一種基于環(huán)糊精功能基團(tuán)的智能水凝膠及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于智能水凝膠【技術(shù)領(lǐng)域】，公開了一種基于環(huán)糊精功能基團(tuán)的智能水凝膠及其制備方法和應(yīng)用。所述基于環(huán)糊精功能基團(tuán)的智能水凝膠是以預(yù)先制備的雙鍵改性的環(huán)糊精和N-異丙基丙烯酰胺為聚合單體，以N，N-亞甲基雙丙稀酰胺、聚乙二醇雙(甲基)丙烯酸酯或聚己內(nèi)雙(甲基)丙烯酸酯為交聯(lián)劑，在偶氮二異丁氰的引發(fā)下交聯(lián)聚合反應(yīng)得到。通過引入含有特殊空腔結(jié)構(gòu)的環(huán)糊精功能組分，改善了水凝膠的溶脹與去溶脹動力學(xué)，使制備的水凝膠的響應(yīng)速度得到了顯著的提升。所得水凝膠可用于藥物控制釋放等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。
【專利說明】一種基于環(huán)糊精功能基團(tuán)的智能水凝膠及其制備方法和應(yīng) 用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于智能水凝膠【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于環(huán)糊精功能基團(tuán)的智能水凝 膠及其制備方法和應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002] 水凝膠是可以在水中溶脹并吸附大量水分而又不會溶解具有三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)或互 穿網(wǎng)絡(luò)的聚合物。根據(jù)水凝膠對外界環(huán)境刺激的響應(yīng)情況可分為傳統(tǒng)水凝膠和智能型水凝 膠，其中智能型水凝膠又可稱為刺激響應(yīng)性或敏感性水凝膠，是一類對外界環(huán)境刺激能產(chǎn) 生響應(yīng)的水凝膠，即在相當(dāng)廣的程度上對于環(huán)境微小的物理化學(xué)刺激，如溫度、電場、磁場、 光、pH、離子強度、壓力等能夠感知、處理并可做功來響應(yīng)外界環(huán)境刺激。
[0003] 其中溫度敏感水凝膠是指其物理性能比如體積、相態(tài)、溶解性、濁度、親疏水性等 能夠隨溫度變化而發(fā)生明顯改變的高分子水凝膠。聚N-異丙基丙烯酰胺（PNIPAAm)是研 究的最為廣泛的一類溫敏性水凝膠，該水凝膠在水溶液中存在最低臨界溶液溫度（LCST)， 在LCST附近PNIPAAm水凝膠具有感知外界溫度微小的變化并通過劇烈的體積收縮和膨脹 來響應(yīng)這些溫度變化的功能。因此，該類溫度敏感性水凝膠被廣泛應(yīng)用于藥物的可控釋放、 酶和細(xì)胞的固定化、生物傳感器、智能紡織品、及組織工程等領(lǐng)域。但傳統(tǒng)的PNIPAAm水凝 膠存在響應(yīng)速率慢、力學(xué)性能差、生物相容性差，以及力學(xué)性能差等不足，從而限制了其在 更多領(lǐng)域的實際應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種基于環(huán)糊 精功能基團(tuán)的智能水凝膠的制備方法。具體的說，是一種基于環(huán)糊精功能基團(tuán)的聚（N-異 丙基丙烯酰胺）智能水凝膠的制備方法。
[0005] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種由上述制備方法制備得到的基于環(huán)糊精功能基 團(tuán)的聚（N-異丙基丙烯酰胺）智能水凝膠。
[0006] 本發(fā)明的再一目的在于提供一種上述基于環(huán)糊精功能基團(tuán)的聚（N-異丙基丙烯 酰胺）智能水凝膠在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用。
[0007] 本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0008] -種基于環(huán)糊精功能基團(tuán)的聚（N-異丙基丙烯酰胺）智能水凝膠的制備方法，包 括以下操作步驟：
[0009] 將400質(zhì)量份的N-異丙基丙烯酰胺（NIPAAm)、20?100質(zhì)量份雙鍵改性的環(huán)糊 精、16?70質(zhì)量份的交聯(lián)劑溶于二甲亞砜中，超聲15分鐘混合均勻后加入8?11質(zhì)量份 的偶氮二異丁氰（AIBN)，充分混合后，60?80°C無氧條件下反應(yīng)24?72h，擊碎反應(yīng)器得 到凝膠產(chǎn)物，凝膠產(chǎn)物置入蒸餾水中浸泡一周，每天換水，去除未反應(yīng)的原料即得基于環(huán)糊 精功能基團(tuán)的聚（N-異丙基丙烯酰胺）智能水凝膠。
[0010] 所述雙鍵改性的環(huán)糊精為單甲基丙烯酸縮水甘油醚取代的環(huán)糊精，其制備方法如 下：
[0011] (1)單-6-對甲苯磺?；h(huán)糊精CTCD)的制備
[0012] 將環(huán)糊精（CD)分散在水中，然后將氫氧化鈉水溶液溶液逐滴加入，體系逐漸變得 澄清透明，將對甲苯磺酰氯（0TS-C1)溶于乙腈后滴加到上述透明體系中，室溫反應(yīng)3?5h， 結(jié)束反應(yīng)并抽濾，濾液置于冰箱中過夜，析出大量白色沉淀，抽濾得到白色固體，然后重復(fù) 用水溶解白色固體、抽濾、濾液冷藏析出白色沉淀、抽濾得到白色固體這一過程三次，即得 單-6-對甲苯磺酰基環(huán)糊精（TCD);
[0013] (2)單乙二胺取代環(huán)糊精（E⑶）的制備
[0014] 將步驟（1)得到的單-6-對甲苯磺?；h(huán)糊精（TCD)和乙二胺（EDA)按摩爾比為 1 :2?4溶解在N，N-二甲基甲酰胺（DMF)中，60°C下反應(yīng)6?10h，反應(yīng)結(jié)束冷卻到室溫， 反應(yīng)液用甲醇溶解稀釋后加入丙酮進(jìn)行沉淀，抽濾得到白色固體，然后重復(fù)甲醇溶解稀釋、 丙酮進(jìn)行沉淀、抽濾得到白色固體這一過程三次，即得到單乙二胺取代環(huán)糊精（E⑶）；
[0015] (3)單甲基丙烯酸縮水甘油醚取代的環(huán)糊精（GCD)的制備
[0016] 將甲基丙烯酸縮水甘油醚（GMA)和步驟（2)得到的乙二胺取代的環(huán)糊精（ECD)按 摩爾比為3?6 :1溶解在DMF中，70°C條件下反應(yīng)6?8h，反應(yīng)結(jié)束冷卻到室溫，然后用丙 酮沉淀后過濾得到微淺黃色固體，再用丙酮洗滌微淺黃色固體三次，即得到單甲基丙烯酸 縮水甘油醚取代的環(huán)糊精（GCD)。
[0017] 所述的環(huán)糊精優(yōu)選β -環(huán)糊精。
[0018] 所述的交聯(lián)劑為Ν，Ν-亞甲基雙丙稀酰胺（BIS)、聚乙二醇雙（甲基）丙烯酸酯 (PEGDAc)、聚己內(nèi)雙（甲基）丙烯酸酯（PCLDAc)中的至少一種。
[0019] 所述的聚乙二醇雙（甲基）丙烯酸酯（PEGDAc)優(yōu)選重均分子量為1000、2000、 3000、4000、5000、6000且具有如下分子式的聚乙二醇雙（甲基）丙烯酸酯：
[0020]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于環(huán)糊精功能基團(tuán)的聚（N-異丙基丙烯酰胺）智能水凝膠的制備方法，其特 征在于包括以下操作步驟： 將400質(zhì)量份的N-異丙基丙烯酰胺、20?100質(zhì)量份雙鍵改性的環(huán)糊精、16?70質(zhì)量 份的交聯(lián)劑溶于二甲亞砜中，超聲15分鐘混合均勻后加入8?11質(zhì)量份的偶氮二異丁氰， 充分混合后，60?80°C無氧條件下反應(yīng)24?72h，擊碎反應(yīng)器得到凝膠產(chǎn)物，凝膠產(chǎn)物置入 蒸餾水中浸泡一周，每天換水，去除未反應(yīng)的原料即得基于環(huán)糊精功能基團(tuán)的聚（N-異丙 基丙烯酰胺）智能水凝膠。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于環(huán)糊精功能基團(tuán)的聚（N-異丙基丙烯酰胺）智能水 凝膠的制備方法，其特征在于：所述雙鍵改性的環(huán)糊精為單甲基丙烯酸縮水甘油醚取代的 環(huán)糊精，其制備方法如下： (1) 單-6-對甲苯磺?；h(huán)糊精的制備 將環(huán)糊精分散在水中，然后將氫氧化鈉水溶液溶液逐滴加入，體系逐漸變得澄清透明， 將對甲苯磺酰氯溶于乙腈后滴加到上述透明體系中，室溫反應(yīng)3?5h，結(jié)束反應(yīng)并抽濾，濾 液置于冰箱中過夜，析出大量白色沉淀，抽濾得到白色固體，然后重復(fù)用水溶解白色固體、 抽濾、濾液冷藏析出白色沉淀、抽濾得到白色固體這一過程三次，即得單-6-對甲苯磺酰基 環(huán)糊精； (2) 單乙二胺取代環(huán)糊精的制備 將步驟（1)得到的單-6-對甲苯磺酰基環(huán)糊精和乙二胺按摩爾比為1 :2?4溶解在N， N-二甲基甲酰胺中，60°C下反應(yīng)6?10h，反應(yīng)結(jié)束冷卻到室溫，反應(yīng)液用甲醇溶解稀釋后 加入丙酮進(jìn)行沉淀，抽濾得到白色固體，然后重復(fù)甲醇溶解稀釋、丙酮進(jìn)行沉淀、抽濾得到 白色固體這一過程三次，即得到單乙二胺取代環(huán)糊精； (3) 單甲基丙烯酸縮水甘油醚取代的環(huán)糊精的制備 將甲基丙烯酸縮水甘油醚和步驟（2)得到的乙二胺取代的環(huán)糊精按摩爾比為3?6 :1 溶解在N，N-二甲基甲酰胺中，70°C條件下反應(yīng)6?8h，反應(yīng)結(jié)束冷卻到室溫，然后用丙酮 沉淀后過濾得到微淺黃色固體，再用丙酮洗滌微淺黃色固體三次，即得到單甲基丙烯酸縮 水甘油醚取代的環(huán)糊精。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于環(huán)糊精功能基團(tuán)的聚（N-異丙基丙烯酰胺）智能水 凝膠的制備方法，其特征在于：所述的環(huán)糊精為β-環(huán)糊精；所述的交聯(lián)劑為N，N-亞甲基 雙丙稀酰胺、聚乙二醇雙丙烯酸酯、聚乙二醇雙甲基丙烯酸酯、聚己內(nèi)雙丙烯酸酯和聚己內(nèi) 雙甲基丙烯酸酯中的至少一種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于環(huán)糊精功能基團(tuán)的聚（Ν-異丙基丙烯酰胺）智能 水凝膠的制備方法，其特征在于：所述的聚乙二醇雙丙烯酸酯、聚乙二醇雙甲基丙烯酸酯為 重均分子量為1000、2000、3000、4000、5000或6000且具有如下分子式的聚乙二醇雙丙烯酸 酯、聚乙二醇雙甲基丙烯酸酯：
式中R為Η或CH3。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于環(huán)糊精功能基團(tuán)的聚（N-異丙基丙烯酰胺）智能水 凝膠的制備方法，其特征在于：所述的聚己內(nèi)雙丙烯酸酯、聚己內(nèi)雙甲基丙烯酸酯為重均分 子量為1000、2000、3000或4000且具有如下分子式的聚己內(nèi)雙丙烯酸酯、聚己內(nèi)雙甲基丙 烯酸酯：
式中R為Η或CH3。
6. -種基于環(huán)糊精功能基團(tuán)的聚（N-異丙基丙烯酰胺）智能水凝膠，其特征在于：所 述基于環(huán)糊精功能基團(tuán)的聚（N-異丙基丙烯酰胺）智能水凝膠由權(quán)利要求1?5任一項所 述的制備方法制備得到。
7. 權(quán)利要求6所述的基于環(huán)糊精功能基團(tuán)的聚（N-異丙基丙烯酰胺）智能水凝膠在制 備控制釋放藥物中的應(yīng)用。
【文檔編號】C08F220/54GK104086705SQ201410290327
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月25日
【發(fā)明者】呂滿庚, 李因文 申請人:中科院廣州化學(xué)有限公司南雄材料生產(chǎn)基地, 中科院廣州化學(xué)有限公司