專利名稱：溫度響應型l-氨基酸改性手性高分子水凝膠的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種智能型高分子材料，具體為一種含有L-氨基酸(L-亮氨酸、 L-色氨酸、L-苯丙氨酸)基團的溫度響應型手性高分子水凝膠。該凝膠在溫度升至某一臨界溫度以上時收縮，溫度恢復時又膨脹恢復，同時由于該凝膠含有L-氨基酸手性單體 (AAc-L-AAMe)，因此具有識別、吸附手性分子的功能，是一種潛在的手性拆分材料。
背景技術(shù)：
近年來手性藥物的市場占有率越來越高，這類藥物分子結(jié)構(gòu)中含有手性中心，以對映異構(gòu)體形式存在。手性藥物異構(gòu)體之間雖然理化性質(zhì)極為相似，但在與生物體作用時會在藥理活性、代謝特征等方面產(chǎn)生顯著差異。因此為了提高用藥的安全性，手性拆分技術(shù)和拆分材料的研究與開發(fā)已經(jīng)成為當今世界新藥研發(fā)的熱點領(lǐng)域。智能型水凝膠屬于智能材料的范疇，是一類對外界刺激例如溫度、pH值、溶劑、離子濃度、光、電場、磁場等的變化能產(chǎn)生響應性的水凝膠。這種特點使得智能型水凝膠在組織工程、生物分離、固定化酶和藥物的控制釋放等方面具有很好的應用前景，因而吸引了許多研究者加入這一領(lǐng)域，其中研究較多的是溫度敏感性凝膠。所謂溫敏性凝膠，是指隨溫度變化而發(fā)生體積相轉(zhuǎn)變的凝膠。當環(huán)境溫度達到并超過某臨界溫度時，凝膠體積會隨之發(fā)生變化，甚至會發(fā)生不連續(xù)的突變，即所謂體積相轉(zhuǎn)變。這種凝膠具有一定比例的疏水和親水基團，溫度的變化可影響這些基團的疏水作用以及大分子鏈間的氫鍵作用，從而使凝膠結(jié)構(gòu)改變，發(fā)生體積相變，通常將該溫度稱為相變溫度。體積發(fā)生變化的臨界轉(zhuǎn)化溫度稱為 ISiUlISH1 (lower critical solution temperature, LCST)。聚N-異丙基丙烯酰胺(POTPAAm)是一種典型的溫度敏感性材料，它具有較低臨界溶解溫度LCST ( 32. O0C )。當溫度低于LCST值時，凝膠的大分子鏈水合而伸展，凝膠吸水溶脹；當溫度高于LCST值時，凝膠發(fā)生急劇的脫水合作用。導致這種現(xiàn)象的原因，一般認為與“疏水-親水平衡”有關(guān)，當溫度升高時，聚合物之間的疏水相互作用增強，而聚合物與溶劑之間的氫鍵被破壞，致使凝膠收縮。這一特殊性質(zhì)使得PNIPAAm近年來在生物分離領(lǐng)域備受重視，并由于其具有操作簡便、分離條件溫和、可重復使用和批處理量大而受到人們的青睞。因此，若將PNIPAAm智能凝膠分子鏈中引入具有手性識別能力的單體，有望可以得到兼具手性識別和溫度敏感性的新型手性分離材料。該材料可利用PNIPAAm在低臨界溶解溫度(LCST)附近伸展或收縮的構(gòu)象變化和手性分子(氨基酸)顯著的手性識別能力分離手性藥物對映異構(gòu)體通過調(diào)節(jié)溫度使共聚凝膠分子鏈在LCST附近發(fā)生構(gòu)象變化起到傳感器的作用，控制對手性藥物對映異構(gòu)體的結(jié)合能力，使共聚凝膠對其中的一種對映異構(gòu)體進行吸附或者解吸，從而分離手性氨基酸分子。目前將PNIPAAm智能凝膠應用于手性材料制備方面，國內(nèi)外報道不多，而且在這些研究中大多數(shù)只是將凝膠作為手性識別單元的載體，制備手性固定相或手性膜進行手性分離。例如褚良銀等(褚良銀.手性氨基酸智能拆分膜研究[J].第三屆全國化學工程與生物化工年會論文摘要集(下)，2006)采用等離子體誘導接枝聚合法和化學接枝法在多孔Nylon-6膜基材上共同接枝NIPAAm和修飾的β -環(huán)糊精，制備具有溫度敏感的手性氨基酸智能拆分膜。利用NIPAAm接枝鏈在低臨界溶解溫度(LCST)附近伸展或收縮的構(gòu)象變化和環(huán)糊精分子顯著的手性識別能力分離氨基酸對映異構(gòu)體。通過調(diào)節(jié)溫度使NIPAAm接枝鏈在LCST附近發(fā)生構(gòu)象變化起到傳感器的作用，控制膜孔內(nèi)修飾環(huán)糊精對手性分子的包結(jié)配合能力，使膜對其中的一種對映異構(gòu)體進行吸附或者解吸，從而分離手性氨基酸分子。武漢大學的張先正教授Oiang XZ, Zhang JT, Zhuo RX, Chu CC. Synthesis and properties of thermosensitive, crown ether incorporated poly(N-isopropylacrylamide)hydrogel[J]. Polymer,2002,43(17) :4823 4827)
合成了由冠醚衍生物，4-烯丙基二苯并-18冠-6與聚異丙基丙烯酰胺共聚成水凝膠 P(NIPA-co-CE)。這種溫敏性的水凝膠被認為在手性藥物拆分方面具有潛在的應用能力，但并未展開更深入的研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是，在溫度敏感型高分子水凝膠的基礎(chǔ)上，在分子鏈中引入L-氨基酸改性的手性單體(AAc-L-AAMe)，從而提供一種兼具手性識別和溫度響應型高分子水凝膠。利用這種凝膠作固和萃取劑，可通過外界環(huán)境變化調(diào)節(jié)其內(nèi)部孔隙的大小和形態(tài)，進而調(diào)節(jié)手性識別單元與被分離物質(zhì)之間的識別、吸附等相互作用，從而實現(xiàn)手性拆分功能。由于智能凝膠具有吸附量大，可重復利用性高，操作條件溫和，因此是一種潛在的手性拆分材料。本發(fā)明所述溫度響應型L-氨基酸手性高分子水凝膠產(chǎn)品由L-氨基酸手性單體 (AAc-L-AAMe)與N-異丙基丙烯酰胺(NIPAAm)合成。其合成路線及目標產(chǎn)物結(jié)構(gòu)式如下
權(quán)利要求
1. 一類溫度響應型L-氨基酸改性手性高分子水凝膠，其特征在于該種水凝膠由L-亮氨酸、L-色氨酸、L-苯丙氨酸等三種氨基酸改性的手性單體與N-異丙基丙烯酰胺(NIPAAm) 共聚合成，所述溫度響應型L-氨基酸手性高分子水凝膠結(jié)構(gòu)式如下
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溫度響應型L-氨基酸改性手性高分子水凝膠，其特征在于該凝膠中 AAc-L-AAMe NIPAAm 質(zhì)量比為 0. 05 0. 20 0. 95 0. 80。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溫度響應型L-氨基酸改性手性高分子水凝膠，其特征在于該凝膠中 AAc-L-AAMe NIPAAm 質(zhì)量比為 0. 05 0. 95,0. 10 0. 90,0. 15 0. 85 或 0. 20 0. 80。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溫度響應型L-氨基酸改性手性高分子水凝膠，其特征在于該凝膠的低溫臨界溶解溫度為25-31°C。
5.一種如根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度響應型L-氨基酸改性手性高分子水凝膠在手性藥物拆分中應用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一類溫度響應型L-氨基酸改性手性高分子水凝膠。該水凝膠為P(NIPAAm-co-AAc-L-AAMe)共聚水凝膠；其制備方法主要包括兩個步驟1.L-氨基酸(L-亮氨酸、L-色氨酸、L-苯丙氨酸)改性的手性單體(AAc-L-AAMe)的制備；2.利用手性單體(AAc-L-AAMe)和NIPAAm制備P(NIPAAm-co-AAc-L-AAMe)共聚水凝膠。本發(fā)明具有工藝方法簡單，成本低廉，便于工業(yè)化推廣應用等優(yōu)點；該水凝膠可以用于氨基酸類手性化合物的分離研究。
文檔編號C08F220/54GK102432746SQ20111028785
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月26日
發(fā)明者侯藺桐, 杜顯麗, 王樂樂, 陳嬌嬌, 陳莉 申請人:天津工業(yè)大學