一種嵌段共聚物、其制備方法及電活性水凝膠技術

本發明專利技術提供了一種嵌段共聚物，包含具有式（I）或式（II）結構的A嵌段和具有式（III）或式（Ⅳ）結構的B嵌段。將本發明專利技術制備的聚谷氨酸嵌段共聚物與聚賴氨酸嵌段共聚物在水性介質中混合，可立刻由溶液轉變形成離子復合型電活性水凝膠材料。由于具有式（III）或式（Ⅳ）結構的B嵌段含有苯胺齊聚物片段，其本身具有分子間π-π作用力，共軛的π電子具有導電性，因此，制備得到的嵌段共聚物具有良好的電化學響應特性；同時，由于一定鏈節數比例的A和B嵌段所形成的膠束溶于水，因此，本發明專利技術提供的嵌段共聚物還具有良好的水溶性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及生物醫用高分子材料
，尤其涉及一種嵌段共聚物、其制備方法及電活性水凝膠。
技術介紹
水凝膠是一類能夠吸收并保有大量水分的具有交聯網絡結構的聚合物，在聚合物網絡結構中含有親水基團或親水的鏈段，它們在水環境中能夠與水結合，從而形成水凝膠結構，這種水凝膠結構使得親水的小分子能夠在其中進行擴散。可注射型水凝膠是近年來出現的新型水凝膠體系，它具有獨特的溶液-凝膠轉變特性，因此可通過注射的方法將具有一定流動性的生物材料植入體內，并充滿整個具有不規則形狀的缺損部位。這類水凝膠具有流動性好、使用方便、滯留時間長、創面小、性能類似人體組織等特點，而且它對低分子溶質具有較好的透過性，有優良的生物相容性和較好的重現性，容易合成，因此近年來被廣泛用于生物醫學領域。可注射水凝膠可以使包埋的藥物穩定可控的到達體液中，通過把藥物與聚合物溶液混合，再原位注射到體內形成凝膠達到藥物的控制釋放。而電活性材料，如導電聚合物，不僅具有較易合成、價格低廉等優勢，還可以方便的以功能基團的形式與其他各種類型的高分子材料以摻雜、復合或接枝的方法相結合，在保留原有高分子材料性能的同時，實現電活性的引入，從而也可以應用到藥物控釋領域。由于其隨pH變化可發生可逆摻雜，隨氧化還原電勢變化可發生電化學摻雜，引起聚合物材料組裝結構的變化，進而具有包埋、釋放藥物及生物活性分子方面的能力，這使得其可以應用于藥物控釋領域。同時，基于生物體內反應都與電子傳遞有關，以及細胞對電信號的敏感性，通過引入電活性材料可以調控細胞的粘附、生長、分化、凋亡，因此具有電活性的導電聚合物在藥物控釋、組織工程領域具有較大的優勢。現有技術公開了多種可注射水凝膠，如聚乙二醇和聚（L-乳酸）的嵌段共聚物水凝膠，在溫度變化時可以實現溶膠和凝膠的可逆變化；聚氧化乙烯-聚氧化丙烯聚合物和聚丙氨酸形成的嵌段共聚物在一定濃度下，也可以形成可注射凝膠。但是，現有技術制備的可注射水凝膠均不具有電活性。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術要解決的技術問題在于提供一種嵌段共聚物、其制備方法及電活性水凝膠，制備得到的嵌段共聚物和電活性水凝膠不僅具有良好的水溶性，而且具有良好的電化學響應特性。本專利技術提供了一種嵌段共聚物，包含具有式（I）或式（II）結構的A嵌段和具有式（III）或式（Ⅳ）結構的B嵌段：其中，n為聚合度，25≤n≤500；a為聚合度，1≤a≤100；b為聚合度，1≤b≤100；2≤x≤5。優選的，所述式（III）或式（Ⅳ）中，x選自3或4。優選的，所述B嵌段占所述嵌段共聚物的質量百分數為5%~80%。本專利技術還提供了一種嵌段共聚物的制備方法，其特征在于，包括：A）將端氨基化的聚乙二醇單甲醚或端氨基化的聚乙二醇與谷氨酸芐酯-N-羧酸酐或芐氧羰基-賴氨酸-N-羧酸酐混合，進行開環聚合反應，然后進行脫保護，得到聚谷氨酸嵌段共聚物中間體或聚賴氨酸嵌段共聚物中間體；B）將步驟A）得到的聚谷氨酸嵌段共聚物中間體與偶聯試劑和具有式（Ⅴ）結構的化合物混合，發生縮合反應，得到聚谷氨酸嵌段共聚物；將步驟A）得到的聚賴氨酸嵌段共聚物中間體與偶聯試劑和具有式（Ⅵ）結構的化合物混合，發生縮合反應，得到聚賴氨酸嵌段共聚物；其中，x為聚合度，2≤x≤5。優選的，所述端氨基化的聚乙二醇單甲醚或端氨基化的聚乙二醇與谷氨酸芐酯-N-羧酸酐或芐氧羰基-賴氨酸-N-羧酸酐的摩爾比為1：1~100。優選的，所述步驟A）得到的聚谷氨酸嵌段共聚物中間體與所述具有式（Ⅴ）結構的化合物的摩爾比為1：5~20；所述步驟A）得到的聚賴氨酸嵌段共聚物中間體與所述具有式（Ⅵ）結構的化合物的摩爾比為1：5~20。優選的，所述偶聯試劑選自1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽、N,N'-二環己基碳二亞胺和N-羥基琥珀酰亞胺中的任意一種或幾種。本專利技術還提供了一種電活性水凝膠，包括水性介質和離子復合嵌段共聚物，所述水性介質選自水、生理鹽水、緩沖溶液、組織培養液或體液中的任意一種或幾種；所述離子復合嵌段共聚物包括式（I）與式（III）形成的第一嵌段共聚物和式（I）與式（Ⅳ）形成的第二嵌段共聚物；或者包括式（II）與式（III）形成的第一嵌段共聚物和式（II）與式（Ⅳ）形成的第二嵌段共聚物；其中，n為聚合度，25≤n≤500；a為聚合度，1≤a≤100；b為聚合度，1≤b≤100；2≤x≤5。優選的，所述離子復合嵌段共聚物由式（I）與式（III）形成的第一嵌段共聚物、式（I）與式（Ⅳ）形成的第二嵌段共聚物、式（I）與式（Ⅶ）形成的第三嵌段共聚物和式（I）與式（Ⅷ）形成的第四嵌段共聚物形成；或者由式（II）與式（III）形成的第一嵌段共聚物、式（II）與式（Ⅳ）形成的第二嵌段共聚物、式（II）與式（Ⅶ）形成的第三嵌段共聚物和式（II）與式（Ⅷ）形成的第四嵌段共聚物形成；其中，c為聚合度，1≤a≤200。優選的，所述x選自3或4。與現有技術相比，本專利技術提供的嵌段共聚物，包含具有式（I）或式（II）結構的A嵌段和具有式（III）或式（Ⅳ）結構的B嵌段。由于具有式（III）或式（Ⅳ）結構的B嵌段含有苯胺齊聚物片段，其本身具有分子間π-π作用力，共軛的π電子具有導電性，因此，制備得到的嵌段共聚物具有良好的電化學響應特性；同時，由于一定鏈節數比例的A和B嵌段所形成的膠束溶于水，因此，本專利技術提供的嵌段共聚物還具有良好的水溶性。將本專利技術制備的聚谷氨酸嵌段共聚物與聚賴氨酸嵌段共聚物在水性介質中混合，可立刻由溶液轉變形成離子復合型電活性水凝膠材料，得到的水凝膠具有電活性、水溶性、可降解、可注射、快速成膠等性質，可作為藥物載體或支架材料等應用于生物醫用材料領域。附圖說明圖1是本專利技術實施例52制備的聚乙二醇單甲醚-聚L-谷氨酸嵌段共聚物的核磁共振氫譜圖；圖2是本專利技術實施例82制備的聚L-賴氨酸-聚乙二醇-聚L-賴氨酸嵌段共聚物的核磁共振氫譜圖；圖3是本專利技術實施例62、107和實施例80、143制備的嵌段共聚物形成的水凝膠的動態力學測試圖；圖4是本專利技術實施例95制備的聚乙二醇單甲醚-聚L-谷氨酸接枝苯胺五聚體嵌段共聚物的紫外吸收圖；圖5是本專利技術實施例137制備的聚乙二醇單甲醚-聚L-賴氨酸接枝苯胺五聚體嵌段共聚物的紫外吸收圖。具體實施方式本專利技術提供了一種嵌本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種嵌段共聚物，包含具有式（I）或式（II）結構的A嵌段和具有式（III）或式（Ⅳ）結構的B嵌段：其中，n為聚合度，25≤n≤500；a為聚合度，1≤a≤100；b為聚合度，1≤b≤100；2≤x≤5。FDA00002601988300011.jpg

【技術特征摘要】
1.一種嵌段共聚物，包含具有式（I）或式（II）結構的A嵌段和具有式
（III）或式（Ⅳ）結構的B嵌段：
其中，
n為聚合度，25≤n≤500；
a為聚合度，1≤a≤100；
b為聚合度，1≤b≤100；
2≤x≤5。
2.根據權利要求1所述的嵌段共聚物，其特征在于，所述式（III）或式
（Ⅳ）中，x選自3或4。
3.根據權利要求1或2所述的嵌段共聚物，其特征在于，所述B嵌段占
所述嵌段共聚物的質量百分數為5%~80%。
4.一種嵌段共聚物的制備方法，其特征在于，包括：
A）將端氨基化的聚乙二醇單甲醚或端氨基化的聚乙二醇與谷氨酸芐酯
-N-羧酸酐或芐氧羰基-賴氨酸-N-羧酸酐混合，進行開環聚合反應，然后進行
脫保護，得到聚谷氨酸嵌段共聚物中間體或聚賴氨酸嵌段共聚物中間體；
B）將步驟A）得到的聚谷氨酸嵌段共聚物中間體與偶聯試劑和具有式
（Ⅴ）結構的化合物混合，發生縮合反應，得到聚谷氨酸嵌段共聚物；將步
驟A）得到的聚賴氨酸嵌段共聚物中間體與偶聯試劑和具有式（Ⅵ）結構的
化合物混合，發生縮合反應，得到聚賴氨酸嵌段共聚物；
其中，
x為聚合度，2≤x≤5。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述端氨基化的聚乙二醇
單甲醚或端氨基化的聚乙二醇與谷氨酸芐酯-N-羧酸酐或芐氧羰基-賴氨酸-N-
羧酸酐的摩爾比為1：1~100。
6.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟A）得到的聚谷
氨酸嵌段共聚物中間體與所述具有式（Ⅴ）結構的化合物的摩爾比為1：5~20；

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳學思，崔海濤，劉亞棟，莊秀麗，
申請(專利權)人：中國科學院長春應用化學研究所，
類型：發明
國別省市：