一种pH敏感型无机高聚物杂化水凝胶的制备方法
【专利摘要】本发明是制备一种pH敏感型无机/高聚物杂化水凝胶。首先将八-氨丙基笼型齐聚倍半硅氧烷(POSS-NH2)与甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)反应，引入功能化双键，再与甲基丙烯酸-N，N-二甲氨基乙酯(DMAEMA)进行共聚合，共聚与交联反应同时发生，一步法合成了无机/聚合物杂化水凝胶。在制得的杂化水凝胶中，其中无机纳米粒子POSS在体系中分布均匀，由于其纳米效应，使得杂化水凝胶比起均聚的DMAEMA水凝胶力学强度增加，具有酸敏感性。本发明所制备的水凝胶用做药物载体，具有载药率高、突释效应弱、能够通过聚合物的pH敏感性进行控制释放。
【专利说明】一种pH敏感型无机高聚物杂化水凝胶的制备方法
【技术领域】
[0001]本研究涉及无机/聚合物杂化凝胶的制备，属于功能高分子材料领域。
【背景技术】
[0002]甲基丙烯酸二甲胺基乙酯(DMAEMA)是一种用途广泛的中间体，其单体及聚合物无毒，该单体分子中含有双键和叔氨基，可以进行均聚和共聚反应，是用于生产阳离子或两性离子型水溶性高分子的主要原料之一。同时PDMAEMA能很好地亲合DNA，在不同细胞中起媒介传递作用，具有生物相容性和抗凝血功能，因此它在生物医学材料上有较好的应用前景。将其与含POSS的纳米微粒进行共聚，得到杂化水凝胶，将获得一些新的优异性能。
[0003]硅倍半氧烷是指分子结构为RSiOh5Oi Si: η O = 2: 3)的有机硅化合物[11]，分子中的R基可以是氢原子、烷基、亚烃基、芳基、亚芳基或这些基团的取代基，主要结构有无规、梯形、笼形、半笼形等，它们的典型结构如图所示.其中笼形低聚倍半硅氧烷(RSiO1Jη(η^4简写为P0SS)近年来作为改性剂或共聚单体用于高分子材料的改性、制备纳米复合材料引起了人们的兴趣，笼型低聚倍半硅氧烷具备一些特殊的效应，如纳米效应、表面与界面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应，它的存在能使得聚合物多种性能有所改善，另外POSS上可以功能化，使其带有一些特殊的反应性基团，POSS本身作为生物材料也具有很好的生物相容性特点.本研究用含POSS的疏水纳米杂化材料来改性DMAEMA，通过在水凝胶中引入POSS纳米分子，提高其疏水性和力学性能，改善水凝胶的使用效果，并将该水凝胶用作药物载体，期望改善其载药性能，提高凝胶的载药率，增加缓释及PH控释性能。
【发明内容】
[0004]1.用笼 型八聚-氨丙基硅倍半氧烷(POSS-NH2)与甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)进行开环加成反应，制备得到一种含POSS的衍生物P0SS-GMA。该产物具有功能性的双键，可以进行烯烃类的聚合反应。
[0005]2.将POSS-GMA与甲基丙烯酸-N，N- 二甲氨基乙酯(DMAEMA)共聚，用自由基聚合的方法，在无水乙醇溶剂中、以及70°C水浴锅中反应4h，合成得纳米杂化水凝胶。
[0006]本发明的优点:
[0007]1.笼形多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)是一类真正分子水平上的有机/无机杂化纳米材料，POSS作为生物材料具有热稳定性好、生物相容性好和无毒且不被人体吸收等许多优点。由于POSS具备的一些特殊的性质如纳米粒子效应、界面表面性质等，它的存在使聚合物的多种性能有所改善。
[0008]2.合成双键功能化的P0SS-GMA，本发明所用反应条件温和，产率高，双键功能基团不受影响，有利于下一步的聚合反应。
[0009]3.由于纳米分子POSS-GMA中含有多个双键，因此POSS-GMA具有改性和交联的双重功能，它与DMAEMA的共聚以及交联反应同时发生，不需另外添加交联剂，杂化水凝胶的合成通过一步法就可以完成，大大简化合成路线，产物纯化容易，节约成本，提高效率。[0010]4.杂化水凝胶综合性能得到提高，药物负载率增加，缓释作用增强。
[0011]5.载体具有pH控制释放的特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1含POSS纳米分子的无机/聚合物杂化物的制备反应式
[0013]图2P0SS_NH2 及 POSS-GMA 红外谱图。
[0014]图3杂化水凝胶在不同pH值下的溶胀度曲线
[0015]图4水凝胶扫描电镜图
[0016]图5杂化水凝胶的热重分析图
[0017]图6杂化载药水凝胶药物释放效果图
【具体实施方式】
[0018]实施例1含双键的笼型聚倍半硅氧烷(POSS-NH2)的制备:
[0019]室温下将45g去离子水、20ml正丙醇、5ml乙腈、Iml四乙基氢氧化铵加入250ml三口烧瓶中，搅拌使溶液充分混合。然后在剧烈的搅拌下慢慢滴加110gKH-550 ( Y -氨丙基三乙氧基硅烷)，10分钟滴加完毕。将温度升至50°C。反应24小时后降至室温。用THF将产物晶析出来得白色固体粉末，再用THF清洗3次抽滤。最后放到100°C的真空箱24小时烘干。
`[0020]实施例2无机/有机杂化物的制备:
[0021]先将25mL甲醇和40mL去离子水加入IOOmL烧瓶中，再将3.84g POSS-NH2以及
11.39g甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)倒入烧瓶，剧烈搅拌5min，混合均匀。将烧瓶置于水浴锅中加热至50°C反应6h。70°C减压蒸馏直到无馏分蒸出。得到的淡黄色的透明粘稠液体，清洗后，在100°C的真空箱24小时烘干得到最后产物P0SS-GMA。
[0022]实施例3杂化水凝胶干凝胶样品制备:
[0023]POSS-GMA与DMAEMA按照质量比分别为10: 1,15: 1,20: I溶于无水乙醇，进行共聚合成杂化凝胶，加入反应物总质量的I %的引发剂AIBN，将共混溶液放在70°C水浴锅中反应4h，反应制得杂化水凝胶，并将所得到的凝胶分别记为杂化水凝胶1、杂化水凝胶
2、杂化水凝胶3。将所得凝胶在蒸馏水中浸泡72h(每24h换一次水)后，取出置于真空干燥烘箱中充分干燥切块待用，完成性能测试后的凝胶置于真空干燥箱中干燥至恒重。
[0024]实施例4杂化水凝胶在不同pH值下溶胀度的测定:
[0025]取干燥后的水凝胶样品适量，分别置于pH = 2、pH = 5的磷酸盐的缓冲溶液、生理盐水(pH = 7)、pH = 8、pH = 10的磷酸盐缓冲溶液中，每隔一定时间后小心取出，用滤纸吸
干表面的水分，称量。用下式计算凝胶的溶胀率(Sr)如下:
【权利要求】
1.一种新型双键功能化的笼型倍半硅氧烷纳米分子，其特征具有刚性笼型结构的倍半硅氧烷位于分子中心，其八个顶点均连接有甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)。这种纳米分子是通过八-氨丙基笼型齐聚倍半硅氧烷(POSS-NH2)与甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)开环加成反应得到，将POSS-NH2与GMA —起溶入一定量乙醇和去离子水混合溶剂中，50°C下反应6h。反应结束后，减压蒸馏除去溶剂，得到淡黄色的透明粘稠液体，清洗后，在100°C的真空箱24小时烘干得到最后产物P0SS-GMA。产物具有如图1中POSS-GMA所示的结构。
2.一种无机/聚合物杂化物的制备方法，其特征是用权利要求1中的POSS-GMA纳米分子产物与甲基丙烯酸-N，N-二甲氨基乙酯(DMAEMA)进行共聚合反应得到。按照POSS-GMA与DMAEMA质量比分别为10: 1,15: 1,20: I溶于无水乙醇，加入反应物总质量的I %的引发剂AIBN，将共混溶液放在70°C水浴锅中反应4h，反应制得杂化水凝胶。产物具有如图1所示的杂化水凝胶结构。将杂化水凝胶进行冷冻干燥得到冻干态的白色产品。无机/聚合物杂化物的合成路线如图1所示。
3.—种权利要求2所述的杂化水凝胶的应用。其特征是取一定量的布洛芬用95%的乙醇配置成溶液，将冻干态的凝胶置于溶液中溶胀，72h后达到基本达到溶胀平衡，用乙醇冲洗凝胶表面，待 凝胶表面乙醇挥发后，将凝胶置于PH = 8的缓冲溶液中进行药物释放。
【文档编号】C08F220/34GK103819610SQ201210460744
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2012年11月16日 优先权日:2012年11月16日
【发明者】倪才华, 王诗卉, 张秀丽, 秦学飞, 许升, 李世尧 申请人:江南大学