本發(fā)明屬于手性微凝膠材料領(lǐng)域，涉及一種樹枝化苯乙炔交聯(lián)劑及其制備方法和應(yīng)用，尤其涉及基于兩親性樹枝化螺旋聚合物研究微納米凝膠的制備方法、性能與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、手性在自然界中廣泛存在，是生命分子(如氨基酸、糖類、核酸等)具有的基本特征。受這些結(jié)構(gòu)特征啟發(fā)，手性高分子及功能材料得以快速發(fā)展。手性微凝膠是一類兼具手性特征和交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的微納米級(jí)凝膠材料，通過模擬或增強(qiáng)天然手性結(jié)構(gòu)，擴(kuò)展了其在生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。在生物傳感領(lǐng)域，手性凝膠可通過特異性結(jié)合目標(biāo)生物分子，實(shí)現(xiàn)對(duì)生物分子的檢測(cè)和定量分析；在藥物遞送領(lǐng)域，手性納米凝膠可以通過手性識(shí)別機(jī)制實(shí)現(xiàn)藥物的遞送，提高靶向性和生物相容性。在生物組織工程領(lǐng)域，手性微凝膠可作為細(xì)胞培養(yǎng)的支撐材料，在適宜的微環(huán)境中，手性凝膠將影響細(xì)胞的生長(zhǎng)及分化行為。手性凝膠還可以作為免疫佐劑，介導(dǎo)體液免疫應(yīng)答和細(xì)胞免疫應(yīng)答，為腫瘤等疾病的免疫治療提供新思路。

2、現(xiàn)有的手性微凝膠制備方法主要包括模板法、自組裝法、物理或化學(xué)交聯(lián)法等。盡管這些制備方法為手性微納米凝膠的研發(fā)提供了多樣化的選擇，但在實(shí)際應(yīng)用中仍面臨一些挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)方法往往需要復(fù)雜的合成步驟和嚴(yán)格的反應(yīng)條件，且難以實(shí)現(xiàn)對(duì)微凝膠手性結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)控制和調(diào)節(jié)。此外，手性微凝膠的穩(wěn)定性和功能表現(xiàn)也存在待優(yōu)化的空間。

3、因此，為了推動(dòng)手性微納米凝膠在生物醫(yī)學(xué)中的廣泛應(yīng)用，需要不斷優(yōu)化制備工藝，設(shè)計(jì)多樣化的化學(xué)結(jié)構(gòu)賦予材料多種功能。樹枝化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)大分子和聚合物的性能具有重要的影響。樹形高分子具有高度支化結(jié)構(gòu)，可形成空腔，實(shí)現(xiàn)對(duì)客體分子的包絡(luò)和控釋。還可在樹形高分子的中心和端基引入功能性基團(tuán)，賦予高分子反應(yīng)活性、刺激響應(yīng)性和生物相容性等。研究表明，一些樹枝化大分子能夠形成受限的疏水微區(qū)，構(gòu)筑微反應(yīng)器，或模擬生物體內(nèi)的微環(huán)境。如何利用樹枝化聚合物等拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與螺旋聚苯乙炔的動(dòng)態(tài)手性調(diào)控，在無乳化劑和分散劑等化學(xué)成分添加下，通過綠色的聚合方法大量制備微納米凝膠是亟需解決的技術(shù)問題，該方面研究具有重要的實(shí)際價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種樹枝化苯乙炔交聯(lián)劑及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明樹枝化苯乙炔交聯(lián)劑具有良好的水溶性和溫敏性，可以在無添加劑情況下，實(shí)現(xiàn)樹枝化苯乙炔溫敏聚集，而后原位交聯(lián)聚合得到均一分散的樹枝化螺旋聚苯乙炔微納米凝膠，同時(shí)優(yōu)化交聯(lián)聚合反應(yīng)的條件，快速且高效地制備尺寸均一分布的手性微納米凝膠。并且該凝膠的手性特征響應(yīng)體系溫度，具有動(dòng)態(tài)調(diào)控性，可通過親、疏水性樹枝化單體種類的選擇，來調(diào)整凝膠手性的動(dòng)靜態(tài)性能，展現(xiàn)出良好的生物相容性，可在生物傳感、手性藥物遞送、生物組織工程等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下方案來實(shí)現(xiàn)：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種樹枝化苯乙炔交聯(lián)劑，所述樹枝化交聯(lián)劑的結(jié)構(gòu)式如下：

4、其中，m＝0～2，n＝1～4，r為me或et，樹枝化烷氧醚基元包括三臂、四臂、六臂中的任意一種。

5、第二方面，本發(fā)明提供一種所述樹枝化苯乙炔交聯(lián)劑的制備方法，將樹枝化活性酯與氨基醇進(jìn)行酰胺化反應(yīng)，生成中間產(chǎn)物在催化劑存在條件下，將中間產(chǎn)物與二炔基苯甲酸進(jìn)行酯化反應(yīng)，生成樹枝化苯乙炔交聯(lián)劑

6、

7、作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，所述酰胺化反應(yīng)在冰浴條件下進(jìn)行，所述酯化反應(yīng)在冰鹽浴條件下進(jìn)行。

8、作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，所述氨基醇包括2-氨基乙醇、3-氨基-1-丙醇、4-氨基-1-丁醇中的任意一種。所述二炔基苯甲酸包括2，5-二炔基苯甲酸。

9、作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，所述酯化反應(yīng)采用的催化劑包括4-二甲氨基吡啶、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽中的至少一種。

10、進(jìn)一步地，本發(fā)明所述樹枝化苯乙炔交聯(lián)劑具有良好的水溶性和溫敏性，其合成路線如下：

11、

12、具體包括如下步驟：

13、s1、在冰浴條件下，將樹枝化活性酯與氨基醇(m＝0～2)混合，酰胺化反應(yīng)生成中間產(chǎn)物

14、s2、在冰鹽浴條件下，將中間產(chǎn)物與2，5-二炔基苯甲酸、4-二甲氨基吡啶、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽混合，酯化反應(yīng)生成樹枝化苯乙炔交聯(lián)劑

15、

16、在更為具體地，步驟s1所述酰胺化反應(yīng)(a)具體包括如下操作：將樹枝化活性酯(rn-pf)溶于干燥的dcm中，在冰浴條件下加入不同的氨基醇，攪拌均勻后進(jìn)行氮?dú)庵脫Q；再加入適量三乙胺，然后自然冷卻到室溫反應(yīng)過夜。以tlc板檢測(cè)反應(yīng)完全后，停止反應(yīng)，使用飽和鹽水洗滌，有機(jī)相用無水硫酸鎂干燥，過濾蒸干溶劑，粗產(chǎn)物經(jīng)過色譜柱純化，得到中間產(chǎn)物rn-m-ap(無色油狀液體)；

17、步驟s2所述酯化反應(yīng)(b)具體包括如下操作：將中間產(chǎn)物rn-m-ap和二炔基苯甲酸溶于干燥的dcm中，然后在冰鹽浴條件下加入4-二甲氨基吡啶和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽，將混合溶液置換氮?dú)?，然后自然冷卻到室溫反應(yīng)過夜。經(jīng)tlc板檢測(cè)反應(yīng)完全后，停止反應(yīng)，使用飽和鹽水洗滌，有機(jī)相用無水硫酸鎂干燥，蒸干溶劑后獲得粗產(chǎn)物，然后經(jīng)色譜柱提純，得到樹枝化交聯(lián)劑rn-m-deb(橘色油狀液體)。

18、第三方面，本發(fā)明提供一種樹枝化螺旋聚苯乙炔微納米凝膠的制備方法，在無氧條件下，將樹枝化苯乙炔交聯(lián)劑與樹枝化單體混合，加熱聚集(加熱使混合溶液在相變溫度以上形成聚集體)，再加入催化劑，聚集原位聚合反應(yīng)生成樹枝化螺旋聚苯乙炔微納米凝膠。

19、作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，所述樹枝化單體的結(jié)構(gòu)式如下：

20、其中，n＝1～4，r為me或et。

21、作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，所述樹枝化單體的濃度為0.5～10mg·ml-1；樹枝化單體與樹枝化苯乙炔交聯(lián)劑的摩爾比為5～20:1。

22、作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，所述加熱聚焦的溫度為30～80℃；聚合反應(yīng)的時(shí)間為5～30min。本發(fā)明利用溫度誘導(dǎo)烷氧醚基元脫水塌陷，實(shí)現(xiàn)分子的微觀和宏觀聚集。

23、作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，所述催化劑包括[rh(nbd)cl]2。

24、作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，聚合反應(yīng)在攪拌下進(jìn)行，攪拌速率為200～800rpm。

25、作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，所述聚合反應(yīng)的具體制備步驟包括：將樹枝化交聯(lián)劑(rn-m-deb)與樹枝化單體(pa-rn)按照一定比例溶于(20ml)蒸餾水中，然后加入到三口燒瓶?jī)?nèi)，使用氮?dú)膺M(jìn)行鼓泡以去除氧氣。在機(jī)械攪拌下，通過油浴加熱混合溶液達(dá)到預(yù)設(shè)的反應(yīng)溫度，待溫度穩(wěn)定后，使用微量進(jìn)樣器加入催化劑以啟動(dòng)反應(yīng)。反應(yīng)一定時(shí)間后，停止攪拌。待溶液冷卻后，進(jìn)行三次離心洗滌，除去未有效交聯(lián)的聚合物。而后按照一定的濃度重新分散在去離子水中，用于其他測(cè)試。

26、本發(fā)明樹枝化螺旋聚苯乙炔微納米凝膠的流體力學(xué)半徑為100～700nm。本發(fā)明微凝膠具有良好的溫敏性，可通過溫度控制微凝膠的體積收縮性能。

27、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

28、1、本發(fā)明采用樹枝化基元修飾二炔基交聯(lián)劑，使設(shè)計(jì)合成的樹枝化苯乙炔交聯(lián)劑具有良好的水溶性和溫敏性，能夠在無任何添加劑(乳化劑、穩(wěn)定劑、有機(jī)溶劑等)的情況下，與樹枝化單體通過聚集原位交聯(lián)聚合反應(yīng)制備大量的微納米凝膠，避免了毒害的化學(xué)添加劑的使用；同時(shí)該合成路徑高效，實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單，反應(yīng)時(shí)間短(約10分鐘內(nèi))，收率高達(dá)95％以上。

29、2、本發(fā)明微納米凝膠的手性特征響應(yīng)體系溫度，具有動(dòng)態(tài)調(diào)控性，可通過親、疏水性樹枝化單體種類的選擇，來調(diào)整凝膠手性的動(dòng)靜態(tài)性能，從而影響微納米凝膠手性的識(shí)別以及手性藥物的緩釋，甚至是內(nèi)部微環(huán)境控制手性催化反應(yīng)等，具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。

30、3、本發(fā)明的樹枝化螺旋聚苯乙炔微納米凝膠化學(xué)結(jié)構(gòu)新穎，具有溫敏性，受溫度調(diào)控可實(shí)現(xiàn)體積收縮以及手性動(dòng)態(tài)變化，展現(xiàn)出良好的生物相容性，賦予其在生物傳感、手性藥物的識(shí)別和緩釋、細(xì)胞微反應(yīng)器和生物組織工程等領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。