專利名稱：一種共聚物水凝膠及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高分子聚合物領(lǐng)域，特別涉及共聚物水凝膠及其制備方法。
背景技術(shù)：
水凝膠是以水為分散介質(zhì)的凝膠，性質(zhì)柔軟，能夠保持一定的形狀，可以吸收大量的水。水凝膠在具有網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)的水溶性高分中引入了一部分疏水基團和親水基團，親水基團與水分子結(jié)合，將水分子連接在網(wǎng)狀內(nèi)部，而疏水基團遇水膨脹，得到交聯(lián)聚合物。水溶性或親水性的高分子通過一定的化學(xué)交聯(lián)或物理交 聯(lián)都可以形成水凝膠。刺激響應(yīng)性水凝膠是在外界環(huán)境發(fā)生變化，如溫度、pH值，電磁場、壓力等改變時，能做出物理或化學(xué)響應(yīng)，其形狀、體積和吸水性能發(fā)生巨大變化的一類三維高分子網(wǎng)絡(luò)。由于刺激響應(yīng)性水凝膠的獨特智能性，使其在生物醫(yī)用材料領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。其中，pH敏感水凝膠和溫度敏感水凝膠和人的生理條件密切相關(guān)，在實際應(yīng)用中具有獨特優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)和藥學(xué)領(lǐng)域。聚(N-異丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)水凝膠是一種應(yīng)用廣泛的溫敏性水凝膠，該水凝膠在32° C左右發(fā)生迅速的可逆體積相轉(zhuǎn)變。在環(huán)境溫度低于32° C時，水凝膠在水中呈溶脹狀態(tài)，而當(dāng)環(huán)境溫度超過32° C，水凝膠迅速則快速收縮，呈現(xiàn)疏水性質(zhì)。由于這類水凝膠特有溫度響應(yīng)性能，以及良好的生物相容性，該水凝膠被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)材料等領(lǐng)域。而且，研究表明(Macromolecular RapidCommunications Vol. 29, p. 490-497，2008;Macromolecular RapidCommunications Vol. 29, p. 1810-1816，2008), PNIPAM 水凝膠的響應(yīng)溫度可以通過在水凝膠骨架中引入親水性或疏水性共聚單元進行調(diào)節(jié)，該特性進一步擴大了 PNIPAM材料的應(yīng)用范圍。pH敏感水凝膠在藥物控制釋放領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，尤其是含羧基的酸性環(huán)境敏感水凝膠在口服藥物載體方面具有較高的實用價值。Journal of PharmaceuticalSciences Vol. 88，p. 933-937(1999)首先報道了聚甲基丙烯酸接枝聚乙二醇水凝膠作為口服藥物載體，對胰島素進行口服藥物包裹與釋放。實驗證明，PH敏感水凝膠在胃中的低pH環(huán)境下保持疏水狀態(tài)，將所包裹的藥物與胃環(huán)境中的酸性和酶環(huán)境隔離，從而起到對藥物的保護作用；然后水凝膠在弱堿性的腸環(huán)境中溶脹，包裹于其中的藥物通過擴散等方式進入小腸，從而實現(xiàn)藥物的保護與可控制釋放。考慮到體內(nèi)生理環(huán)境的復(fù)雜性，僅僅能對單一生理刺激產(chǎn)生響應(yīng)性的高分子體系仍不能很好的滿足一些復(fù)雜環(huán)境應(yīng)用的需要，因此，制備能對多種外界刺激，尤其是溫度和PH變化產(chǎn)生響應(yīng)性的智能高分子體系有著重要的現(xiàn)實意義和廣闊的應(yīng)用前景。Biomaterials Vol. 27p. 2787 - 2797(2006)報道了一種用戊二醛交聯(lián)的溫度和pH敏感水凝膠，該水凝膠的骨架材料為聚(甲基丙烯酸二甲胺基乙酯/甲基丙烯酸羥乙酯)-聚(N-異丙基丙烯酰胺)-聚(甲基丙烯酸二甲胺基乙酯/甲基丙烯酸羥乙酯)三嵌段共聚物，它能夠隨溫度和pH的變化改變自身的溶脹率Journal of Controlled ReleaseVol. 80, p. 247-257(2002)報道了一種以N-異丙基丙烯酰胺和N-胺丙基甲基丙烯酰胺為單體，N, N’-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑的溫度和pH敏感型水凝膠，該水凝膠在不同的溫度和/或pH時的表現(xiàn)出顯著不同的溶脹率。體外藥物釋放實驗表明通過調(diào)節(jié)環(huán)境的溫度和pH可以控制所擔(dān)載藥物的釋放速率，從而可以達到藥物只在某些特定環(huán)境下釋放的目的。然而，上述兩類水凝膠都不能生物降解，而且第一種材料網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)極易遭到破壞，因此限制了材料的廣泛應(yīng)用。因而，開發(fā)新的可降解的溫度和pH敏感型水凝膠受到越來越多的關(guān)注。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于提供一種可生物降解的共聚物水凝膠，其對溫度及pH均具有敏感性。本發(fā)明公開了一種共聚物水凝膠，包括共聚物和水，所述共聚物包括具有式(I)結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元A和具有式(II)結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元B ;
權(quán)利要求
1.一種共聚物水凝膠，包括共聚物和水，所述共聚物包括具有式(I)結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元A和具有式(II)結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元B ;
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的共聚物水凝膠，其特征在于，所述R1為甲基、乙基或丙基。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的共聚物水凝膠，其特征在于，所述R2為甲基。
4.一種共聚物水凝膠的制備方法，包括以下步驟 (A)N-異丙基丙烯酰胺與式(III)所示的化合物在交聯(lián)劑和自由基引發(fā)劑的作用下，在水中發(fā)生反應(yīng)，得到水凝膠粗產(chǎn)物； N-異丙基丙烯酰胺與式(III)所示的化合物的質(zhì)量比為(2 19):1 ;(B)將所述步驟(A)中得到的水凝膠粗產(chǎn)物在去離子水中浸泡，得到共聚物水凝膠；
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述式(III)所示的化合物為丙烯酸、甲基丙烯酸、2- 丁烯酸、2-戊烯酸或2-己烯酸。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述N-異丙基丙烯酰胺與式(III)所示的化合物的總質(zhì)量與水的質(zhì)量比為I :(7 12)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述交聯(lián)劑為N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述自由基引發(fā)劑為過硫酸銨，所述反應(yīng)的溫度為65 80°C ;所述自由基引發(fā)劑為過硫酸銨和N，N, N’’-四甲基二乙胺的混合物，所述反應(yīng)的溫度為室溫；所述自由基引發(fā)劑為2-羥基-4-(2-羥基乙氧基)-2-甲基苯丙酮，所述反應(yīng)的條件為在波長為365nm的紫外光源下進行輻照。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述自由基引發(fā)劑為過硫酸銨或過硫酸銨和N，N，N’ ’ -四甲基二乙胺的混合物，所述過硫酸銨與式(III)所示的化合物的質(zhì)量比為I: (5 50)。
10.根據(jù)權(quán)利要求4、任意一項所述的制備方法，其特征在于，所述反應(yīng)時間為2(Γ30小時。
全文摘要
本發(fā)明提供一種共聚物水凝膠，包括共聚物和水，所述共聚物包括具有式(I)結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元A和具有式(II)結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元B；所述重復(fù)單元A和重復(fù)單元B的質(zhì)量比為(2~19):1。所述共聚物水凝膠的制備方法為N-異丙基丙烯酰胺與式(III)所示的化合物在交聯(lián)劑和自由基引發(fā)劑的作用下，在水中發(fā)生反應(yīng)，得到水凝膠粗產(chǎn)物；N-異丙基丙烯酰胺與式(III)所示的化合物的質(zhì)量比為(2~19):1；將所述水凝膠粗產(chǎn)物在去離子水中浸泡，得到共聚物水凝膠。所述共聚物水凝膠同時具有溫度敏感性和pH敏感性；其親疏水性和響應(yīng)溫度可以調(diào)節(jié)；可降解。
文檔編號C08F220/06GK102911311SQ20121043876
公開日2013年2月6日 申請日期2012年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月6日
發(fā)明者賀超良, 高曉曄, 莊秀麗, 陳學(xué)思 申請人:中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所