聚丙烯酸球刷的活性聚合制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种聚丙烯酸球刷的活性聚合制备方法及其应用，尤其公开了一种通过活性聚合法制备聚丙烯酸球刷及其在蛋白高密度固定化中的应用。本发明专利技术首先合成一种新的硅烷化RAFT聚合链转移试剂，将该RAFT链转移试剂通过一步反应固定到球形固相载体表面后，再通过RAFT聚合法在接枝有该RAFT链转移试剂的载体表面形成聚丙烯酸毛刷结构，得到聚丙烯酸球刷。本发明专利技术的聚丙烯酸球刷材料经过活化后，进行蛋白固定得到球刷与蛋白的复合物，从而实现了在蛋白高密度固定化中的应用。本发明专利技术的方法大大缩短了聚丙烯酸球刷的合成步骤与时间，提高了反应效率；并使得聚丙烯酸球刷具有较高的接枝密度和羧基含量，为蛋白固定化提供了更多的位点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及聚丙烯酸球刷的活性聚合制备方法及其应用，尤其涉及一种通过活性聚合合成路线制备聚丙烯酸球刷及其在蛋白高密度固定化中的应用，属于生物材料

技术介绍
活性自由基聚合是上个世纪末在传统自由基聚合基础上逐步发展起来的一种聚合技术。目前获得较好发展的代表性方法有氮氧稳定自由基聚合法(NMP)、原子转移自由基聚合法(ATRP)和断裂-加成链转移自由基聚合法(RAFT)。通过活性自由基聚合法得到的聚合物具有可控的分子量和分子量分布，以及活性的端基，因此使得活性自由基聚合法成为合成具有新型结构材料以及实现材料的结构控制的有力手段。球刷是将聚合物链的一端连接到球形固相载体表面所形成的复合结构。其中，聚丙烯酸球刷由于具有简单规整的结构、丰富的羧基功能基团、良好的分散稳定性以及环境响应特性而得到了广泛的研究与应用。早期主要使用常规自由基聚合法合成聚丙烯酸球刷。近几年随着活性自由基聚合技术的发展，活性自由基聚合法逐渐成为合成聚丙烯酸球刷的主要方法。借助活性聚合技术可以实现对聚丙烯酸毛刷长度的裁制与调控，从而获得结构更为规整可控的球刷。对现有技术的文献检索发现，Rutnakornpituk等在《高分子》第52期987-995页发表的“用于叶酸偶联的聚丙烯酸接枝的磁性纳米颗粒”(Poly (acrylic acid)-graftedmagnetic nanoparticle for conjugation with folic acid, Polymer,52, (2011),987-995)中报道了利用ATRP法制备了聚丙烯酸球刷并实现了对叶酸的偶联。由于ATRP法并不适用于包括丙烯酸在内的带有羧基单体的聚合，因此该文献采用先聚合丙烯酸叔丁酯，然后在强酸性环境中脱除叔丁基的方法来获得聚丙烯酸球刷。这种方法虽然能够获得聚丙烯酸球刷，但显然增加了合成步骤，且由于需要在强酸性条件下进行脱保护，因此存在容易弓I起球刷结构破坏、颗粒团聚等问题。RAFT聚合法作为另一种代表性的活性自由基聚合方法，能够直接聚合丙烯酸，因而更加适合用于制备聚丙烯酸球刷。进一步的文献检索发现，Hong等在《材料化学杂志》第19期5155-5160页发表的“含有介孔球核与pH响应性壳层的智能纳米载体的制备及其在药物可控携载和释放中的应用”(Fabrication of smart nanocontainers with amesoporous core and a pH—responsive shell for controlled uptake and release,J. Mater. Chem.，2009，19，5155-5160)中报道了用RAFT聚合法合成聚丙烯酸球刷。这一工作首先是在介孔氧化硅的外层进行环氧修饰，并通过开环与偶联反应固定RAFT链转移试剂，然后借助RAFT聚合成功地在介孔氧化硅外表面形成聚丙烯酸球刷结构。但在这一工作中，RAFT链转移试剂的固定化共涉及三步表面化学反应，其合成路线仍较为繁琐。因此，本领域的技术人员致力于开发一种采用简便、高效而通用的活性聚合合成路线来合成聚丙烯酸球刷。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种借助RAFT聚合法合成聚丙烯酸球刷的简便、高效而通用的新合成路线。 为实现上述目的，本专利技术提供了一种聚丙烯酸球刷的活性聚合制备方法以及将该聚丙烯酸球刷材料实现在蛋白高密度固定化中的应用及其方法。具体地，本专利技术首先将RAFT链转移试剂通过一步反应固定到球形固相载体表面；然后，通过RAFT聚合方法在接枝有RAFT链转移试剂的载体表面形成聚丙烯酸毛刷结构，最终得到聚丙烯酸球刷。本专利技术是通过以下具体技术方案实现的一方面，本专利技术合成了一种新型结构的RAFT链转移试剂。本专利技术的RAFT链转移试剂为硅烷化RAFT链转移试剂，由于该RAFT链转移试剂带有硅烷结构，即RAFT试剂的离去基团带有硅烷功能基团，因此该硅烷化RAFT链转移试剂可以通过一步反应简便地固定到球形固相载体表面。本专利技术的硅烷化RAFT链转移试剂用下述通式(I)表示\S O Z厂V、人^R / O ' 1(I)其中=RSC2-C12的直链烷基(_CnH2n+1，n = 2-12)、或苄基(-C7H7);例如乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、异戍基、新戍基、正己基、2_甲基羊基、正癸基、或正十_■烧基等。另一方面，本专利技术提供了一种聚丙烯酸球刷及其合成路线。本专利技术所述的聚丙烯酸球刷，包括作为聚丙烯酸球刷的球核结构的球形固相载体，该聚丙烯酸球刷为在固相载体的表面接枝聚丙烯酸的毛刷结构。其中，所述球形固相载体的表面带有羟基功能基团，且能与硅烷化试剂发生偶联反应。在本专利技术中，球形固相载体为本领域常用的微球，优选采用《胶体与界面科学杂志》1968年第26期62-69页报道的方法制备得到的单分散氧化娃微球。在本专利技术中，合成聚丙烯酸球刷的路线使用如上所述的硅烷化RAFT链转移试剂，该合成路线包括以下步骤步骤一，制备硅烷化RAFT链转移试剂；步骤二，通过一步法在微球表面接枝步骤一制备得到的硅烷化RAFT链转移试剂；步骤三，通过RAFT聚合方法在接枝有RAFT链转移试剂的载体表面形成聚丙烯酸毛刷结构，最终得到聚丙烯酸球刷。在本专利技术的具体实施方式中，步骤一中制备硅烷化RAFT链转移试剂的具体过程如下首先，将R-SH与碱溶于有机溶剂中，于10_60°C下反应10_60分钟；然后将二硫化碳逐滴加入该体系中，加完于10-60°C下继续反应10-60分钟，溶液变为淡黄色或黄色；再向体系中加入对氯4-苯基三甲氧基硅烷，于10-60°C下继续反应2-24小时，溶液变为黄色或深黄色，有大量固体析出；浓缩有机相，加入非极性有机溶剂，过滤，将得到的黄色或深黄色液体浓缩后通过柱层析纯化，得到硅烷化RAFT链转移试剂。其中，所述碱与R-SH的摩尔比优选为I : 1-4 ;R_SH与二硫化碳的摩尔比优选为I : 1_4 ;R-SH与对氣4-苯基二甲氧基娃烧的摩尔比优选为I : 1-4。在本专利技术中，所述碱优选为氢氧化钠、碳酸钠、磷酸钾或氢氧化钾等无机碱。有机溶剂优选为四氢呋喃、乙醇、甲苯、二氯甲烷或丙酮等；非极性有机溶剂优选为二氯甲烷、丙酮或甲苯等。在本专利技术的较佳实施方式中，步骤一中，浓缩液进行柱层析时淋洗剂为乙酸乙酯(EA)-石油醚(PA)、乙酸乙酯-正己烷、或二氯甲烷-石油醚体系；淋洗剂的配比优选为I 1-100。在本专利技术的较佳实施方式中，步骤二中通过一步法在微球表面接枝步骤一制备得到的硅烷化RAFT链转移试剂的具体过程如下将微球与硅烷化RAFT链转移试剂分散在乙醇中，通过油浴加热的方式使体系回流反应24小时，产物经乙醇洗涤后稳定分散在乙醇中，得到表面由硅烷化RAFT链转移试剂修饰的微球。在本专利技术的另一较佳实施方式中，步骤三中制备聚丙烯酸球刷的具体过程如下 将制备得到的表面由硅烷化RAFT链转移试剂修饰的微球重新分散在N，N- 二甲基甲酰胺(DMF)中，加入丙烯酸、自由的RAFT链转移试剂、偶氮二异丁腈，通过油浴加热的方式使体系在70°C下发生聚合反应3小时，产物经乙醇洗涤后稳定分散在乙醇中，得到聚丙烯酸球刷。在本专利技术中，所述自由的RAF本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚丙烯酸球刷的活性聚合制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、合成硅烷化RAFT链转移试剂；步骤二、将所述硅烷化RAFT链转移试剂通过一步反应接枝固定到球形固相载体表面；步骤三、通过RAFT聚合方法在所述接枝有RAFT链转移试剂的载体表面形成聚丙烯酸毛刷结构，最终得到聚丙烯酸球刷；其中，所述球形固相载体为表面带有羟基基团的微球；所述硅烷化RAFT链转移试剂的分子结构如下：其中：R为？CnH2n+1，n＝2？12、或苄基。FDA00002363855100011.jpg

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐宏，古宏晨，瞿振元，胡凤麟，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：