体：甲基丙烯酸二甲氨基乙酯=1:1:1:10?200的比 例，在去离子水与N，N-二甲基甲酰胺（DMF)体积比为2:1的混合溶剂中进行原子转移自由 基聚合反应，反应混合物经过至少3次冷冻-抽真空-解冻循环后，60°C?90°C下加热反应 物6 ± lh，然后将产物溶于纯水，置入透析袋中，在水中持续透析48 ± 2小时去除残存的单 体和其他小分子物质，其中每隔12小时换水一次，之后将透析袋中的液体减压蒸馏，并真 空干燥24±2h，得到最终产物甲氧基聚乙二醇-b-聚甲基丙烯酸乙酯二甲基甜菜碱-b-聚 甲基丙烯酸二甲氨基乙酯（MPEG-b-PSBMA-b-PDMAEMA)。
【文档编号】A61K47/32GK104262555SQ201410568761
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年10月22日 优先权日:2014年10月22日
【发明者】唐新德, 张群, 庞来学, 裴梅山, 韩念风, 周德杰 申请人:山东交通学院