一种类碳纳米管状可降解聚合物的制备方法
【专利摘要】一种类碳纳米管状可降解聚合物的制备方法，属于功能材料【技术领域】。本发明以生物基单体，丙交酯和3，4-二羟基苯丙氨酸(多巴，DOPA)为主要原料，合成聚乳酸-b-聚多巴(PLA-b-DOPA)嵌段共聚物；以棒状介质二氧化硅(SiO2)为模板，通过DOPA黏附性，将DOPA在弱碱性条件下粘附至棒状SiO2表面并进行原位自聚，形成类石墨结构的PDOPA层，制备得到PDOPA@SiO2；随后将PLA-b-DOPA粘附到PDOPA@SiO2的表面，再用过氧化二异丙苯(DCP)对LA链段进行交联固定，制备得到PLA-b-DOPA/PDOPA@SiO2棒状复合材料；进而将SiO2刻蚀除去，制备得到类碳纳米管状聚多巴可降解聚合物。所制得的类碳纳米管状聚合物具有独特的空心结构和高的药物负载率，而且具有优良的生物相容性，可应用在药物负载、控制释放和生物工程等领域。
【专利说明】一种类碳纳米管状可降解聚合物的制备方法
【技术领域】
[0001] 一种类碳纳米管状可降解聚合物的制备方法，属于功能材料【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 聚乳酸，是线型脂肪族聚酯中最典型的一种生物可降解材料。聚乳酸是一种无毒、 无刺激性的浅黄色或者透明的固体。不溶于水、乙酸乙酯、乙醇等部分有机溶剂，但很易溶 于三氯甲烷、丙酮和二氯甲烷等溶剂。聚乳酸来源于自然可再生资源，是以小麦、玉米、谷物 秸杆等天然可再生资源为原料制备的。其具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中 微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，这对保护环境非常有利，是公认的 环境友好材料.机械性能及物理性能良好。
[0003] 多巴，又称二羟基苯丙氨酸（D0PA)，白色或无色结晶或结晶性粉末，发现于贻贝蛋 白，是一类来源于动植物的"天然单体"，具有很好的生理相溶性和生物可降解性。由于其独 特的分子结构，使其具有很强的万能粘附能力和力学性能。D0PA极易在弱碱性条件下发生 交联自聚，得到类石墨的结构。若能将D0PA在模板分子上进行粘附自聚，再除去模板分子， 则能得到类似碳纳米管状结构的可降解聚合物。
[0004] 类碳纳米管聚合物是一种具有一维的独特管状结构的聚合物，其空心结构使其具 有高的负载率，在生物环境中比球形和片状结构更适合作为药物载体。而且碳纳米管具有 更好的柔性，能够通过弯曲作用同细胞多点接触，并且能够通过主动胞吞作用和被动扩散 途径顺利穿越细胞膜进入细胞内；其管状空腔结构还具有很强的吸附能力，可以容纳生物 活性分子及药物，在药物递送过程中能够保持药物分子的活性。
[0005] 本发明分别以PLA-b-PDOPA嵌段共聚物和棒状二氧化硅为原料，使用模板法制备 了这种具有空心结构的类碳纳米管状聚合物，使制得的类碳纳米管状聚合物具有独特的空 心结构和高的药物负载率，不仅如此，其具有好的生物相容性，在药物负载、控制释放和生 物工程等领域有着难以估量的应用价值。
【发明内容】
[0006] 本发明旨在利用嵌段共聚物与二氧化硅的络合作用制备类碳纳米管状聚合物。
[0007] 本发明的技术方案：（1)可降解共聚物的制备：首先用氨基丙醇对丙交酯进行开 环聚合制备了 H2N-PLA，并对其末端进行羧基化合成了 H2N-PLA-C00H ;然后对D0PA的酚羟 基进行保护，通过酰胺化反应制得了 HX)PA(TBDMS)2聚合物；最后将合成的HX)PA(TBDMS)2 与H2N-PLA-C00H进行嵌段共聚并脱保护，制备了 PLA-b-PDOPA嵌段共聚物；
[0008] ⑵棒状二氧化硅的制备：以正硅酸乙酯（TE0S)为硅源，正戊醇（99% )为溶剂， 分别加入3?10份的聚乙烯吡咯烷酮（PVP)，1份柠檬酸钠二水合物（99 % )，2?3份氨 水（25% )，反应12h后，离心分离，移除上层清液，下层沉淀分散到乙醇中，转速700g下离 心15min，使用去离子水和乙醇交替处理，以得到单分散性的棒状二氧化硅；
[0009] (3)棒状二氧化硅与可降解聚合物的络合：取2?3份D0PA完全溶于Tris-HCl 溶液中；将1份棒状介质二氧化硅分散于上述溶液中，磁力搅拌过夜反应；反应结束后反应 液离心处理，移除上层清液，下层沉淀用去离子水和乙醇交替离心洗涤3次，真空干燥后得 至lj PD0PA@Si02 ;再将 1 份 PD0PA@Si02、2 ?4 份的 PLA-b-PDOPA 溶于 Tris-HCl 溶液中（PH = 8. 5)，磁力搅拌过夜反应；反应结束后反应液离心处理，移除上层清液，下层沉淀用去离子 水和乙醇交替离心洗涤3次，真空干燥得到PLA-b-PD0PA/PD0PA@Si0 2 ;
[0010] (4)类碳纳米管状聚合物的制备：将PLA-b-PD0PA/PD0PA@Si02分散于水中后，力口 入1?5%的过氧化二异丙苯（DCP),在150°C进行交联反应,2h后将反应溶液放入离心管 内，离心、干燥后得到交联的PLA-b_PD0PA/PD0PA@Si0 2 ;最后用氢氟酸溶液进行刻蚀，反应 12h后离心，真空干燥，得到类碳纳米管状聚合物。
[0011] 在上述方案中，所用的单体为生物基丙交酯和3,4_二羟基苯丙氨酸（多巴， D0PA)，经过功能化、聚合得到生物可降解的聚乳酸-b-聚多巴嵌段共聚物，其中两组份投 料比LA :D0PA为5 : 1?100 : 1，其结构式为：
[0012]
【权利要求】
1. 一种类碳纳米管状可降解聚合物的制备方法，属于功能材料【技术领域】，其特征是： (1) 可降解共聚物的制备：首先用氨基丙醇对丙交酯进行开环聚合制备了 h2n-pla，并 对其末端进行羧基化合成了 H2N-PLA-COOH ;然后对DOPA的酚羟基进行保护，通过酰胺化反 应制得了 H)OPA(TBDMS)2聚合物；最后将合成的H)OPA(TBDMS)2与H2N-PLA-COOH进行嵌段 共聚并脱保护，制备了 PLA-b-PDOPA嵌段共聚物； (2) 棒状二氧化硅的制备：以正硅酸乙酯（TE0S)为硅源，正戊醇（99% )为溶剂，分 别加入3?10份的聚乙烯吡咯烷酮（PVP)，1份柠檬酸钠二水合物（99 % )，2?3份氨水 (25 % )，反应12h后，离心分离，移除上层清液，下层沉淀分散到乙醇中，转速700g下离心 15min，使用去离子水和乙醇交替处理，以得到单分散性的棒状二氧化硅； (3) 棒状二氧化硅与可降解聚合物的络合：取2?3份D0PA完全溶于Tris-HCl溶液 中；将1份棒状介质二氧化硅分散于上述溶液中，磁力搅拌过夜反应；反应结束后反应液 离心处理，移除上层清液，下层沉淀用去离子水和乙醇交替离心洗涤3次，真空干燥后得到 PD0PA@Si02 ;再将 1 份 PD0PA@Si02、2 ?4 份的 PLA-b-PDOPA 溶于 Tris-HCl 溶液中（pH = 8. 5)，磁力搅拌过夜反应；反应结束后反应液离心处理，移除上层清液，下层沉淀用去离子 水和乙醇交替离心洗涤3次，真空干燥得到PLA-b-PD0PA/PD0PA@Si0 2 ; (4) 类碳纳米管状聚合物的制备：将PLA-b-PD0PA/PD0PA@Si02分散于水中后，加入1? 5%的过氧化二异丙苯（DCP)，在150°C进行交联反应，2h后将反应溶液放入离心管内，离 心、干燥后得到交联的PLA-b_PD0PA/PD0PA@Si0 2 ;最后用氢氟酸溶液进行刻蚀，反应12h后 离心，真空干燥，得到类碳纳米管状聚合物。
2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征是以生物基单体，丙交酯和3,4-二羟基苯 丙氨酸（多巴，D0PA)为主要原料，合成生物可降解的聚乳酸-b-聚多巴嵌段共聚物，其中 两组份投料比LA : D0PA为5 : 1?100 : 1，其结构式为：
其中m为5?10, η为10?25,简写为PLA-b-DOPA。
3. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征是二氧化硅为棒状结构，其长度为1? 3 μ m,直径 200 ?500nm。
4. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征是DOPA在碱性条件下交联自聚成HXffA， 其具有交联的类石墨结构。
5. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征是所得产物具有独特的空心管状结构，具 有高的药物负载率和较好的柔性，从而在药物释放及组织工程等领域具有广阔的应用前 旦 -5^ 〇
【文档编号】C08G69/48GK104140546SQ201410306263
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年6月27日 优先权日:2014年6月27日
【发明者】施冬健, 张蕾, 鄢迪, 陈明清, 倪忠斌, 段芳 申请人:江南大学