一种温敏性共聚物及其合成方法以及包含该共聚物的可逆自组装水凝胶技术

本发明专利技术公开的一种温敏性共聚物，是以聚L‑苏氨酸为疏水链段、以聚乙二醇单甲醚为亲水链段构成的聚乙二醇单甲醚‑b‑聚L‑苏氨酸两嵌段聚合物。本发明专利技术还提供了合成上述共聚物的方法，包括A.中间体‑‑聚乙二醇单甲醚‑b‑聚(O‑苄基‑L‑苏氨酸)的制备；B.温敏性聚乙二醇单甲醚‑b‑聚L‑苏氨酸两嵌段共聚物的制备。还公开了包含所述共聚物的可逆自组装水凝胶，该可逆自组装水凝胶中所述温敏性共聚物的浓度为2～15wt％，余量为水。其优点在于，得到一种可以循环使用、可逆、温敏性、低分子量共聚物及其水凝胶，制备简单、成本低廉、可循环反复使用，因此，能够实现良好的应用普及。

A thermosensitive copolymer and its synthesis method and reversible self-assembled hydrogel containing the copolymer

【技术实现步骤摘要】
一种温敏性共聚物及其合成方法以及包含该共聚物的可逆自组装水凝胶
本专利技术属于多肽自组装水凝胶材料
，具体为一种温敏性共聚物及其合成方法以及包含该共聚物的可逆自组装水凝胶。
技术介绍
多肽自组装材料作为生物同源的新一代生物材料，多肽优越的生物相容性、生物可降解性、生物活性、细胞黏附性、抗菌性以及自组装特性展现了其自组装生物材料的巨大优势。多肽水凝胶作为一类重要的多肽自组装软材料，在过去几十年里，由于其具有含水量高、结构与细胞外基质相似以及生物相容性良好等特点，尤其在药物释放、组织工程、细胞培养以及其它智能应用领域的广泛应用使其得到了科研工作者的持续关注。ByeongmoonJeong等人在SoftMatter,4，2383-2387(2008)，Biomacromolecules，14，3256-3266(2013)报道了以聚L-丙氨酸为疏水链段和聚乙二醇为亲水链段组成的聚醚-聚多肽两嵌段共聚物及其温敏性水凝胶。又如WeiweiWang等人在JournalofMaterialsChemistryB，5，1724-1733(2017)报道的以L-缬氨酸为疏水链段和以聚乙二醇为亲水链段组成的聚醚-聚多肽两嵌段共聚物及其温敏性水凝胶。然而，以上所有的温敏性聚醚-聚多肽共聚物由于其选择的氨基酸的侧链疏水性较强使其形成的水凝胶不可逆且只能在升温作用下由于聚醚的脱水作用才能使其形成水凝胶，而多肽的自组装性能不能体现出来即由此得到的水凝胶只是由聚醚链段脱水交联而形成的凝胶，并不是多肽链段通过自身的自组装形成的凝胶。且这种水凝胶自身也不具有温度响应的功能。虽然Johnson，P.与Metealf，J.,C.很早就在EuropeanPolymerJournal，3,423(1967)上报道了基于明胶的自组装水凝胶。该水凝胶在低温或室温下就可自发的形成可逆的水凝胶，且被广泛利用到医药和化工产业中，但是由该明胶形成的水凝胶需要明胶的分子量足够大，通常分子量小于1.5×104的明胶是不能凝固的，它总是成溶胶状。
技术实现思路
为了解决现有技术中温敏性水凝胶大多不能够可逆，分子量足够大的明胶水凝胶才能够实现可逆，导致成本升高，不能够良好地应用普及的缺陷，本专利技术提供了一种温敏性共聚物及其合成方法以及包含该共聚物的可逆自组装水凝胶，实现的目的为，得到一种低分子量的聚多肽共聚物，可使其在室温下直接通过多肽自组装就可形成水凝胶，且在升温时该凝胶可被破坏形成溶胶，而当温度恢复至室温时又可重新形成凝胶，得到一种低分子量、可逆的温敏性共聚物及其水凝胶，实现良好的应用普及。为了实现上述目的，本专利技术提供的一种温敏性共聚物，所述共聚物是以聚L-苏氨酸为疏水链段、以聚乙二醇单甲醚为亲水链段构成的聚乙二醇单甲醚-b-聚L-苏氨酸两嵌段聚合物，疏水链段聚L-苏氨酸的含量为30～55wt.％，亲水链段聚乙二醇单甲醚的含量为45～70wt.％。进一步的，所述亲水链段聚乙二醇单甲醚的数均分子量为1000～2000，疏水链段聚L-苏氨酸的数均分子量为700～1200。进一步的，本专利技术还提供了上述温敏共聚物的合成方法，包括如下步骤：A.中间体--聚乙二醇单甲醚-b-聚(O-苄基-L-苏氨酸)的制备A1：按摩尔量：体积＝1:9的比例称取引发剂：氨基聚乙二醇单甲醚与反应溶剂：三氯甲烷/N，N-二甲基甲酰胺混合溶剂，按分子量的设计来称取反应原料：N-羧基-α-氨基-O-苄基-L-苏氨酸环内酸酐单体；A2：将称取的引发剂加入带有磁力搅拌的反应容器中，在氮气环境下向反应容器中加入体积比为2:1的三氯甲烷/N，N-二甲基甲酰胺混合溶剂；A3：待引发剂完全溶解后，加入称量的N-羧基-α-氨基-O-苄基-L-苏氨酸环内酸酐单体，然后在室温下搅拌反应24h；A4：待反应结束后，将反应液用冷冻的乙醚沉淀、过滤，并在真空烘箱中干燥至恒重；B.温敏性聚乙二醇单甲醚-b-聚L-苏氨酸两嵌段共聚物的制备B1：按质量：体积：质量＝1:20:2的比例称取催化剂：钯碳、反应溶剂：三氟乙酸溶剂及反应原料：聚乙二醇单甲醚-b-聚(O-苄基-L-苏氨酸)聚合物；B2：将称取的反应原料加入带有磁力搅拌的反应容器中，在氢气环境下向反应容器中加入三氟乙酸溶剂；B3：待反应原料完全溶解后，加入称量的催化剂，然后在室温下连续通氢气搅拌反应72h；B4：待反应结束后，将反应液过滤，冷冻的乙醚沉淀、再过滤，并在真空烘箱中干燥至恒重；B5：将干燥至恒重的产物用一定量的去离子水溶解；B6：将溶解好的产物水溶液用截留分子量为300-500的透析袋在大量去离子水中透析至产物水溶液的pH为中性；B7：将透析至中性的产物水溶液冷冻干燥至恒重。进一步的，该可逆自组装水凝胶中所述温敏性共聚物的浓度为2～15wt.％，余量为水。本专利技术所采用的L-苏氨酸是人体必需的八种氨基酸之一，其侧链R基的羟基官能团一方面可使由此单体合成的聚多肽链的疏水性减弱，为温度调控多肽间的弱键作用成为可能，最终实现温敏性的可逆自组装水凝胶的制备，而另一方面可通过侧链R基的羟基官能团与其它功能基团或小分子键接，从而赋予该多肽共聚物及其自组装水凝胶于新的功能。所以，本专利技术的温敏性共聚物可在室温及以下温度自组装成澄清透明的水凝胶，不需经热处理就可形成水凝胶，在加热后可使该自组装水凝胶发生溶胶转变，为一种可逆的温敏性水凝胶；且所述该温敏性水凝胶的凝胶-溶胶转变温度可通过所述温敏性共聚物的水溶液浓度与分子量来调控；另外，所述该温敏性水凝胶在发生可逆的凝胶-溶胶转变时其自组装形貌与多肽二级结构可始终保持不变，可多次重复，且每次重复转变温度基本不发生改变。本专利技术采用上述技术方案，本专利技术有益效果包括：得到一种可以循环使用、温敏性的低分子量的聚多肽共聚物，可使其在室温下直接通过多肽自组装就可形成水凝胶，且在升温时该凝胶可被破坏形成溶胶，进而得到一种可逆的水凝胶，制备简单、成本低廉、可循环反复使用，因此，能够实现良好的应用普及。附图说明图1为转变温度随浓度与分子量变化的相图；图2为不同温度下的本专利技术水凝胶自组装形貌图；图3为本专利技术聚合物在不同温度下的二级构象变化图。具体实施方式以下结合具体实施例对本专利技术作出进一步的说明。实施例一：本专利技术开发的一种温敏性共聚物，所述共聚物是以聚L-苏氨酸为疏水链段、以聚乙二醇单甲醚为亲水链段构成的聚乙二醇单甲醚-b-聚L-苏氨酸两嵌段聚合物，疏水链段聚L-苏氨酸的含量为40wt.％，亲水链段聚乙二醇单甲醚的含量为60wt.％。进一步的，所述亲水链段聚乙二醇单甲醚的数均分子量为1000，疏水链段聚L-苏氨酸的数均分子量为700。本专利技术还提供了合成所述温敏共聚物方法，包括如下步骤：A.中间体--聚乙二醇单甲醚-b-聚(O-苄基-L-苏氨酸)的制备A1：称取引发剂氨基聚乙二醇单甲醚1g，三氯甲烷/N，N-二甲基甲酰胺(v/v＝2:1)混合溶剂9ml及反应原料N-羧基-α-氨基-O-苄基-L-苏氨酸环内酸酐单体1.645g；A2：将称取的引发剂加入带有磁力搅拌的反应容器中，在氮气环境下向反应容器中加入体积比为2:1的三氯甲烷/N，N-二甲基甲酰胺混合溶剂；A3：待引发剂完全溶解后，加入称量的N-羧基-α-氨基-O-苄基-L-苏氨酸环内酸酐单体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种温敏性共聚物，其特征在于，所述共聚物是以聚L‑苏氨酸为疏水链段、以聚乙二醇单甲醚为亲水链段构成的聚乙二醇单甲醚‑b‑聚L‑苏氨酸两嵌段聚合物，疏水链段聚L‑苏氨酸的含量为30～55wt％，亲水链段聚乙二醇单甲醚的含量为45～70wt％。

【技术特征摘要】
1.一种温敏性共聚物，其特征在于，所述共聚物是以聚L-苏氨酸为疏水链段、以聚乙二醇单甲醚为亲水链段构成的聚乙二醇单甲醚-b-聚L-苏氨酸两嵌段聚合物，疏水链段聚L-苏氨酸的含量为30～55wt％，亲水链段聚乙二醇单甲醚的含量为45～70wt％。2.根据权利要求1所述的温敏性共聚物，其特征在于，所述亲水链段聚乙二醇单甲醚的数均分子量为500～2000，疏水链段聚L-苏氨酸的数均分子量为700～1200。3.一种权利要求1-2任一项所述温敏共聚物的合成方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：A.中间体--聚乙二醇单甲醚-b-聚(O-苄基-L-苏氨酸)的制备A1：按摩尔量：体积＝1:9的比例称取引发剂：氨基聚乙二醇单甲醚与反应溶剂：三氯甲烷/N，N-二甲基甲酰胺混合溶剂，按分子量的设计来称取反应原料：N-羧基-α-氨基-O-苄基-L-苏氨酸环内酸酐单体；A2：将称取的引发剂加入带有磁力搅拌的反应容器中，在氮气环境下向反应容器中加入体积比为2:1的三氯甲烷/N，N-二甲基甲酰胺混合溶剂；A3：待引发剂完全溶解后，加入称量的N-羧基-α-氨基-O-苄基...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘钰，赵市超，祝红玉，郝建原，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51