本發(fā)明涉及生物醫(yī)用高分子材料領(lǐng)域，具體是一種羧基化氧化石墨烯表面接枝聚乳酸復(fù)合物的制備方法。

技術(shù)背景

聚乳酸(plla)具有高結(jié)晶性、很強的疏水性，很大程度上限制了其在醫(yī)用藥物釋放載體材料上的應(yīng)用。為了改善plla性能的不足，近年來，對plla的功能化改性獲得了國內(nèi)外材料學家的廣泛研究。目前，對plla的改性主要有化學改性和物理填充改性?；瘜W改性主要通過將乳酸和其它物質(zhì)進行共聚，然后擴鏈形成嵌段復(fù)合物；或者在plla中加入多官能團的交聯(lián)劑，如鄰苯二甲酸二辛酯(dop)，進行交聯(lián)改性；或者通過氧化石墨烯邊緣的羧基與plla端羥基之間的酯化反應(yīng)，將plla接枝到石墨烯上制備plla/石墨烯復(fù)合材料，進行接枝改性。通過化學改性的方式能有效改善plla的綜合性能。物理改性主要通過在plla基體中添加填料來獲得高性能的plla復(fù)合材料。

石墨烯是現(xiàn)今理想的二維納米材料，由于其具有優(yōu)異的物理化學性能而獲得了廣泛的研究和應(yīng)用。低分子量的羧基化氧化石墨烯(go-cooh)具有較低的結(jié)晶性，親水性極強，比表面積大，可有效的避免蛋白質(zhì)吸附和單核吞噬細胞(mps)的吞噬。將羧基化氧化石墨烯接枝到聚乳酸上制備羧基化氧化石墨烯接枝聚乳酸復(fù)合物，既可以改善聚乳酸的親水性，降低其結(jié)晶度，又大大增加了聚合物載體的比表面積，使得聚乳酸與羧基化氧化石墨烯復(fù)合材料具有更好的藥物載體性能，提升了聚合物藥物控釋載體的理論研究價值，使其具有更加良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種羧基化氧化石墨烯表面接枝聚乳酸復(fù)合物的制備方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種羧基化氧化石墨烯表面接枝聚乳酸復(fù)合物的制備方法，其特征在于，以羧基化氧化石墨烯(go-cooh)為原料，通過改良的steglish酯化反應(yīng)法，接枝到聚乳酸(plla)上，制備出羧基化氧化石墨烯表面接枝聚乳酸復(fù)合物(go-cooh-plla-peg-plla)，合成路線如下：

上述制備方法包括以下步驟：

(1)將go-cooh超聲溶解于去離子水中，得到go-cooh溶液；將plla溶解在二氯甲烷中，得到plla-peg-plla溶液；其中g(shù)o-cooh與plla的質(zhì)量比為1:1～4，go-cooh溶液的濃度(mg/ml)與plla-peg-plla溶液的濃度(mg/ml)的比為1～3:1～3；

(2)go-cooh溶液與plla-peg-plla溶液混合后加入50ml乙醇使其均勻分散，再向混合溶液中加入edc和dmap按質(zhì)量比1～5:1的混合物，通氮氣保護進行接枝反應(yīng)，40～90℃下攪拌反應(yīng)3～20h；其中edc和dmap的質(zhì)量與步驟(1)中g(shù)o-cooh和plla-peg-plla的質(zhì)量的比為1～2:1；

(3)上述反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液裝入透析袋中，透析3～5天，冷凍干燥，得到go-cooh-plla-peg-plla。

優(yōu)選地，步驟(1)中g(shù)o-cooh與plla的質(zhì)量比為1:2。

優(yōu)選地，步驟(1)中g(shù)o-cooh溶液的濃度(mg/ml)與plla-peg-plla溶液的濃度(mg/ml)的比為2:1。

優(yōu)選地，步驟(2)中edc與dmap的質(zhì)量比為2:1。

優(yōu)選地，步驟(2)中edc和dmap的質(zhì)量與步驟(1)中g(shù)o-cooh和plla-peg-plla的質(zhì)量的比為2:1。

優(yōu)選地，步驟(3)中反應(yīng)溫度為70℃，反應(yīng)時間5h。

合成機理：首先go-cooh的羧基與1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽(edc)生成具有o-?；漠愲逯虚g體，對羰基進行活化，使其形成酸根離子；然后4-二甲氨基吡啶(dmpa)的吡啶上親核試劑氮原子進攻酸酐親電的羰基碳，形成吡啶鹽，其中吡啶鹽正離子與酸根離子形成一個不緊密的離子對。醇羥基的氧原子進攻與吡啶相連的羰基碳離子，而后第一步產(chǎn)生的酸根離子立即奪取醇羥基的氫，然后氧負把吡啶擠出去，產(chǎn)生酯，同時重新生成dmap催化劑。羧基化氧化石墨烯表面接枝聚乳酸復(fù)合物的反應(yīng)機理如圖1所示。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：本發(fā)明方法接枝羧基化氧化石墨烯和聚乳酸，接枝率高，實驗條件溫和，易操作，反應(yīng)過程無副產(chǎn)物，大大提高了聚合物的純度，且無有機溶劑殘留，實驗成本低，接枝率高達99.13％，提高了其在生物醫(yī)用領(lǐng)域的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1羧基化氧化石墨烯表面接枝聚乳酸復(fù)合物的反應(yīng)機理；

圖2羧基化氧化石墨烯表面接枝聚乳酸復(fù)合物的紅外光譜圖；

圖3羧基化氧化石墨烯表面接枝聚乳酸復(fù)合物的核磁共振氫譜譜圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步說明。

實施例1

取0.01g的go-cooh超聲溶解于10ml去離子水中，得到go-cooh溶液；將0.02g的plla加入到40ml二氯甲烷中，得到plla-peg-plla溶液；將go-cooh溶液與plla-peg-plla溶液混合后加入50ml乙醇使其均勻分散，再向混合溶液中加入0.04g的edc和0.02g的dmap，通氮氣保護，70℃下攪拌反應(yīng)5h，反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液裝入透析袋中，透析5天，冷凍干燥得到聚乳酸接枝羧基化氧化石墨(go-cooh-plla-peg-plla)產(chǎn)物，接枝率為99.13％。

實施例2

取0.01g的go-cooh超聲溶解于10ml去離子水中，得到go-cooh溶液；將0.02g的plla加入到10ml二氯甲烷中，得到plla-peg-plla溶液；將go-cooh溶液與plla-peg-plla溶液混合后加入50ml乙醇使其均勻分散，再向混合溶液中加入0.04g的edc和0.02g的dmap，通氮氣保護，85℃下攪拌反應(yīng)15h，反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液裝入透析袋中，透析5天，冷凍干燥得到聚乳酸接枝羧基化氧化石墨(go-cooh-plla-peg-plla)產(chǎn)物，接枝率為96.58％。

實施例3

取0.01g的go-cooh超聲溶解于10ml去離子水中，得到go-cooh溶液；將0.02g的plla加入到60ml二氯甲烷中，得到plla-peg-plla溶液；將go-cooh溶液與plla-peg-plla溶液混合后加入50ml乙醇使其均勻分散，再向混合溶液中加入0.05g的edc和0.01g的dmap，通氮氣保護，55℃下攪拌反應(yīng)20h，反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液裝入透析袋中，透析5天，冷凍干燥得到聚乳酸接枝羧基化氧化石墨(go-cooh-plla-peg-plla)產(chǎn)物，接枝率為98.82％。

圖2為實施例1中得到的羧基化氧化石墨烯表面接枝聚乳酸復(fù)合物的紅外光譜圖。圖中：(a)go-cooh的特征峰分別出現(xiàn)在1736cm^-1(羧酸中羰基-c＝o伸縮振動峰)，1629cm^-1(芳烴環(huán)中的c＝c振動)，1411cm^-1(羧基中的o-h變形振動峰)，1090cm^-1(羧基中c-o鍵伸縮振動峰)，另外3000～3600cm^-1出現(xiàn)的大寬峰可能是殘余的水峰；(b)plla-peg-plla在3505cm^-1出現(xiàn)端羥基-oh特征峰，在2998cm^-1、2880cm^-1、2946cm^-1處分別是-ch3、-ch2、-ch特征峰，1758cm^-1處是羰基-c＝o特征峰，1360～1386cm^-1處為-c-h伸縮振動峰，1457cm^-1是c-oh中的o-h變形振動峰，1044～1215cm^-1處是醇羥基中-c-o鍵伸縮振動和-c-o-c-伸縮振動特征峰；(c)對比紅外光譜圖，可以看出聚合物go-cooh-plla-peg-plla在1650cm^-1處出現(xiàn)右移新酯鍵中羰基-c＝o的振動吸收特征峰，由go-cooh中羰基吸收峰1736cm-1向低波數(shù)1650cm^-1移動，符合羧基與相應(yīng)的酯基之間羰基吸收峰的規(guī)律，振動吸收峰的存在證明了go-cooh的羧基與plla-peg-plla的羥基已經(jīng)通過發(fā)生了酯化反應(yīng)形成酯鍵共價連接上，1736cm^-1處吸收峰隨著聚合物分子量的增加而減小，這是因為分子量較大的聚合物中羰基-c＝o所占比例減小。上述結(jié)果表明，譜圖中的吸收峰符合go-cooh-plla-peg-plla的特征吸收峰。

圖3為實施例1中得到的羧基化氧化石墨烯表面接枝聚乳酸復(fù)合物¹h-nmr譜圖。圖中：位移在3.49～3.53ppm(d)出峰，這是plla-peg-plla中peg的主結(jié)構(gòu)-ch2ch2o-中的亞甲基質(zhì)子峰；5.20(f)出信號峰則屬于-ch中質(zhì)子峰；1.23ppm(a)處信號峰歸屬于-ch3甲基質(zhì)子峰；且峰面積f:a近似于1:3；1.47ppm(b)處信號峰為plla-peg-plla中羥基質(zhì)子峰；而由于go-cooh中含大量氫鍵，在3.90ppm(e)處信號峰為寬峰；2.51ppm(c)處的信號峰為溶劑(氘代二甲基亞砜)的吸收峰。在¹hnmr譜圖上同時出現(xiàn)go-cooh和plla-peg-plla的結(jié)構(gòu)特征，說明go-cooh與plla-peg-plla接枝成功。

由紅外光譜圖2和核磁共振圖3分析表明，羧基化氧化石墨烯表面接枝聚乳酸(go-cooh-plla-peg-plla)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與設(shè)計相一致。