一种脂肪族聚酯-环糊精准聚轮烷及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及新型高分子材料制备技术，特别是一种脂肪族聚酯-环糊精准聚轮烷及其制备方法。
【背景技术】
[0002]环糊精(Cyclodextrins，CD)是通过α - (1，4)-糖苷键连接的D-葡萄糖低聚环状物，常见的α、β和γ环糊精分别含有6、7、8个葡萄糖单元。环糊精具有亲水的外围(强极性)和疏水的空腔(弱极性)，可通过范德华力及氢键等作用与多种客体分子组装形成主客体包合物超分子体系。环糊精与聚合物形成的主客体包合物，可以使聚合物具有一些特殊的特征，如合适的结晶度、更好的热稳定性、较好的水溶性和生物降解性。由于环糊精这种包结作用能明显改善客体分子的状态、性质、稳定性和溶解度等理化性质，使得它在生物医药、食品、智能材料等领域有着广泛的应用前景。日本和欧洲已经允许将包含CD的药品应用于人体，羟丙基β -CD成为美国批准的第一个可供静脉注射液使用的环糊精类辅料。
[0003]当链状大分子穿过环状CD分子疏水空腔，若链状分子两端用大基团封端称为聚轮烷，线型分子没有封端则称为准聚轮烷。可以作为轴的高分子材料相当广泛，具有合适直径的疏水性线形分子都可以应用为轮烷的轴，包括聚醚、聚酯、聚硅烷和聚硅醚等，由此类分子为基元的星形和侧链型的高分子也可以有效地应用为轴分子材料。Harada等人(Macromolecules, 1993, 26:5267-5268)发现:当长链高分子的分子尺寸与环状分子内径相匹配时，高分子可串入环状分子的中空内孔中自聚集成为一种项链状的超分子。如聚乙二醇(PEG)可穿在α-环糊精上形成准聚轮烷，研宄者用X射线粉末衍射证明了它的“隧道”型结构(Nature, 1992，356:325-327)。Ripmeester 等人(JACS.，2000，122 (49): 12375-12376.)报道了聚乙二醇(PEG)与环糊精形成多聚轮烷的单晶结构，结构显示出环糊精利用第二面的羟基之间的氢键形成头对头的二聚体，聚乙二醇(PEG)将这些二聚体像珠子一样穿起来形成了准聚轮烧。刘育等人(Macromol Rapid Commun，2005，401-406)用β-⑶穿在端氨基聚丙二醇上制成准聚轮烷，然后和⑶-6-CH0反应生成封端剂为β-⑶的聚轮烷；该聚轮烷有较好的水溶性，末端β-CD又可和C6tl包合形成更大的聚集体。环糊精与大分子的包结物在智能材料和分子器件的设计、药物释放、疾病诊断、化学传感器、聚合物分离和分子模拟等方向具有广阔的前景。
[0004]生物降解型脂肪族聚酯是一类重要的合成医用高分子材料，主要包括聚乙交酯、聚丙交酯、聚己内酯、聚3-羟基丁酸酯和聚对二氧环己酮等，由于这些材料具有优良的生物降解性和生物相容性，在医学材料方面可被用作组织缝合线、组织工程材料以及药物释放基材等。这些材料多数具有较高的结晶度，且聚合物分子链具有一定的疏水性，与细胞、蛋白质类药物、基因相容性较差。由于脂肪族聚脂单体单元结构特性的束缚，采取共混或共聚改性、表面修饰、材料复合等传统对策，仍难满足生物组织再生要求。有必要开辟具有崭新结构和性能的组织工程材料，以期部分取代可降解聚脂等传统材料。近年来超分子化学在构建聚合物上以构建单元广泛、构建方法方便快捷等特点体现出无与伦比的优势，可以利用超分子聚集体的构建优势，在分子级别上实现材料的功能改性。
【发明内容】
:
[0005]本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种脂肪族聚酯-环糊精准聚轮烷及其制备方法，该脂肪族聚酯-环糊精准聚轮烷采用生物降解型脂肪族聚酯分子链作为超分子化学改性方法中的客体分子，通过与环糊精进行组装包合来制备准聚轮烷获得一种新型生物降解材料，该脂肪族聚酯-环糊精准聚轮烷利用环糊精主客体分子相互作用及相邻环糊精分子之间的氢键作用为驱动力，在分子水平上实现对生物降解型脂肪族聚酯材料的改性，可极大地改善生物降解型脂肪族聚酯材料的亲水性和生物相容性。
[0006]本发明的技术方案:
[0007]一种脂肪族聚酯-环糊精准聚轮烷，由主体分子环糊精和生物降解型脂肪族聚酯聚合形成的超分子改性聚合物，所述主体分子环糊精为α-、β-、γ-环糊精，所述生物降解型脂肪族聚酯为聚乳酸、聚乙交酯、聚己内酯、聚3-羟基丁酸酯和聚对二氧环己酮中的一种或两种以上任意比例的共聚物。
[0008]一种所述脂肪族聚酯-环糊精准聚轮烷的制备方法，步骤如下:
[0009]I)将生物降解型脂肪族聚酯加入溶剂a中，40_60°C下磁力搅拌至完全溶解，得到溶液a ；
[0010]2)将环糊精加入溶剂b中，40-600C下磁力搅拌至完全溶解，得到溶液b ;
[0011 ] 3)将溶液b或者环糊精粉末加入到溶液a中，将得到的溶液在30_80°C并磁力搅拌下反应6-20h，然后冷却至室温，继续反应5-10h，将这种高低温反应过程重复2-4次，得到脂肪族聚酯-环糊精准聚轮烷溶液；
[0012]4)将上述脂肪族聚酯-环糊精准聚轮烷溶液旋蒸至除掉溶剂体积的60-80%，得到浓缩液，然后将浓缩液加入到溶剂c中，搅拌反应后得到沉淀物，将离心分离得到的沉淀物在0.01Mpa、40-70°C条件下真空干燥12_24h ；
[0013]5)将上述干燥后的沉淀物依次经溶剂d、去离子水分别洗涤两次后，在0.0lMpa,40-70°C条件下真空烘干12-24h，得到脂肪族聚酯-环糊精准聚轮烷。
[0014]所述环糊精为α -环糊精、β -环糊精或γ -环糊精。
[0015]所述生物降解型脂肪族聚酯为聚对二氧环己酮(ProO)、聚己内酯(PCL)、聚L-丙交酯(PLLA)、聚3-羟基丁酸酯(PHB)或聚乙交酯(PGA)，溶剂a为N，N- 二甲基甲酰胺(DMF)、丙酮、氯仿、六氟异丙醇或二甲基亚砜(DMSO);生物降解型脂肪族聚酯与溶剂a的用量比为 0.25-1.50g:50mLo
[0016]所述溶剂b为去离子水、N, N- 二甲基甲酰胺或二甲基亚砜；环糊精与溶剂b的用量比为 0.6-1.8g:1OmLo
[0017]所述溶剂c为乙醚、丙酮或甲醇与乙醚任意比例的混合液，浓缩液与溶剂c的体积比为1:1-2。
[0018]所述溶剂d为二甲基亚砜、六氟异丙醇、二甲基甲酰胺、丙酮和氯仿中的一种或两种以上任意比例的混合液。
[0019]本发明的优点是:
[0020]I)该方法运用超分子化学方法在分子水平上实现对脂肪族聚酯材料改性，通过调控准聚轮烷聚集态结构与性能的关系，改善材料的亲水性和生物相容性，缩短材料的吸收期，避免因其在组织内长期留存而成为无菌性炎症反应的诱因。
[0021]2)相对于传统的改性而言，超分子改性可以通过控制分子自组装条件更容易实现对材料的可控制备；勿需经过额外的化学试剂反应，使得体内生物材料后续提纯过程得以简化，更利于实际生产。
[0022]3)本发明具有简单高效、环保、产率高等优点，所得的准聚轮烷在生物医药、高性能材料等领域有着广泛的应用前景。
【附图说明】
[0023]图1.为环糊精-聚对二氧环己酮准聚轮烷红外谱图，图中:(a) α -⑶/PTOO-PPRs、(b) γ-CD/PPDO-PPRs、(c)PPDO、(d) β-CD/PPDO-PPRs、(e) β-CD。
【具体实施方式】
[0024]下面给出实施例以对本发明做进一步说明。有必要指出的是，以下实施例不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术熟练人员根据本发明的上述内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整仍属于本发明的保护范围，如在此方法基础上将准聚轮烷进行封端反应以制备聚轮烷的方法。
[0025]实施例1:
[0026]一种脂肪族聚酯-环糊精准聚轮烷，由主体分子环糊精和生物降解型脂肪族聚酯聚合形成的超分子改性聚合物，所述主体分子环糊精为α -环糊精，所述生物降解型脂肪族聚酯为聚对二氧环己酮(PPDO)，其制备方法步骤如下:
[0027]I)将0.60g聚对二