一种糖响应性的可降解薄膜的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种糖响应性的可降解薄膜及其制备方法。辛酸亚锡催化苯甲醇与ε‑己内酯开环聚合，得到端基为羟基的聚己内酯（PCL）。再将聚己内酯与2‑溴异丁酰溴进行反应，得到溴化聚己内酯（PCL‑Br）。ATRP引发剂、PCL‑Br引发2‑苯硼酸酯‑5‑乙基‑1,3‑二氧己环（PBDEMA）生成二嵌段共聚物PCL‑b‑PPBDEMA。将PCL‑b‑PPBDEMA溶于溶剂中并倒入四氟板，挥发后得到可降解薄膜。本发明专利技术制备的可降解薄膜材料具有糖响应性，通过改变溶液糖浓度实现了胰岛素的可控释放。因此在传感器，定量检测，膜控释制剂等领域具有广泛的应用。本发明专利技术所述合成方法简单易行，原料均可工业化生产，具有很好的推广应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种糖响应性的可降解薄膜的制备方法
本专利技术属于智能材料、高分子材料和生物医学工程领域，具体涉及一种葡萄糖响应性的可降解薄膜及其制备方法。
技术介绍
聚己内酯PCL具有优异的生物降解性、生物相容性以及药物通透性，使用PCL与其他聚合物共聚制备纳米粒子用于药物控制释放载体的报道屡见不鲜。（Cuong,N.V.;Li,Y.L.;Hsieh,M.F.JournalofMaterialsChemistry2011,22(3)：1006-1020.）而且PCL在水中呈疏水状态，与PPBDEMA形成嵌段共聚物制成膜以后，即使另一部分由于与葡萄糖发生反应，导致苯硼酸部分脱落，薄膜被破坏由疏水向亲水转变，由于有PCL的存在，膜依然能保持完整性。在薄膜功能性失效后由于PCL具有降解性能在医用环境中可以自己分解。智能有机材料近年来得到广泛关注，这些材料能对外界刺激，如温度、pH值、光、盐、糖等做出响应，在纳米科技、生物医学领域都有广泛的应用。其中，糖响应材料是最近发展起来的一种智能材料。硼酸可以与含有二醇结构的化合物结合生成酯，反应是可逆的。硼酸与含二醇基团的这种结合作用使得它作为葡萄糖识别基团用于葡萄糖传感器的构建、核苷酸的转运及作为亲和配体用于碳水化合物和葡萄糖蛋白的分离等。苯硼酸衍生物在水溶液中存在两种状态，带负电荷的四面体结构可以和葡萄糖络合形成稳定的苯硼酸酯结构，它是溶于水的，而中性三面体结构的苯硼酸与葡萄糖形成不稳定的环状结构。当葡萄葡萄糖浓度增加时，水溶液中四面体结构的苯硼酸数量增加，三面体结构苯硼酸数量减少，所以体系的水溶性增加。在本专利技术中，我们通过ATRP反应制备了PCL-b-PPBDEMA二嵌段共聚物形成的可降解、可控释并且具有糖响应性的薄膜。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种糖响应性的可降解薄膜的制备方法。本专利技术的目的是将苯甲醇与ε-己内酯在辛酸亚锡的催化下开环聚合，得到端基为羟基的聚己内酯（PCL）。再将聚己内酯溶于二氯甲烷中与二溴异丁酰溴进行反应，得到溴化聚己内酯（PCL-Br）。再向溴化聚己内酯的苯甲醚溶液中加入2-苯硼酸酯-5-乙基-1,3-二氧己环（PBDEMA），得到二嵌段共聚物PCL-b-PPBDEMA。将PCL-b-PPBDEMA溶于四氢呋喃并倒入四氟板，挥发后制备得到可降解薄膜，从而实现胰岛素缓慢释放，如图1所示。本专利技术提出的糖响应的可降解薄膜的制备方法，具体步骤如下：（1）在氮气保护下，将苯甲醇、己内酯单体和辛酸亚锡以摩尔比为1:（20~40）：（20~40）的比例加入到干燥的反应瓶中，100~140℃下反应12~36小时后用溶剂A稀释，在溶剂B中沉淀；（2）在氮气保护下，将步骤（1）得到的产物、三乙胺与2-溴异丁酰溴以摩尔比为1:（3~5）:（3~5）的比例溶于溶剂C中，冰水浴反应1~2小时，室温反应24~48小时；用溶剂D稀释，过滤，碳酸氢钠洗，水洗，硫酸镁干燥，在溶剂E中沉淀，过滤后提纯、干燥；（3）将步骤（2）所得产物、催化剂F和PBDEMA单体溶于溶剂G中，其中催化剂F与PBDEMA单体的投料比按照所需分子量设计；体系在氩气或氮气保护下反应，反应温度为60～80℃，反应时间为1～48小时，除去催化剂F后，并经溶剂H沉淀、真空干燥，即得到PCL-b-PPBDEMA；（４）将步骤（３）得到PCL-b-PPBDEMA溶解于溶剂Ｉ中，在室温下搅拌0.5~2小时；倒入四氟板并置于通风橱，直至溶剂挥发完毕；再将四氟板放在40℃的烘箱中烘1~3小时，将薄膜从四氟板上揭下，即得到可降解薄膜。本专利技术中，所需的二嵌段共聚物结构式如下所示：其中m为25~35；n为55~65。本专利技术中，溶剂A为氯仿、二氯甲烷或四氢呋喃中的一种或几种。本专利技术中，溶剂B为甲醇或正己烷中的一种或两种。本专利技术中，溶剂C为四氢呋喃，苯甲醚、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二乙基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺中的一种或几种。本专利技术中，溶剂D为二氯甲烷或无水乙醚中的一种或两种。本专利技术中，溶剂E为甲醇或正己烷中的一种或两种。本专利技术中，催化剂F为氯化亚铜/联吡啶、溴化亚铜/联吡啶、氯化亚铜/五甲基二乙烯三胺、溴化亚铜/五甲基二乙烯三胺、氯化亚铜/六甲基三亚乙基四胺或溴化亚铜/六甲基三亚乙基四胺中的一种或几种。本专利技术中，溶剂G为四氢呋喃、苯甲醚、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二乙基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺中的一种或几种。本专利技术中，溶剂H为无水乙醚、正己烷或环己烷中的一种或几种。本专利技术中，溶剂I为丙酮、四氢呋喃、二氯甲烷或三氯甲烷中的一种或几种。本专利技术的优点在于：原料来源广泛，所用的己内酯、2-苯硼酸酯-5-乙基-1,3-二氧己环、溶剂、沉淀剂等均可工业化生产，合成方法简单易行。制备的PCL-b-PPBDEMA薄膜具有糖响应性，并且可降解、可控释。该杂化材料可以在糖浓度升高时实现膜的破裂，为糖尿病的治疗提供了一种思路，在药物控释、生物智能开关、生物传感器等领域具有广泛的应用。附图说明图1为聚合物的浇铸成膜示意图以及胰岛素缓慢释放示意图。图2为实施例3所得到的PCL-b-PPBDEMA的1HNMR核磁谱图。图3为实施例3所得到的聚合物薄膜在不同时间不同葡萄糖浓度下薄膜的显微镜示意图。其中：(a)葡萄糖浓度0mg/ml，缓释时间1小时(a’)葡萄葡萄糖浓度8mg/ml,缓释时间1小时，(b)葡萄糖浓度0mg/ml，缓释时间1天，(b’)葡萄葡萄糖浓度8mg/ml，缓释时间1天，(c)葡萄糖浓度0mg/ml，缓释时间7天，(c’)葡萄葡萄糖浓度8mg/ml，缓释时间7天。具体实施方式以下实施例是对本专利技术的进一步说明，而不是限制本专利技术的范围。实施例1在氮气保护下将0.47g（4.38mmol）苯甲醇，35.33uL（87.63uumol）辛酸亚锡，10g（87.63mmol）己内酯加入干燥的反应瓶中，100℃下反应12小时；接着冷却至室温后用50mL二氯甲烷稀释，在冰冻300mL正己烷中沉淀三次，减压除去正己烷，得到聚己内酯（PCL）；已干燥的10g（3.13mmol）PCL溶解于100mL无水二氯甲烷中，加入0.95g（9.375mmol）三乙胺，抽真空通氮气并在冰水浴中搅拌，同时通过恒压滴液漏斗逐滴加入溶于22.5mL二氯甲烷的2.15g（9.375mmol）二溴异丁酰溴。冰水浴反应1小时，室温反应24小时；反应结束后反应液用用一倍的二氯甲烷稀释，过滤，碳酸氢钠洗，水洗，硫酸镁干燥；在冰冻500mL甲醇中沉淀，得到溴化聚己内酯（PCL-Br）；将1.00g（0.33mmol）PCl-Br，8.91g(32.55mmol)PBDEMA,0.12g(0.65mmol)PMDETA,8.16mL苯甲醚加入干燥的反应瓶中，抽真空通氮气三次，最后一次的时候加入0.47g(0.65mmol)CuBr，60℃下反应1小时。反应结束后用氯仿溶解，过中性氧化铝柱子并旋蒸浓缩；用500mL正己烷/无水乙醚以4/1沉淀一次，500mL正己烷/无水乙醚以5/1沉淀两次；减压除去溶剂，得到PCL-b-PPBDEMA。0.5g聚合物溶解于10mL四氢呋喃溶液中，在室温下搅拌一个小时，倒入四氟板中置于通风橱里，直至溶剂发挥完毕，再将四氟板放在40℃的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种糖响应性的可降解薄膜的制备方法，其特征在于具体步骤如下：（1）在氮气保护下，将苯甲醇、己内酯单体和辛酸亚锡以摩尔比为1:（20~40）：（20~40）的比例加入到干燥的反应瓶中，100~140℃下反应12~36小时后用溶剂A稀释，在溶剂B中沉淀；（2）在氮气保护下，将步骤（1）得到的产物、三乙胺与2‑溴异丁酰溴以摩尔比为1:（3~5）:（3~5）的比例溶于溶剂C中，冰水浴反应1~2小时，室温反应24~48小时；用溶剂D稀释，过滤，碳酸氢钠洗，水洗，硫酸镁干燥，在溶剂E中沉淀，过滤后提纯、干燥；（3）将步骤（2）所得产物、催化剂F和PBDEMA单体溶于溶剂G中，其中催化剂F与PBDEMA单体的投料比按照所需分子量设计；体系在氩气或氮气保护下反应，反应温度为60～80 ℃，反应时间为1～48小时，除去催化剂F后，并经溶剂H沉淀、真空干燥，即得到PCL‑b‑PPBDEMA；（４）将步骤（３）得到PCL‑b‑PPBDEMA溶解于溶剂Ｉ中，在室温下搅拌0.5~2小时；倒入四氟板并置于通风橱，直至溶剂挥发完毕；再将四氟板放在40℃的烘箱中烘1~3小时，将薄膜从四氟板上揭下，即得到可降解薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种糖响应性的可降解薄膜的制备方法，其特征在于具体步骤如下：（1）在氮气保护下，将苯甲醇、己内酯单体和辛酸亚锡以摩尔比为1:（20~40）：（20~40）的比例加入到干燥的反应瓶中，100~140℃下反应12~36小时后用溶剂A稀释，在溶剂B中沉淀；（2）在氮气保护下，将步骤（1）得到的产物、三乙胺与2-溴异丁酰溴以摩尔比为1:（3~5）:（3~5）的比例溶于溶剂C中，冰水浴反应1~2小时，室温反应24~48小时；用溶剂D稀释，过滤，碳酸氢钠洗，水洗，硫酸镁干燥，在溶剂E中沉淀，过滤后提纯、干燥；（3）将步骤（2）所得产物、催化剂F和PBDEMA单体溶于溶剂G中，其中催化剂F与PBDEMA单体的投料比按照所需分子量设计；体系在氩气或氮气保护下反应，反应温度为60～80℃，反应时间为1～48小时，除去催化剂F后，并经溶剂H沉淀、真空干燥，即得到PCL-b-PPBDEMA；（４）将步骤（３）得到PCL-b-PPBDEMA溶解于溶剂Ｉ中，在室温下搅拌0.5~2小时；倒入四氟板并置于通风橱，直至溶剂挥发完毕；再将四氟板放在40℃的烘箱中烘1~3小时，将薄膜从四氟板上揭下，即得到可降解薄膜。2.根据权利要求１所述的糖响应性的可降解薄膜的制备方法，其特征在于所需的二嵌段共聚物结构式如下所示：其中m为25~35；n为55~65。3.根据权利要求１所述的糖响应性的可降解薄膜的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁伟忠，王春堯，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31