專利名稱：一種雙親水溫敏納米纖維膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于納米纖維膜的制備領(lǐng)域，特別涉及一種雙親水溫敏納米纖維膜的制備方法。
背景技術(shù)：
靜電紡絲法是一種制備超細(xì)纖維的重要方法，它與傳統(tǒng)的方法有著明顯的不同，通過靜電力作為牽引力，將聚合物溶液或熔體帶上幾千至幾萬伏高壓靜電，帶電的聚合物液滴在電場カ的作用下被拉伸。當(dāng)電場力足夠大時(shí)，聚合物液滴可克服表面張カ形成噴射細(xì)流，細(xì)流在噴射過程中溶劑蒸發(fā)或固化，最終落在接收裝置上，形成了類似無紡布狀的纖維氈。用靜電紡絲法制得的纖維比傳統(tǒng)紡絲方法細(xì)得多，直徑一般在數(shù)十納米到數(shù)百納米，最小直徑可至lnm。靜電紡絲方法可以把多種不同的聚合物，例如聚酯、聚氨酷、聚こ烯、聚丙烯、聚こ烯醇、聚苯胺、聚丙烯腈等紡制成直徑范圍從小于幾個(gè)納米到超過I U m的超細(xì) 纖維，所得到的靜電紡絲纖維收集在負(fù)極板上沉積成非織造布。生物醫(yī)用高分子與物理學(xué)、生物學(xué)結(jié)合在一起發(fā)展出一類全新的智能材料，也是生物醫(yī)用材料領(lǐng)域中極為重要的組成部分。智能材料是指能夠?qū)χ車h(huán)境的變化作出相應(yīng)響應(yīng)的新材料，在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)治療中具有極大的應(yīng)用前景。智能材料的分類方法有很多種。根據(jù)材料的來源，智能材料包括金屬系智能材料、無機(jī)非金屬系智能材料以及高分子系智能材料。智能高分子材料是其中的ー類，所謂智能高分子就是當(dāng)受到外界環(huán)境的物理、化學(xué)乃至生物信號(hào)變化刺激吋，自身的某些物理或者化學(xué)性質(zhì)會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化的聚合物，也常被稱為“刺激響應(yīng)性聚合物”或“環(huán)境敏感性聚合物”等。在各類刺激響應(yīng)型聚合物中，溫度響應(yīng)型聚合物由于其實(shí)現(xiàn)條件簡單而倍受青睞。其中研究最廣泛的具有溫度敏感性的聚合物是聚(N-異丙基丙烯酰胺)，它在水溶液中大約32° C具有ー個(gè)可逆的相轉(zhuǎn)變溫度，稱之為較低臨界溶解溫度(LCST)。當(dāng)外界溫度低于其LCST時(shí)，聚(N-異丙基丙烯酰胺)是水溶性的，表現(xiàn)為伸展的鏈構(gòu)象；而當(dāng)外界溫度升高到其LCST以上時(shí)，聚(N-異丙基丙烯酰胺)的鏈發(fā)生收縮，經(jīng)歷相轉(zhuǎn)變成為不溶的、疏水性的聚集體，聚(N-異丙基丙烯酰胺)的這種特殊的熱敏感性已經(jīng)被應(yīng)用于藥物的控制釋放、固定化酶和免疫分析等多方面。首先合成一種雙親水溫敏含糖聚合物，然后利用靜電紡絲技術(shù)制備了ー種新型雙親水溫度響應(yīng)性納米纖維膜，該項(xiàng)研究在目前的研究文獻(xiàn)以及專利尚未見報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種雙親水溫敏納米纖維膜的制備方法，該方法簡單易行，易于エ業(yè)化，所得雙親水溫敏聚合物可以應(yīng)用于藥物控制釋放、基因傳輸、生物分離和蛋白質(zhì)提純等領(lǐng)域。本發(fā)明的一種雙親水溫敏納米纖維膜的制備方法，包括(I)可聚合的葡萄糖ニ酸ニこ烯酯的合成
將脂肪族ニ酸與醋酸こ烯酯混合，加入催化劑，于60 75°C反應(yīng)得到脂肪族ニ酸ニこ烯酯；在有機(jī)溶劑中，使用枯草桿菌堿性蛋白酶(無錫雪梅科技有限公司)催化葡萄糖分子與上述脂肪族ニ酸ニこ烯酯進(jìn)行酯交換反應(yīng)，從而合成可聚合的含糖親水單體；(2)含有葡萄糖和N-異丙基丙烯酰胺的雙親水無規(guī)共聚物的合成將步驟(I)所得的可聚合含糖親水單體、N-異丙基丙烯酰胺単體和引發(fā)劑溶解于有機(jī)溶劑中，氮?dú)獗Ｗo(hù)下，于50-80°C聚合反應(yīng)得到聚合物，然后通過選擇沉淀劑與可溶解得到的聚合物的共溶剤，反復(fù)沉淀，直到未反應(yīng)單體全部洗出，得到沉淀物，最后將得到的沉淀物真空干燥，得到全親水無規(guī)共聚物；(3)將上述雙親水無規(guī)共聚物加入到有機(jī)溶劑中，攪拌溶脹，超聲脫氣10-30分鐘，得到紡絲原液；采用上述的紡絲原液進(jìn)行高壓靜電紡絲，真空干燥后得到雙親水納米纖維膜。
步驟(I)中所述的催化劑為硫酸銅或醋酸汞。步驟(I)中所述的有機(jī)溶劑為吡啶、N，N_ ニ甲基甲酰胺或ニ甲亞砜。步驟(I)中所述的脂肪族ニ酸ニこ烯酯為丁ニ酸ニこ烯酯、己ニ酸ニこ烯酯、壬ニ
酸ニこ烯酯、癸ニ酸ニこ烯酯中的ー種。步驟(2)中所述的N-異丙基丙烯酰胺與可聚合含糖親水單體的摩爾比為3:1 20:1。步驟(2)中所述的引發(fā)劑為偶氮ニ異丁腈AIBN，其用量與N-異丙基丙烯酰胺的質(zhì)量比為 1:1-1:100。步驟(2)中所述的沉淀劑為こ醚、正己烷、ニ氧六環(huán)、丙酮、こ酸こ酯中的一種或幾種。步驟(2)中所述的共溶劑為N，N_甲基甲酰胺、ニ甲亞砜、甲醇、丙酮、こニ醇中的ー種或幾種。步驟(2)中所述的全親水無規(guī)共聚物的較低臨界溶解溫度范圍在34 45°C。步驟(3)中所述的高壓靜電紡絲的具體エ藝參數(shù)為采用削平的注射針頭作為噴射細(xì)流的毛細(xì)管，流速I. 0^3. OmL h—1，接受板離噴絲ロ距離為l(T30cm，電壓l(T30kV，環(huán)境溫度15 40°C，環(huán)境濕度50 75%。步驟(3)中所述的高壓靜電紡絲中溶液儲(chǔ)存器為5mL注射器，注射針頭為6號(hào)或9號(hào)。步驟(3)中得到的雙親水納米纖維膜中纖維的直徑為20(Tl000nm。本發(fā)明的一種雙親水溫度響應(yīng)性高分子材料的制備方法，首先通過將酶催化選擇性酯交換反應(yīng)與自由基共聚反應(yīng)相結(jié)合，兩步便利合成共價(jià)鍵合有糖酯和溫敏材料N-異丙基丙烯酰胺的雙親水無規(guī)共聚物。該材料可以應(yīng)用于藥物控制釋放、蛋白質(zhì)分離提純、基因傳輸?shù)认嚓P(guān)領(lǐng)域。有益效果(I)所用聚合單體糖類來源豐富，價(jià)格低廉，成本較低；(2)本發(fā)明本方法合成路線簡潔，不需要保護(hù)基團(tuán)以及去保護(hù)的步驟，反應(yīng)條件溫和，毒性低，易于エ業(yè)化，進(jìn)ー步降低了成本；(3)本發(fā)明的制備方法操作簡單，耗時(shí)較少，原材料廉價(jià)易得，可獲得直徑和孔徑在納米級(jí)的膜材料，適用于規(guī)模化生產(chǎn)。


圖I為本發(fā)明掃描電鏡圖；圖2為本發(fā)明核磁共振碳譜；圖3為本發(fā)明不同投料濃度比例下掃描電鏡圖。
圖4為本發(fā)明的雙親水溫敏納米纖維的掃描電鏡圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)ー步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。實(shí)施例I(I)己ニ酸ニこ烯酯的合成將己ニ酸28g與醋酸こ烯酯150mL混合，加入催化劑硫酸銅0. 4g，于70°C反應(yīng)得到己ニ酸ニこ烯酯32g，收率81% ；(2)可聚合葡萄糖己ニ酸ニこ烯酯的酶促合成將13. 14g己ニ酸ニこ烯酯(0. 066mol)、3. 96g葡萄糖、I. Og枯草桿菌蛋白酶和IOOmL無水吡啶加入250mL錐形瓶中，放入50°C恒溫振蕩培養(yǎng)箱中反應(yīng)4d，轉(zhuǎn)速為210rpm。反應(yīng)過程用薄層層析(TLC)定性監(jiān)測，展開劑為こ酸こ酷/甲醇/水(體積比為17:3:1)，用12顯色。反應(yīng)結(jié)束后，過濾除去枯草桿菌蛋白酶并減壓蒸餾除去大部分吡啶，粗產(chǎn)物用柱層析法提純，洗脫劑為純こ酸こ酷，展開劑為こ酸こ酷/甲醇/水(體積比為17:3:1)，用12顯色。最后經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去洗脫劑得到白色固體產(chǎn)物。實(shí)施例2在裝有磁力攪拌轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)接頭的燒瓶中加入3. 96g N-異丙基丙烯酰胺、2. 34g葡萄糖己ニ酸ニこ烯酯和0. 126g AIBN，完全溶解于5mL DMF中，密封，反復(fù)抽真空通氮?dú)舛啻魏?，將反?yīng)體系置于60°C在氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌反應(yīng)24h，之后將反應(yīng)所得粘稠無色透明聚合物溶液沉淀于大量こ醚中，后將こ醚傾出，將白色固體沉淀物再次溶解于微量こ醇中，反復(fù)沉淀、溶解，直到未反應(yīng)單體全部洗出，置于真空干燥箱中于37°C干燥24h得到白色固體粉末。將上述雙親水無規(guī)共聚物加入到こ醇中，攪拌溶解，超聲脫氣15分鐘，配制紡絲原液，用5ml針頭內(nèi)徑0. 5mm注射器抽取紡絲液，固定于靜電紡絲裝置上,控制噴出流速I. 0ml/h,靜電壓15kv，接收屏采用鋁箔接地接收，針頭與接收屏的距離為15cm，采用正交方法調(diào)節(jié)不同紡絲參數(shù)進(jìn)行電紡，得不同直徑大小的得到雙親水溫敏納米纖維膜。實(shí)施例3在裝有磁力攪拌轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)接頭的燒瓶中加入7. 92g N-異丙基丙烯酰胺、2. 34g葡萄糖己ニ酸ニこ烯酯和0. 206g AIBN，完全溶解于IOmL DMF中，密封，反復(fù)抽真空通氮?dú)舛啻魏?，將反?yīng)體系置于65°C在氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌反應(yīng)20h，之后將反應(yīng)所得粘稠無色透明聚合物溶液沉淀于大量こ醚中，后將こ醚傾出，將白色固體沉淀物再次溶解于微量こ醇中，反復(fù)沉淀、溶解，直到未反應(yīng)單體全部洗出，置于真空干燥箱中于37°C干燥24h得到白色固體粉末。將上述雙親水無規(guī)共聚物加入到こ醇中，攪拌溶解，超聲脫氣20分鐘，配制紡絲原液，用5ml針頭內(nèi)徑0. 5mm注射器抽取紡絲液，固定于靜電紡絲裝置上，控制噴出流速
1.0ml/h，靜電壓15kv，接收屏采用鋁箔接地接收，針頭與接收屏的距離為20cm，采用正交方法調(diào)節(jié)不同紡絲參數(shù)進(jìn)行電紡，得不同直徑大小的得到雙親水溫敏納米纖維膜。實(shí)施例4在裝有磁力攪拌轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)接頭的燒瓶中加入11. 88g N-異丙基丙烯酰胺、2. 34g葡萄糖己ニ酸ニこ烯酯和0. 284g AIBN，完全溶解于15mL DMF中，密封，反復(fù)抽真空通氮?dú)舛啻魏?，將反?yīng)體系置于70°C在氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌反應(yīng)24h，之后將反應(yīng)所得粘稠無色透明聚合物溶液沉淀于大量こ醚中，后將こ醚傾出，將白色固體沉淀物再次溶解于微量こ醇中， 反復(fù)沉淀、溶解，直到未反應(yīng)單體全部洗出，置于真空干燥箱中于37°C干燥24h得到白色固體粉末。將上述雙親水無規(guī)共聚物加入到こ醇中，攪拌溶解，超聲脫氣30分鐘，配制紡絲原液，用5ml針頭內(nèi)徑0. 5mm注射器抽取紡絲液，固定于靜電紡絲裝置上，控制噴出流速
2.Oml/h，靜電壓25kv，接收屏采用鋁箔接地接收，針頭與接收屏的距離為25cm，采用正交方法調(diào)節(jié)不同紡絲參數(shù)進(jìn)行電紡，得不同直徑大小的得到雙親水溫敏納米纖維膜。
權(quán)利要求
1.一種雙親水溫敏納米纖維膜的制備方法，包括 (1)將脂肪族二酸與醋酸乙烯酯混合，加入催化劑，于60 75°C反應(yīng)得到脂肪族二酸二乙烯酯；在有機(jī)溶劑中，使用枯草桿菌堿性蛋白酶催化葡萄糖分子與上述脂肪族二酸二乙烯酯進(jìn)行酯交換反應(yīng)，從而合成可聚合的含糖親水單體； (2)將上述可聚合含糖親水單體、N-異丙基丙烯酰胺單體和引發(fā)劑溶解于有機(jī)溶劑中，氮?dú)獗Ｗo(hù)下，于50-80°C聚合反應(yīng)得到聚合物，然后通過選擇沉淀劑與可溶解得到的聚合物的共溶劑，反復(fù)沉淀，直到未反應(yīng)單體全部洗出，得到沉淀物，最后將得到的沉淀物真空干燥，得到全親水無規(guī)共聚物； (3)將上述雙親水無規(guī)共聚物加入到有機(jī)溶劑中，攪拌溶脹，超聲脫氣10-30分鐘，得到紡絲原液；采用上述的紡絲原液進(jìn)行高壓靜電紡絲，真空干燥后得到雙親水納米纖維膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種雙親水溫敏納米纖維膜的制備方法，其特征在于步驟(I)中所述的有機(jī)溶劑為吡唆、N，N-二甲基甲酰胺或二甲亞砜。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種雙親水溫敏納米纖維膜的制備方法，其特征在于步驟(1)中所述的脂肪族二酸二乙烯酯為丁二酸二乙烯酯、己二酸二乙烯酯、壬二酸二乙烯酯、癸二酸二乙烯酯中的一種；所述的催化劑為硫酸銅或醋酸汞。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種雙親水溫敏納米纖維膜的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述的N-異丙基丙烯酰胺與可聚合含糖親水單體的摩爾比為3:1 20:1。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種雙親水溫敏納米纖維膜的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述的引發(fā)劑為偶氮二異丁腈AIBN，其用量與N-異丙基丙烯酰胺的質(zhì)量比為1:1-1:100。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種雙親水溫敏納米纖維膜的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述的沉淀劑為乙醚、正己烷、二氧六環(huán)、丙酮、乙酸乙酯中的一種或幾種；所述的共溶劑為N，N-二甲基甲酰胺、二甲亞砜、甲醇、丙酮、乙二醇中的一種或幾種。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種雙親水溫敏納米纖維膜的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述的全親水無規(guī)共聚物的較低臨界溶解溫度范圍在34 45°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種雙親水溫敏納米纖維膜的制備方法，其特征在于步驟(3)中所述的高壓靜電紡絲的具體工藝參數(shù)為采用削平的注射針頭作為噴射細(xì)流的毛細(xì)管，流速1.0 3. OmL h—1，接受板離噴絲口距離為l(T30cm，電壓l(T30kV，環(huán)境溫度15 40°C，環(huán)境濕度50 75%。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種雙親水溫敏納米纖維膜的制備方法，其特征在于步驟(3)中所述的高壓靜電紡絲中溶液儲(chǔ)存器為5mL注射器，注射針頭為6號(hào)或9號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種雙親水溫敏納米纖維膜的制備方法，其特征在于步驟(3)中得到的雙親水納米纖維膜中纖維的直徑為20(Tl000nm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙親水溫敏納米纖維膜的制備方法，包括(1)合成可聚合的含糖親水單體；(2)將上述可聚合含糖親水單體、N-異丙基丙烯酰胺單體和引發(fā)劑溶解于有機(jī)溶劑中，氮?dú)獗Ｗo(hù)下聚合反應(yīng)得到聚合物，然后通過選擇沉淀劑與可溶解得到的聚合物的共溶劑，反復(fù)沉淀，將得到的沉淀物真空干燥，得到全親水無規(guī)共聚物；(3)將上述雙親水無規(guī)共聚物加入到有機(jī)溶劑中，攪拌溶脹，超聲脫氣得到紡絲原液；采用上述的紡絲原液進(jìn)行高壓靜電紡絲，真空干燥后即得。本發(fā)明方法簡單，反應(yīng)條件溫和，操作簡便易行，易于工業(yè)化；所得雙親水溫敏納米纖維膜可應(yīng)用于藥物靶向輸送，基因傳輸，生物分離和透皮或注射給藥系統(tǒng)用于人體等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)D01D5/00GK102758268SQ201210147898
公開日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2012年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月11日
發(fā)明者婁少峰, 張培培, 張婳, 朱利民, 權(quán)靜, 田利強(qiáng) 申請(qǐng)人:東華大學(xué)