CN108623807A - 一种基于肉桂醛的响应型聚合物纳米粒子及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于肉桂醛的响应型聚合物,该响应型聚合物具有酸响应、酸/光双响应、酸/氧化应激双响应的性能,本发明还公开了该响应型聚合物的制备方法,此外,制备得到的响应型聚合物在聚乙烯醇的诱导下可以在水中组装成纳米粒子,可以用做潜在的药物载体,并且通过对目标聚合物的亲水改性,获得两亲性的双响应聚合物。本发明的响应型聚合物在酸降解的同时可以释放出具有杀菌功能的肉桂醛,而且在水中可以自组织进行包载药物。
Description
技术领域
本发明涉及药物载体技术领域,尤其是一种基于肉桂醛的响应型聚合物纳米粒子及其制备方法。
背景技术
肉桂醛是一种从肉桂树和肉桂属植物种提取的一种古老的调味剂,目前它的作用是防止炎症及并发症的发生。肉桂醛是一种黄色浓厚的液体,挥发性大,具有强烈的刺激性气味。肉桂醛及其衍生物如肉桂醇、肉桂酸等,现已实现工业化大规模生产,它们对葡萄球菌、痢疾杆菌、大肠杆菌、伤寒肺炎球菌和肠炎沙门氏菌等多种病原菌抑制作用。虽然肉桂醛在杀菌和抑菌、抗溃疡、抗病毒、抗癌方面有着比较好的效果,但其生物利用度和稳定性方面需要有一定的改善,同时也有证据支持糖尿病动物的降糖作用和临床试验的缺乏,而且其水溶性不好而大大限制了这种天然产物的进一步应用。因此有必要对其性能作进一步的改进。
在日常生活中,聚合物无处不在,有些直接与生命息息相关,如DNA和蛋白质。19世纪以来,为提高生活质量,聚合物的研究获得了空前的发展,这也导致了一些新型聚合物的发展,这些聚合物对周围环境做出反应,改变自身的物理或者化学性质,被称为响应刺激聚合物(也叫智能聚合物)。这些刺激包括pH、温度、机械力、电场、磁场、光照、特定酶等。这些刺激响应聚合物在众多领域尤其是生物和医药学领域得到广泛应用,如作为生物传感器控制、输送及触发药物的释放、环境治理、化学机械等。智能聚合物在生物医学应用上已经显示出了希望,并已发现被用作控制/触发靶向药物输送车、组织工程、细胞培养支架,生物分离装置、传感器和人造肌肉等方面。
利用刺激响应类的聚合物材料作为纳米载药***(NPDDS)的研究近年来备受关注,因为响应型高分子材料的可控释放和靶向性,可以降低生物毒性,提高药效等。
聚合物纳米粒子载药体系作为一种药物传输***,聚合物纳米载体有许多其他的优势:通过调整材料的溶解性、环境温度、外加光照、pH值、氧化环境、Zeta电位等可以控制药物在生物体内的释放,靶向性更强;由于聚合物对药物的包裹和屏蔽保护作用,可以避免一部分药物的分解;相比于脂质体,聚合物纳米粒子的载药量更高。
聚合物载药纳米粒子的制备方法可以根据制备与原理分为预聚物分散法和单体聚合法。通过单体的聚合反应设计粒子,然后在溶剂中分散,再溶剂蒸发形成粒径较小的纳米粒子,这与物理制备方法相比更易赋予载体一些新性能。常用的预聚物分散法有乳化蒸发、溶剂扩散法、盐析法。而利用两亲性高分子的一端亲水一端疏水的结构特性,在水溶液中能够自组装形成胶束,该胶束能够包载一些小分子。由于一般药物的亲水性差的特点限制了其在生物体上的应用,所以用两亲性聚合物制成纳米胶束(囊泡)来包载一些小分子药物是一种比较理想的方法。对于没有两亲性的聚合物而言,可以通过聚乙烯醇(PVA)的氢键作用进行包裹。但是,由于现有技术中的纳米载药***存在诸如降解后产物毒性、载药量低、响应的滞后性等不足之处,所以目前还未有非常成熟的相关人体应用。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明提供了一种基于肉桂醛的响应型聚合物,该响应型聚合物具有pH响应、UV/pH响应、ROS/pH响应特性,在酸降解的的同时还可以释放出具有杀菌功能的肉桂醛,而且在水中可以自组织进行包载药物。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是:一种基于肉桂醛的响应型聚合物,其特征在于:该响应型聚合物带有官能团,官能团包括缩醛基、双硫基、邻硝基苄基,响应型聚合物至少带有缩醛基。
进一步的,所述响应型聚合物的成分为Poly(PBBD-co-NPDT)或Poly(PBBD-co-DBMP)或Poly(PBBD-co-DBMP)或Poly(PBBD-co-DCPP)或Poly(PEDBB-co-NPDT)或Poly(PEDBB-co-DBMP)或Poly(PEDBB-co-DCPP)。
进一步的,所述响应型聚合物的成分为Poly(PEDBB-co-NPDT)-g-PDEGVE。
进一步的,所述响应型聚合物的分子量为20~350,聚合度为2000~30000。
另一发明目的:本发明公开了一种基于肉桂醛的响应型聚合物的制备方法,其特征在于:首先,合成酸响应型肉桂醛衍生物以及合成光响应型或氧化应激响应型巯基试剂;以肉桂醛衍生物和巯基试剂为原料,加入溶剂溶解后,在催化剂的催化下,混合反应,反应结束后,加入溶剂沉淀分离得到单响应/双响应聚合物;所述肉桂醛衍生物包括肉桂醛二甲基缩醛、肉桂醛二(丙烯酸-2-羟乙酯)缩醛、肉桂醛二缩水甘油缩醛;所述巯基试剂包括1-硝基-2,4-间二苄硫醇、二-3-巯基丙酸-2.2-二硫二乙酯、2,3-二巯基-1-丙醇,所述催化剂包括氢氧化锂(LiOH)、四丁基氟化铵(TABF)、碳酸钾(K2CO3)、4-甲氨基吡啶。
进一步的,将单响应/双响应聚合物通过其羟基键接枝二乙二醇单乙烯基醚形成两亲性的响应聚合物。
另一发明目的:本发明公开了一种基于肉桂醛的响应型聚合物纳米胶束,其特征在于:包括质量浓度1%g/ml的PVA水溶液、质量浓度0.01g/ml的响应型聚合物溶液,响应型聚合物溶液包括如权利要求1或2所述的响应型聚合物和有机溶剂,响应型聚合物溶液和PVA水溶液的体积比为1:5。
进一步的,纳米胶束的平均粒径为60~200
另一发明目的:本发明公开了一种基于肉桂醛的响应型聚合物纳米胶束,其特征在于:包括质量浓度为0.02g/ml的双亲性响应型聚合物溶液、纯水,所述双亲性响应型聚合物溶液包括如权利要求3所述双亲性响应型聚合物和有机溶剂,所述双亲性响应型聚合物溶液、纯水的体积比为1:25。
进一步的,纳米胶束的平均粒径为60~220。
采用上述方案,本发明的反应机理如下:
1.通过设计合成路线,基于肉桂醛合成了具有酸响应特性的二丙烯酸酯和二缩水甘油醚单体,并合成了具有光响应特性的二巯基单体,具有氧化应激特性的二巯基单体,并通过核磁氢谱和红外吸收光谱表征,验证了产物的正确性。
2.通过碱催化或自由基引发等聚合方法,实现了巯基-环氧、巯基-烯烃双键的点击聚合反应,成功合成了具有光/酸双响应、氧化应激/酸双响应、酸响应等特性的聚合物,并通过核磁氢谱、红外吸收光谱、渗透凝胶色谱、热重等表征方法验证了目标聚合物的成功合成。
3.通过对目标聚合物进行相对应的降解测试,验证了目标聚合物具有较好的刺激响应性能,是一种较好的刺激响应型材料。
4.利用聚乙烯醇含肉桂醛的一些刺激响应型聚合物进行诱导组装成纳米粒子,并对其响应性能和载药性能进行了表征探究,同时将聚合物改良成两亲性接枝共聚物,探究并研究了其自组装和载药及控制释放的行为。
本发明的有益效果如下:
本发明基于肉桂醛合成的一系列单响应、双响应型聚合物,分别在酸、光、氧化还原环境下可以发生降解并释放处具有药效的肉桂醛,并且可以通过聚乙烯醇诱导组装的方式组装成纳米粒子,可以作为一种潜在的敏感型药物载体。
下面结合附图对本发明作进一步描述。
附图说明
附图1-1为单体A核磁氢谱图(1H NMR);附图1-2为单体A的红外谱图;
附图1-3为单体B核磁氢谱图(1H NMR);附图1-4为单体B的红外谱图;
附图1-5为单体C核磁氢谱图(1H NMR);附图1-6为单体C的红外谱图;
附图1-7为单体D核磁氢谱图(1H NMR);附图1-8为单体D的红外谱图;
附图1-9为单体E核磁氢谱图(1H NMR);附图1-10为单体E的红外谱图;
附图1-11为单体F核磁氢谱图(1H NMR);附图1-12为单体F的红外谱图;
附图1-13为单体G核磁氢谱图(1H NMR);附图1-14为单体G的红外谱图;
附图2中(a)封装尼罗红的Poly(PEDBB-co-NPDT)-g-PDEGVE纳米粒子经光降解前后粒径图;(b)封装尼罗红的Poly(PEDBB-co-NPDT)-g-PDEGVE纳米粒子经光降解后的扫描电镜图。
具体实施方式
本发明的具体实施例如下所示,
1.合成具有响应性单体并对其表征;1.1实验药品如下表1-1
表1-1主要实验试剂
1.2主要实验仪器如表1-2
表1-2主要仪器
1.3表征方法
1H NMR:所用氘代试剂为CD3OD、CDCl3以及DMSO-d6,每次取12mg待测样品溶于0.8mL氘代试剂中。
红外光谱(IR):待测样品均经过真空干燥或真空冷冻干燥机预处理,每次取样为12mg,用FI-IR Spectrometer Frontier的ATR测试装置,用无水乙醇清洗操作器后,于镁光灯下干燥12min。
1.4试剂精制纯化
二氯甲烷的精制:取700mL二氯甲烷于一干净干燥的1000mL单口烧瓶中,加入
3.4g氢化钙固体粉末,搅拌预处理4h后,42℃下蒸馏,收集馏分于预处理好的真空安玻瓶中保存待用。
三氯甲烷的精制:取800mL三氯甲烷于一干净干燥的1000mL单口烧瓶中,加入4.5g氢化钙固体粉末,搅拌预处理4h后,70℃下蒸馏,收集馏分于预处理好的真空安玻瓶中保存待用。
四氢呋喃的精制:取1000mL四氢呋喃加入3g氢化钙,慢加至不产生气泡,静置2h,倒出上层清液至精制反应器,加入2粒绿豆大小的二苯甲酮,加入钠丝,在氮气氛围下,低温回流至液体变为紫色,再进行蒸馏(但不能蒸干),收集馏分于预处理好的真空安玻瓶中保存待用。
1.5单体的合成
1.5.1肉桂醛二甲基缩醛的合成
肉桂醛二甲基缩醛(目标单体A)的合成路线如下反应式:
实验步骤:在室温下,称取6.6g(0.05mol)肉桂醛,原甲酸三甲酯23.8g(0.22mol)于干燥干净圆底烧瓶,溶解在60mL的甲醇中,加入30mg对甲苯磺酸,反应体系在72℃,800r/min下回流反应6小时;向反应体系中分批加入饱和碳酸氢钠水溶液至pH=7-8,除去对甲苯磺酸,减压浓缩,3×40mL二氯甲烷萃取3次(用二氯甲烷萃取3次,每次萃取用量40mL)收集有机层,加入8g无水硫酸钠除水6小时;过滤除去无水硫酸钠,减压除去溶剂,使用柱层析方法分离,柱层析组分以体积比,石油醚:乙酸乙酯=10:1,得到淡黄色液体肉桂缩醛7.6g,产率86%。
实验结果与分析:图1-1显示了目标单体A:肉桂醛二甲基缩醛的核磁氢谱(1HNMR,500MHz,CDCl3)δ7.47–7.19(m,5H),6.72(d,J=16.1Hz,1H),6.15(dd,J=16.1,3.6Hz,1H),4.96(d,J=3.4Hz,1H),3.36(d,J=18.4Hz,6H)。从核磁氢谱中明显看到在化学位移7.17-7.47之间有三组峰,积分得到有五个氢,分别对应产物苯环的五个氢;在该比例下,化学位移为6.72和6.15处的两组峰,积分发现分别是一个氢,通过其耦合常数可以判定为碳碳双键上的两个氢;化学位移为4.96处的一组峰,积分发现是一个氢,判定为缩醛键;化学位移为3.36处的一组峰,积分发现是6个氢,判定为甲基。核磁图谱与预期整体吻合。
图1-2显示了目标单体A:肉桂醛二甲基缩醛的红外吸收光谱图,可以看到在波数2940cm-1和2828cm-1处有多条谱带,为芳环C-H伸缩振动和芳环骨架振动倍频带共同贡献,判定为一取代苯环;在波数1670cm-1处有多个吸收峰,判定为两边一取代碳碳双键;在波数为1128cm-1,1048cm-1,966cm-1处的三个强吸收峰,判定为C-O-C醚键。
图1-1和图1-2同时证明了目标单体A肉桂醛二甲基缩醛((E)-(3,3-dimethoxyprop-1-en-1-yl)benzene,以下简称DTPE)的成功合成。
1.5.2肉桂醛二(丙烯酸-2-羟乙酯)缩醛的合成
肉桂醛二(丙烯酸-2-羟乙酯)缩醛(目标单体B)的合成路线如下反应式:
实验步骤:在室温下,称取肉桂缩醛3.8g(0.024mol)和5.45g(0.047mol)丙烯酸羟乙酯溶解在60mL的氯仿中,加入20mg对甲苯磺酸,在62℃,1000r/min搅拌速度下蒸馏反应8h,使用薄层色谱跟踪反应进程。二颈圆底烧瓶为容器,不断补充蒸馏损失的氯仿;向反应体系中分批加入饱和碳酸氢钠至体系pH值至7-8,过滤除去不溶物,分液,收集合并有机层,加入4g无水硫酸钠除水6小时;过滤除去无水硫酸钠,减压除去溶剂,使用柱层析方法分离,柱层析组分以体积比,石油醚:乙酸乙酯=6:1,得到产物淡黄色液体肉桂缩醛丙烯酸乙酯2.64g,产率38%。
实验结果与分析:图1-3显示了目标单体B:肉桂醛二(丙烯酸-2-羟乙酯)缩醛的核磁氢谱1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.46–7.20(m,5H),6.76(d,J=16.2Hz,1H),6.43(d,J=17.3Hz,2H),6.17(ddd,J=17.5,9.7,7.8Hz,3H),5.84(d,J=10.4Hz,2H),5.24(d,J=4.6Hz,1H),4.42–4.29(m,4H),3.95–3.71(m,4H)。从核磁氢谱中可以明显地看到,在化学位移为7.20-7.46之间有三组峰,积分发现是5个氢,判定分别对应苯环上的五个氢;化学位移5.84-6.76有四组双峰,积分得到8个氢,通过其化学位移值和耦合常数可以判定为碳碳双键上的氢,与预期产物吻合;化学位移为5.24处的一组峰,积分得到1个氢,判定为缩醛键;化学位移为3.71-4.42之间的两组峰,积分得到8个氢,分别对应图中酯键与醚键之间的8个氢。核磁图谱与预期整体吻合。
图1-4显示了目标单体B:肉桂醛二(丙烯酸-2-羟乙酯)缩醛的红外吸收谱图,从图中可以看到,在吸收波数为2985cm-1和2890cm-1处有多组吸收峰,为芳环C-H伸缩振动和芳环骨架振动倍频带共同贡献,判定为一取代苯吸收峰;在吸收波数为1726cm-1处有一强吸收峰,判定为酯键的羰基吸收峰;在吸收波数为1670cm-1处的吸收峰,判定为碳碳双键吸收峰;吸收波数为1408cm-1和1272cm-1处的两个中强吸收峰,判定为亚甲基-CH2的吸收峰;在吸收波数为1192cm-1、1062cm-1、974cm-1处的三个强吸收峰,判定为C-O-C的醚键吸收峰。
图1-3和图1-4同时证明了目标单体B肉桂醛二(丙烯酸-2-羟乙酯)缩醛((E)-((3-phenylprop-2-ene-1,1-diyl)bis(oxy))bis(ethane-2,1-diyl)diacrylate,以下PBBD)的成功合成。
1.5.3肉桂醛二缩水甘油缩醛的合成
肉桂醛二缩水甘油缩醛(目标单体C)的合成路线如下反应式:
实验步骤:在室温下,称取肉桂缩醛7.6g(0.042mol)和7.6(0.1mol)缩水甘油醚溶解在80mL的氯仿中,加入20mg对甲苯磺酸,在68℃,1000r/min搅拌速度下蒸馏反应8小时,使用薄层色谱跟踪反应进程。二颈圆底烧瓶为容器,不断补充蒸馏损失的氯仿;向反应体系中分批加入饱和碳酸氢钠至体系pH值至7-8,过滤除去不溶物,分液,收集合并有机层,加入7g无水硫酸钠除水6小时;过滤除去无水硫酸钠,减压除去溶剂,使用柱层析方法分离,柱层析组分以体积比,石油醚:乙酸乙酯=6:1,得到产物淡黄色液体肉桂醛二缩水甘油醚2.28g,产率29%。
实验结果与分析:图1-5显示了目标单体C:肉桂醛二缩水甘油缩醛的核磁氢谱图1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.51–7.30(m,5H),6.81–6.67(d,J=16.3Hz,1H),6.21–6.11(d,J=16.2Hz,1H),5.11(d,J=3.4Hz,1H),3.90–3.45(dd,4H),3.41(t,J=5.1Hz,2H),2.86–2.56(m,4H)。通过核磁氢谱可以明显看出,在化学位移为7.30-7.51处有三组峰,通过积分发现为5个氢,与苯环上5个氢对应,判定为苯环上的5个氢;在这个积分比例下,化学位移为6.72和6.15处有两组d峰,积分值分别为1,耦合常数分别为16.3Hz和16.2Hz,通过其化学位移值和耦合常数判定为碳碳双键上的两个氢;化学位移为5.11处的一组d峰,其积分值为1,判定为缩醛键上的氢;化学位移为3.45-3.90处的两组dd峰,积分值分别为2,判定为与醚键相邻的两个亚甲基;化学位移为3.41处的t峰,通过积分发现是2个氢,判定为氧环上的氢;化学位移为2.56-2.86的两组d峰,积分值分别是2,与预期氧环上的氢个数吻合,判定为氧环上氢。核磁图谱与预期整体吻合。
图1-6显示了目标单体C:肉桂醛二缩水甘油缩醛的红外吸收光谱图。从图中可以看到,吸收波数为2994cm-1和2830cm-1处有多组吸收峰,为芳环C-H伸缩振动和芳环骨架振动倍频带共同贡献,判定为一取代苯;吸收波数为1736cm-1和1678cm-1处的两个中强吸收峰,判定为两边分别一取代的碳碳双键;吸收波数为1372cm-1和1242cm-1处的两个中强吸收峰,判定为亚甲基-CH2的吸收峰;吸收波数为1128cm-1、1044cm-1、968cm-1处的三组强吸收峰,判定为C-O-C的醚键。
图1-5和图1-6同时证明了目标单体C肉桂醛二缩水甘油缩醛((E)-2,2'-(((3-phenylprop-2-ene-1,1-diyl)-bis(oxy))bis(methylene))bis(oxirane),以下简称PEDBB)的成功合成。
1.5.4 1-硝基-2,4-间二苄硫醇的合成
1-硝基-2,4-间二苄硫醇的合成路线如下反应式:
实验步骤:(1)在冰浴下,取1g(3.8mmol)间二溴苄溶于1.5mL氯仿,加入4mL的98%浓硫酸,混合,另取2.5mL69%浓硝酸于恒压滴液漏斗中,用以1滴/10s缓慢滴加进去,在冰浴下以800-1200r/min的转速搅拌下反应1-2h后转至室温反应4-6h;向反应混合物加入30mL冰水,用30mL×3的氯仿分三次萃取洗涤至中性,收集氯仿相浓缩,用3g无水硫酸钠干燥,减压抽除溶剂,得目标产物D,淡黄色液体1-硝基-2,4-间二溴苄1.05g(产率90%)。
(2)在室温下,将上步所得1.05g(3.4mmol)1-硝基-2,4-间二溴苄与0.62g(8.2mmol)硫脲与12mL干燥的四氢呋喃混合,在800-1400r/min的转速下搅拌反应16-20h,反应生成淡黄色不溶物。用20mL×3的乙酸乙酯分三次洗涤步骤(3)中所得淡黄色不溶物,过滤收集不溶物,在真空干燥箱中0.01MPa,45℃下干燥12-16h得目标产物E,白色固体1.09g(产率70%)。
(3)将步骤(2)所得1.09g(2.4mmol)产物溶于30mL二氯甲烷,另取3.6g(18.9mmol)的焦亚硫酸钠溶于10mL纯水中,再将其加入到二氯甲烷溶液中,在氮气的氛围中,45-52℃下,以800-1400r/min的搅拌速度,回流反应6-10h。将所得混合溶液分液,水层用30mL×3的二氯甲烷分三次洗涤,收集有机层,用3g的无水硫酸钠干燥,减压抽除二氯甲烷,得到目标单体F,淡黄色液体1-硝基-2,4-间二苄硫醇0.47g(产率97%)。
实验结果与分析:图1-7显示了目标产物D:1-硝基-2,4-间二溴苄的核磁氢谱1HNMR(500MHz,CDCl3)δ8.04(d,J=8.4Hz,1H),7.59(d,J=7.7Hz,1H),7.53–7.46(m,1H),4.82(s,2H),4.50(d,J=8.7Hz,2H)。从核磁氢谱中可以明显地看到,在化学位移为8.04、7.59、7.50处有三组峰,积分发现有三个氢,说明苯环已由原料的二取代变成三取代,而且因为是三组峰,说明新取代的基团位于原取代基邻位(如果是间位则化合物分子结构对称应为两组峰);在化学位移为8.04处有一组d峰,通过其耦合常数为8.4Hz可以判定为苯环氢,受苯环上邻取代硝基影响化学位移为苯环氢上最大,判定为硝基取代基相邻的苯环氢;在化学位移为7.59处的一组d峰,受邻位影响裂分成d峰,结合其耦合常数判定为苯环氢;化学位移为7.50处的一组多重峰,积分值为1,判定为两个间位溴苄基之间的苯环氢;化学位移为4.82与4.50处的两组峰,积分值为2,判定为与溴取代亚甲基。核磁图谱与预期整体吻合。
图1-8显示了目标产物D1-硝基-2,4-间二溴苄的红外吸收光谱,可以明显看到在吸收波数为3050cm-1处吸收峰,为芳环C-H伸缩振动和芳环骨架振动倍频带共同贡献,判定为苯环,在吸收波数为1522cm-1处有一强吸收峰,为硝基的N-O伸缩振动特征吸收峰;吸收波数为1346cm-1处的吸收峰,为亚甲基的变形振动。
结合图1-7和1-8,可以确定目标产物D:1-硝基-2,4-间二溴苄的成功合成。可将其用于下一步反应。
图1-9显示了目标产物E的核磁氢谱1H NMR(500MHz,MeOD)δ8.28(d,J=7.8,1H),7.86(d,J=7.9Hz,1H),7.76(d,J=8.0Hz,1H),4.90(s,10H),4.60(s,2H)。类似于产物D,在化学位移为8.28,7.86,7.76处分别有三组峰,积分值分别为1,为苯环上三个氢的吸收峰;在化学位移为4.60处有一吸收峰,积分之外值为2个氢,判定为图中亚甲基e处的两个氢吸收峰;化学位移为4.90处一积分值为10的吸收峰,由于胺取代基和氘代甲醇中的水峰影响,是图中d、g、f三个位置的共计10个氢,与预期结果相吻合。
图1-10显示了目标产物E的红外吸收光谱,从图中可以看到,在吸收波数为3180cm-1和3066cm-1处有较宽中强吸收谱带,为胺类化合物的N-H伸缩振动峰;在吸收波数为1654cm-1处的强吸收峰,为硝基的N-O伸缩振动特征吸收峰;在吸收波数为1526cm-1处的中强吸收峰,为芳香胺C-N的伸缩振动峰。
结合图1-9和图1-10,可以确认目标产物E的成功合成。可将其应用于下一步反应。
图1-11显示了目标单体F:1-硝基-2,4-间二苄硫醇的核磁共振氢谱1H NMR(500MHz,CDCl3)δ8.03(d,J=7.8Hz,1H),7.42(td,,2H),4.02(d,J=8.5Hz,2H),3.80(dd,J=19.0,8.0Hz,2H),1.85(t,J=7.7Hz,2H)。受到取代基影响,苯环上的三个氢化学位移分别出现在8.03,7.42,7.38位置处;在化学位移为4.02和3.80的两组峰,为受到苯环和巯基影响的与苯环相连的两个亚甲基上的氢;化学位移为1.85处的一组t峰,积分值为2,判定为巯基上的氢。核磁图谱与预期整体吻合。
图1-12显示了目标单体F:1-硝基-2,4-间二苄硫醇的红外吸收光谱,从图中可以看出,在吸收波数为3462cm-1的较宽吸收谱带和2568cm-1处的弱吸收峰,为-SH的特征吸收峰;吸收波数为1524cm-1处的强吸收峰,为硝基的N-O伸缩振动特征吸收峰;吸收波数为1346cm-1处的吸收峰,为亚甲基的变形振动。
结合图1-11和图1-12,可以确定目标单体F 1-硝基-2,4-间二苄硫醇((4-nitro-1,3-phenylene)dimethanethiol,以下简称NPDT)的成功合成。
1.5.5二-3-巯基丙酸-2.2-二硫二乙酯的合成
二-3-巯基丙酸-2.2-二硫二乙酯(目标单体G)的合成路线如下反应式:
实验步骤:在室温下,分别按顺序称取15g 3-巯基丙酸、10g 2,2'-二硫二乙醇、70mL甲苯、125mg对甲苯磺酸加入一干燥干净的150mL圆底烧瓶内;在110℃的温度,1000r/min的转速下,蒸馏装置中反应20-30h,使用薄层色谱(TCL)跟踪反应进度;停止加热,代反应体系冷却至常温,分批加入饱和碳酸氢钠至体系pH值至7-8,过滤除去不溶物,分液,水层用3×50mL的甲苯分三次洗涤,收集合并有机层,加入5g的无水硫酸钠除水5h;过滤除去硫酸钠,减压除去甲苯,使用柱层析方法分离,石油醚:乙酸乙酯=8:1(体积比),得到目标产物G,淡臭味无色液体二-3-巯基丙酸-2.2-二硫二乙酯15.62g,产率71%。
实验结果与分析:图1-13显示了目标单体G:二-3-巯基丙酸-2.2-二硫二乙酯的核磁共振氢谱1H NMR(500MHz,CDCl3)δ4.35–4.25(m,2H),4.21–4.13(m,2H),2.91–2.84(m,4H),2.77–2.66(m,4H),2.62(t,J=6.7Hz,4H),1.60(tt,J=9.1,4.6Hz,2H)。从图中可以明显地看到在化学位移为4.13-4.35处有两组峰,其积分值分别为2,分别对应图中b处与醚键相连的共四个氢;在这个比例下,在化学位移为2.88处的的一组峰积分值为4,对应图中a处与硫相连的两个亚甲基共四个氢,受到硫原子的影响化学位移相高场移动;在化学位移为2.71处的一组峰,其积分值为4,对应图中c处与酯键相连的两个亚甲基共四个氢;化学位移为2.62处的一组t峰,其积分值为4,对应与巯基相连的两个亚甲基上的四个氢;化学位移为1.60处的tt峰,积分值分别2,对应着巯基上的氢,受到相邻亚甲基和硫原子的影响,裂分成tt峰;核磁图与预期整体吻合。
图1-14显示了目标单体G:二-3-巯基丙酸-2.2-二硫二乙酯的红外吸收光谱图。从图中可以明显看到在吸收波数为2994cm-1和2569cm-1处有两个吸收峰,判定为巯基的特征吸收峰;在吸收波数为1731cm-1处有一强吸收为,为酯键上的羰基特征吸收峰;吸收波数为1242cm-1和1156cm-1处的两个中强吸收峰,为—CH2的弯曲振动峰。
图1-13和图1-14同时证明了目标单体G:二-3-巯基丙酸-2.2-二硫二乙酯(disulfanediylbis(ethane-2,1-diyl)bis(3-mercaptopropanoate),以下简称DBMP)的成功合成。
2.响应型聚合物的合成与表征
2.1实验药品如表2-1
表2-1主要实验试剂
2.2实验仪器如表2-2所示
表2-2主要仪器
2.3表征方法
核磁共振(1H NMR):所用氘代试剂为CD3OD、CDCl3或者DMSO-d6,每次取12mg待测样品溶于0.8mL氘代试剂中。
红外光谱(IR):待测样品均经过真空干燥或真空冷冻干燥机预处理,每次取样为12mg,用FI-IR Spectrometer Frontier的ATR测试装置,用无水乙醇清洗操作器后,于镁光灯下干燥12min。
渗透凝胶色谱(GPC):利用Waters公司的高效液相色谱(HPLC)分离单元e2695,;流动相为四氢呋喃,控制流速为1mL/min,流动相需预先通过保护预柱以及规格为7.8×300mm的分离柱,温度控制为恒温35℃,检测器为2414示差检测器,标准样品为聚苯乙烯。制备样品时,每次取6mg左右待测样溶于1.2mL的色谱级四氢呋喃中,待测溶液经过0.22μm的聚醚砜滤头,静止1h待测。
热重联用仪(TG):每次取样为5-15mg,待测样品均经真空烘箱或者真空冷冻干燥预处理,初始温度为40℃,气体氛围为高纯氮气,升温速率为10℃/min,仪器降温时间为35min。
2.4试剂精制纯化
二氯甲烷的精制:取700mL二氯甲烷于一干净干燥的1000mL单口烧瓶中,加入3.4g氢化钙固体粉末,搅拌预处理4h后,42℃下蒸馏,收集馏分于预处理好的真空安玻瓶中保存待用。
三氯甲烷的精制:取800mL三氯甲烷于一干净干燥的1000mL单口烧瓶中,加入4.5g氢化钙固体粉末,搅拌预处理4h后,70℃下蒸馏,收集馏分于预处理好的真空安玻瓶中保存待用。
四氢呋喃的精制:取1000mL四氢呋喃加入3g氢化钙,慢加至不产生气泡,静置2h,倒出上层清液至精制反应器,加入2粒绿豆大小的二苯甲酮,加入钠丝,在氮气氛围下,低温回流至液体变为紫色,再进行蒸馏(但不能蒸干),收集馏分于预处理好的真空安玻瓶中保存待用。
2.5聚合物的合成与表征
2.5.1 UV/pH双响应Poly(PBBD-co-NPDT)的合成与表征
Poly(PBBD-co-NPDT)的反应路线如下反应式:
实验步骤:(1)合成与提纯:准确称取0.346g(0.001mol)肉桂醛二(丙烯酸-2-羟乙酯)缩醛和0.215g(0.001mol)1-硝基-2,4-间二苄硫醇于一干净干燥的封管内,加入12mL甲苯使其溶解,再加入5.6mg偶氮二异丁腈(AIBN),将反应封管浸入液氮中冰冻,抽气,溶解,充入氮气,如此反复三次,保持一定真空度,在75℃下反应6h。反应结束后,利用旋转蒸发仪除去溶剂,再用最少量的四氢呋喃将其溶解,将溶液以1滴/10s的速度滴入快速搅拌的冰环己烷中,聚合物会以沉淀的形式留在环己烷中,过滤除去环己烷,如此溶解、沉淀反复三次以上,然后将所得黄色胶状物置于真空干燥箱中干燥24h后,封好容器口待用。
(2)降解:分别取100mg左右上述聚合物溶于2mL四氢呋喃中,一组加入1mL pH=5.0的0.2mol/L PBS溶液,1200r/min的搅拌速度下搅拌15min;另一组加入0.2mL pH=7.0的0.2mol/L PBS溶液,在波长为365nm的紫外光下照射360s。分别取少量反应产物除去水分,测GPC。
实验结果与分析:肉桂醛二(丙烯酸-2-羟乙酯)缩醛和1-硝基-2,4-间二苄硫醇通过自由基催化点击反应的聚合产物Poly(PBBD-co-NPDT)的核磁氢谱显示,1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.92(d,J=7.7Hz,1H),7.54–7.46(m,2H),7.39(d,J=8.1Hz,2H),7.31(dd,J=15.0,7.5Hz,3H),6.74(d,J=16.1Hz,1H),6.16(dd,J=16.1,4.6Hz,1H),5.20(d,J=4.3Hz,1H),4.39–3.64(m,18H),2.67(dd,J=28.8,20.8Hz,4H)。通过与原料核磁对比可以发现,位于丙烯酸酯上的双键峰已经消失,同时在化学位移为2.67处左右生成了一组新的峰,判定为巯基与双键反应生成的亚甲基上的氢;在化学位移为7.92处的一组峰,积分值为1,另外在这个比例下,7.31-7.54处共有7个氢,可以判定聚合物保留了邻硝基苄硫醇苯环的结构;肉桂醛的基础结构不变;在化学位移为6.74和6.16处的两组峰,积分值分别为1,通过积分值和耦合常数可以判定其为肉桂醛基础结构上的双键;在化学位移为5.20处的吸收峰积分值为1,判定为缩醛键;在化学位移为3.64到4.39处有多组峰,为原料单体F中苄基上的亚甲基与单体B上酯键和醚键之间的亚甲基上的氢的吸收峰。化学位移为1.56和1.85处的两组峰,为处理沉淀聚合物时的环己烷的峰。
肉桂醛二(丙烯酸-2-羟乙酯)缩醛和1-硝基-2,4-间二苄硫醇通过自由基催化点击反应的聚合产物Poly(PBBD-co-NPDT)的通过做红外吸收谱检测,可以看出,在吸收波数为1722cm-1处有一中强吸收峰,判定为酯键的吸收峰;在吸收波数为为1526cm-1处有一强吸收峰,为硝基的N-O伸缩振动特征吸收峰;吸收波数为1346cm-1处的吸收峰,为亚甲基的变形振动;吸收波数为1186cm-1、1032cm-1和966cm-1处的多组吸收峰,判定为为C-O的醚键吸收峰。
聚合物Poly(PBBD-co-NPDT)进行渗透凝胶色谱测试(GPC),测试结果为数均分子量Mn=5561,重均分子量Mw=7841,PDI=Mw/Mn=1.42。
确认聚合物Poly(PBBD-co-NPDT)的成功合成。
聚合物Poly(PBBD-co-NPDT)通过热重(TG)测试,可以看到,该聚合物有两个失重过程。第一个失重过程,起始分解温度为146.1℃,起始外延分解温度为195.9℃,半寿温度为262.6℃,终止分解温度为325.8.0℃,终止外延分解温度为375.6℃;第二个失重过程,起始分解温度为375.6℃,起始外延分解温度为469.4℃,半寿温度为638.8℃,终止分解温度为698.0℃,终止外延分解温度为742.2℃。
Poly(PBBD-co-NPDT)分别经过酸、光降解后的渗透凝胶色谱对比测试,可以看出经过对比A曲线,B和C曲线的出峰时间明显后移很多,说明原先的聚合物降解较完全,大分子基本消失;通过积分发现经过酸降解后产物分子量Mn=746,经过光降解后产物分子量Mn=912;因此,可以得出结论,基于肉桂醛合成的Poly(PBBD-co-NPDT)具有较好的pH/UV双响应性能。
2.5.2 pH、ROS双响应Poly(PBBD-co-DBMP)的合成与表征
Poly(PBBD-co-DBMP)的合成路线如下反应式:
实验步骤:(1)合成与提纯:室温下,准确称取0.33g(0.001mol)二-3-巯基丙酸-2.2-二硫二乙酯(DBMP)于20mL干净干燥圆底烧瓶,在氮气氛围下,加入3mL四氢呋喃溶解,放入磁力搅拌子,加入0.3mL三乙胺,搅拌3min,另称取0.364g(0.001mol)肉桂醛二(丙烯酸-2-羟乙酯)缩醛(PBBD)溶于2mL四氢呋喃,再以1滴/5s的速度滴入二-3-巯基丙酸-2.2-二硫二乙酯的四氢呋喃溶液中,滴加完后,继续搅拌反应3-4h,反应结束后,将反应混合溶液在搅拌下逐滴滴入60mL冰甲醇中,有黄色胶状沉淀形成,收集该沉淀,重复溶解、沉淀的操作三次,将产物置于真空干燥箱中干燥24h,封好口待用。(2)降解:分别取100mg上述聚合物溶于2mL四氢呋喃中,一组加入1mL pH=5.0的0.2mol/L PBS溶液,1200r/min的搅拌速度下搅拌15min;另一组加入0.2mL5%H2O2水溶液,1200r/min的搅拌速度下搅拌15min;分别取少量降解产物除去溶剂,测GPC。
实验结果与分析:聚合物Poly(PBBD-co-DBMP)通过核磁共振氢谱测试,1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.63–7.01(m,5H),6.74(t,J=14.6Hz,1H),6.17(dd,J=16.1,4.6Hz,1H),5.35(t,J=4.7Hz,1H),4.50–3.53(m,8H),2.92–2.56(m,14H),1.75–1.47(m,8H)。可以明显看出,原本属于原料肉桂醛二(丙烯酸-2-羟乙酯)缩醛在化学位移为6.43和5.84处的双键峰消失,只保留了在化学位移为6.74和6.17处的两组峰,对其积分发现积分值分别为1,根据其耦合常数、化学位移、积分值判定其为肉桂结构上的双键峰;在这个积分比例下,在化学位移为7.01-7.63处有三组峰,积分值分别为2、2、1,判定为肉桂结构上的苯环氢;在化学位移为5.35处有一组峰,积分值为1,判定为保留的肉桂缩醛结构;在化学位移为3.53-4.50与2.56-2.92的多组峰,为原料二-3-巯基丙酸-2.2-二硫二乙酯上的醚键氢和亚甲基氢,同时由于巯基与双键点击反应新生成的亚甲基也在该峰区,该化学位移区域积分值为14;同时,在化学位移为1.47-1.75的两组峰,判定为与硫原子相连的亚甲基氢。
聚合物Poly(PBBD-co-DBMP)的红外吸收谱测试,可以明显看出,在吸收波数为2945cm-1的一组吸收峰,与原料比较,保留了取代苯的吸收峰,在原料二-3-巯基丙酸-2.2-二硫二乙酯吸收波数为2569cm-1处的巯基吸收峰和原料肉桂醛二(丙烯酸-2-羟乙酯)缩醛吸收波数为1670cm-1处的双键吸收峰已经消失,说明巯基与双键点击反应较完全;同时,Poly(PBBD-co-DBMP)保留了吸收波数为1731cm-1处的酯键吸收峰以及其他的醚键等吸收峰。
Poly(PBBD-co-DBMP)的渗透凝胶色谱测试,GPC测试结果为数均分子量Mn=4786,重均分子量Mw=6317.5,PDI=Mn/Mw=1.32。
证明了聚合物Poly(PBBD-co-DBMP)的成功合成。
Poly(PBBD-co-DBMP)的热重测试,从测试中可以看出,该聚合物有一个热失重过程,起始分解温度为168.3℃,起始外延分解温度为193.8℃,半寿温度为288.9℃,终止分解温度为362.7℃,终止外延分解温度为410.6℃。
Poly(PBBD-co-DBMP)分别进行ROS/pH降解后的渗透凝胶色谱对比测试,经过对比A曲线、B曲线和C曲线的的出峰时间,发现B和C曲线出峰时间明显后移,说明聚合物明显得到较完全降解,大分子基本消失;通过积分发现,经过酸降解后的产物分子量Mn=851,经过H2O2降解后的聚合物则因分子量小无法积分(该仪器此方法下检测下限为700),说明得到了降解效率较高;因此,可以得出结论,基于肉桂醛合成的Poly(PBBD-co-DBMP)具有ROS/pH双响应的性能。
2.5.3 pH响应Poly(PBBD-co-DCPP)的合成与表征
Poly(PBBD-co-DCPP)的合成路线如下反应式:
实验步骤:(1)合成与提纯:参照聚合物Poly(PBBD-co-DBMP)的操作方法,双键与巯基官能团比例为1:1。所用巯基试剂为2,3-二巯基-1-丙醇,(2,3-Dimercapto-1-propanol,以下简称DCPP)。(2)降解:参照Poly(PBBD-co-DBMP)的酸降解操作方法。
实验结果与分析:Poly(PBBD-co-DCPP)的核磁氢谱测试,1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.51–7.31(m,5H),6.75(d,J=16.2Hz,1H),6.16(dd,J=16.2,4.7Hz,1H),5.20(d,J=4.5Hz,1H),4.39–4.25(m,4H),3.90–3.62(m,8H),3.00–2.59(m,13H),1.67(s,6H),1.35–1.14(m,4H),0.93–0.81(t,1H)。通过与单体肉桂醛二(丙烯酸-2-羟乙酯)缩醛核磁谱测试的对比,可以发现原来位于化学位移为6.43和5.84处的双键峰消失,只保留了在化学位移为6.75和6.16处的两组峰,对其积分发现积分值分别为1,根据其耦合常数、化学位移、积分值判定其为肉桂结构上的双键峰;在这个积分比例下,在化学位移为7.31-7-51处有三组峰,积分值分别为2、2、1,判定为肉桂结构上的苯环氢;在化学位移为5.20处有一组峰,积分值为1,判定为保留的肉桂缩醛结构;另外在化学位移为2.59-3.00处有两组峰,判定为巯基与双键反应后生成的亚甲基,在化学位移为1.14-1.67处有两组峰,判定为原料2,3-二巯基-1-丙醇结构上的氢;0.81-0.93处的一组峰,判定为原料2,3-二巯基-1-丙醇结构上的羟基。
显示了Poly(PBBD-co-DCPP)的红外吸收光谱测试,通过与原料肉桂醛二(丙烯酸-2-羟乙酯)缩醛的红外测试对比,可以发现吸收波数为1670cm-1处的双键吸收峰已经消失,说明巯基与双键点击反应较完全;同时,Poly(PBBD-co-DCPP)保留了吸收波数为1731cm-1处的酯键吸收峰以及其他的醚键等吸收峰;另外,在吸收波数为3421cm-1处有一较宽吸收峰,判定为羟基的特征吸收峰。
聚合物Poly(PBBD-co-DCPP)的渗透凝胶色谱测试,GPC测试结果为数均分子量Mn=6231,重均分子量Mw=9175,PDI=Mw/Mn=1.47。
证明了Poly(PBBD-co-DCPP)的成功合成。
Poly(PBBD-co-DCPP)的热重测试,从测试中可以看出,该聚合物有一个明显热失重过程,其起始分解温度为236℃,起始外延分解温度为255.5℃,半寿温度为316.3℃,终止分解温度为393.2℃,终止外延分解温度为456.6℃。
Poly(PBBD-co-DCPP)的酸降解后的GPC测试,对比聚合物GPC曲线可以明显看出,经过酸降解后的出峰位置明显后移,可以认为大分子降解比较完全,经过积分得到其分子量Mn=754,说明降解效率较高。因此,可以得出结论,基于肉桂醛合成的Poly(PBBD-co-DCPP)具有pH响应的特性。
2.5.4 UV/pH双响应的Poly(PEDBB-co-NPDT)的合成与表征
Poly(PEDBB-co-NPDT)的合成路线如下反应式:
实验步骤:(1)称取0.262g(0.001mol)的肉桂醛二缩水甘油缩醛与0.215g(0.001mol)1-硝基-2,4-间二苄硫醇溶于4.5mL四氢呋喃中,在冰浴中搅拌10min后,加入20mg氢氧化锂,继续冰浴5h后转入常温下反应2h;将反应混合物在快速搅拌下逐滴滴入(1滴/5s)冰环己烷中,得到黄色胶状沉淀,再将其溶于2mL四氢呋喃滴入冰环己烷中,如此沉淀溶解三次,将获得黄色胶状沉淀置于真空烘箱中干燥28h,封好口待用。(2)分别取100mg左右上述聚合物溶于2mL四氢呋喃中,一组加入1mL pH=5.0的0.2mol/L PBS溶液,1200r/min的搅拌速度下搅拌15min;另一组加入0.2mL pH=7.0的0.2mol/L PBS溶液,在波长为365nm的紫外光下照射360s。分别取少量反应产物除去溶剂,测GPC。
实验结果与分析:Poly(PEDBB-co-NPDT)的核磁氢谱测试,1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.28-7.98(m,8H),6.72(d,J=15.7Hz,1H),6.15(d,J=16.2,Hz 1H),5.08(t,1H),3.34-4.04(m,8H),2.03-3.81(m,4H),1.75-2.15(t,2H)。通过与原料1-硝基-2,4-间二苄硫醇和原料肉桂醛二缩水甘油缩醛的核磁氢谱测试对比,可以明显发现可以发现原本在化学位移为1.8属于巯基的t峰和在化学位移为2.56-2.86属于环氧结构的i峰已经消失,在化学位移为2.45处新生成了一组峰,判定为巯基去环氧点击新生成的亚甲基的峰,在化学位移为6.15和6.72保留了原料的双键峰,其积分值分别为一,在这个积分比例下,在化学位移为7.31-7.92处的多组峰积分值为8,判定为为苯环上的氢,与预期吻合,在化学位移为5.08处的一组t峰,积分值为1,判定为缩醛结构,聚合物保留了原料的光响应和酸响应基团。
Poly(PEDBB-co-NPDT)的红外吸收光谱测试,与原料对比可以发现,聚合物保留了两个原料在吸收波数为3000cm-1处的取代苯多段吸收峰,以及吸收波数为1738cm-1和吸收波数为1676cm-1处的双键吸收峰受新生成羟基影响移动到1668cm-1和1608cm-1处,在吸收波数为1522cm-1处的强吸收峰,为硝基的特征吸收峰,聚合物也保留了在吸收波数为1340cm-1处和1042cm-1处的亚甲基和醚键的吸收峰,同时在吸收波数为3398cm-1处的一个较宽吸收谱带为新生成的羟基吸收峰。
聚合物Poly(PEDBB-co-NPDT)的渗透凝胶色谱测试,GPC测试结果为数均分子量Mn=5371,重均分子量Mw=7036,PDI=Mw/Mn=1.31。
证明了Poly(PEDBB-co-NPDT)的成功合成。
Poly(PEDBB-co-NPDT)的热失重测试,从测试中可以看出该聚合物有两个失重过程。第一个失重过程,起始分解温度为140.7℃,起始外延分解温度为128.9℃,半寿温度为158.9℃,终止分解温度为182.2℃,终止外延分解温度为207.1℃;第二个失重过程,起始分解温度为215.6℃,起始分解外延温度为212.6℃,半寿温度为255.7℃,终止分解温度为321.4℃,终止外延分解温度为380.6℃。该聚合物的热稳定性能不佳。
Poly(PEDBB-co-NPDT)分别进行pH和UV降解前后的GPC对比测试,从测试中可以明显地发现,经过降解后,原本在保留时间为7.32min的峰值消失,其峰值后移明显,说明聚合物得到了降解,分别对其积分,经过pH酸降解的产物数均分子量Mn=986,经过紫外光UV降解的产物数均分子量Mn=914;说明产物得到了较完全的降解。因此,可以认为基于肉桂醛合成的Poly(PEDBB-co-NPDT)具有较好的UV/pH双响应性能。
2.5.5 pH/ROS双响应的Poly(PEDBB-co-DBMP)的合成与表征
Poly(PEDBB-co-DBMP)的合成路线如下反应式:
实验步骤:(1)合成与纯化:称取0.262g(0.001mol)的肉桂醛二缩水甘油缩醛与0.33g(0.001mol)的二-3-巯基丙酸-2.2-二硫二乙酯溶于4.5mL四氢呋喃中,在冰浴中搅拌10min后,加入20mg氢氧化锂,继续冰浴5h后转入常温下反应2h;将反应混合物在快速搅拌下逐滴滴入(1滴/5s)冰环己烷中,得到黄色胶状沉淀,再将其溶于2mL四氢呋喃滴入冰环己烷中,如此沉淀溶解三次,将获得黄色胶状沉淀置于真空烘箱中干燥28h,封好口待用。(2)降解:分别取100mg上述聚合物溶于2mL四氢呋喃中,一组加入1mL pH=5.0的0.2mol/L PBS溶液,1200r/min的搅拌速度下搅拌15min;另一组加入0.2mL5%H2O2水溶液,1200r/min的搅拌速度下搅拌15min;分别取少量降解产物除去溶剂,测GPC。
实验结果与分析:Poly(PEDBB-co-DBMP)的核磁氢谱测试,1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.59–7.23(m,5H),6.76(d,J=15.8Hz,1H),6.15(t,J=17.6Hz,1H),5.08(s,1H),3.84(dd,8H),3.44(s,6H),3.23–2.72(m,6H),2.08-2.66(d,4H),1.94(d,2H)。通过与原料肉桂醛二缩水甘油缩醛和原料二-3-巯基丙酸-2.2-二硫二乙酯的核磁氢谱测试对比,可以明显地发现该聚合物保留了肉桂缩醛的基本结构,在化学位移为6.76和6.15处分别有一组峰,积分值分别为1,通过其耦合常数可以判定为双键氢,在这个积分比例下在化学位移为7.23-7.59处的多组峰积分值为5,判定为苯环氢,与预期结果吻合,在化学位移为1.60原来属于巯基的一组峰消失,新生成在1.94处一组峰,积分值为2,判定为新生成的羟基峰,化学位移为2.08-3.84处多组峰,为原料肉桂醛二缩水甘油缩醛上7、8、9位和原料二-3-巯基丙酸-2.2-二硫二乙酯上a、b、c、d位上的亚甲基氢。
Poly(PEDBB-co-DBMP)的红外吸收谱测试及其原料的对比,从测试对比中可以明显看出,聚合物保留了大部分原料的基团:在吸收波数为1730cm-1处的强吸收峰,为酯键中羰基的特征吸收峰;吸收波数为2886cm-1处的多个吸收峰,为苯环的伸缩振动峰;吸收波数为1040cm-1处的中强吸收峰,为醚键中C-O-C的伸缩振动吸收峰;同时,原本在吸收波数为2574cm-1和2942cm-1处的巯基吸收峰消失,在吸收波数为3358cm-1处生成了一较宽吸收带,为新生成的羟基吸收峰。
Poly(PEDBB-co-DBMP)的渗透凝胶色谱测试,其测试结果为数均分子量Mn=5984,重均分子量Mw=10651,PDI=Mw/Mn=1.78。
Poly(PEDBB-co-DBMP)的热失重测试,从测试中可以看出该聚合物有一个热失重过程,起始分解温度为200.8℃,起始外延分解温度为188.0℃,半寿温度为286.4℃,终止分解温度为343.1℃,终止外延分解温度为395.3℃。
Poly(PEDBB-co-DBMP)分别进行用H2O2和酸降解的渗透凝胶色谱测试,从测试中可以明显看出,经过降解后的产物曲线出峰位置明显后移很多,对其积分发现经过酸降解后的产物数均分子量Mn=763,经过H2O2的产物分子量更小,超出了机器的检出限(700);这说明该聚合物的降解效率较高,因此,可以认为基于肉桂醛合成的Poly(PEDBB-co-DBMP)具有pH/ROS双响应的特性。
2.5.6 pH响应的聚合物Poly(PEDBB-co-DCPP)的合成与表征
Poly(PEDBB-co-DCPP)的合成路线如下反应式:
实验步骤:1.0.393g(0.0015mol)的肉桂醛二缩水甘油缩醛与0.186g(0.0015mol)2,3-二巯基-1-丙醇溶于6mL四氢呋喃中,在冰浴中搅拌混合8min后,加入25mg固体碳酸钾,继续冰浴6h后转入常温下反应2.5h;将反应混合物在快速搅拌下滴入(1滴/5s)的冰乙腈中,得到黄色胶状沉淀,再将其溶于3mL四氢呋喃中,再滴入冰乙腈中,如此沉淀、溶解,反复三次以上,将获得的黄色胶状沉淀置于真空烘箱中干燥30h,封好口待用。2.取100mg左右上述反应得到的聚合物溶于2mL四氢呋喃中,加入1mL pH=5.0的0.2mol/L PBS溶液,在1000r/min的搅拌速度下搅拌20min,取少量产物除去水分,测GPC。
实验结果与讨论:Poly(PEDBB-co-DCPP)的渗透凝胶色谱测试,测试结果为数均分子量Mn=10302,重均分子量Mw=20707,PDI=Mw/Mn=2.01。
Poly(PEDBB-co-DCPP)及原料肉桂醛二缩水甘油缩醛的对比红外吸收光谱测试,通过对比可以发现该聚合物保留了大部分原料的基础结构:在吸收波数为2932cm-1处的多处吸收峰,判定为为苯环结构,在吸收波数为1732cm-1和1574cm-1处的吸收峰,判定为碳碳双键,在吸收波数为1140cm-1和1058cm-1处的两组中强吸收峰,判定为C-O-C的醚键;在吸收波数为700cm-1处的强吸收峰,判定为C-S-C键;同时,在吸收波数为3396cm-1处有一较宽吸收谱带,为巯基与环氧生成的羟基特征吸收峰。
Poly(PEDBB-co-DCPP)的热失重测试,从测试中可以看出,该聚合物共有两个热失重过程。第一个热失重过程,起始分解温度为156.5℃,起始外延分解温度为148.5℃,半寿温度为219.5℃,终止分解温度为233.3℃,终止外延分解温度为248.3℃;第二个热失重过程,起始分解温度为254.1℃,起始外延分解温度为248.3℃,半寿温度为278.4℃,终止分解温度为340℃,终止外延分解温度为369.7℃。
Poly(PEDBB-co-DCPP)经过酸降解前后GPC对比测试,可以明显发现经过降解后的曲线保留时间靠前的峰值已经消失,对其积分发现超出了机器的检出限(700),说明该聚合物经降解后产物内基本没有大分子存在了,有较高的降解效率。因此,可以认为基于肉桂醛合成的Poly(PEDBB-co-DCPP)具有pH响应的特性。
3.PVA与聚合物组装
3.1实验药品如表3-1所示
表3-1主要实验试剂
3.2主要实验仪器如表3-2所示
表3-2主要实验仪器
3.3实验步骤
PVA参比样:称取聚乙烯醇(1750)1.06g于100mL超纯水中,加热溶解,冷却后静置,得到1%的PVA水溶液。
聚合物参比样:准确称取第二章合成的聚合物各50mg,用5.0mL四氢呋喃溶解聚合物形成溶液。准确量取该溶液5mL,缓慢滴入25mL 1%的PVA水溶液中,1500r/min的搅拌速度下搅拌诱导形成胶束溶液。
3.4处理及表征方法
酸降解:PVA/聚合物的胶束溶液分别在在pH=5.0的PBS缓冲溶液中搅拌降解。光降解:PVA/聚合物的胶束溶液在功率为200W,波长为365nm的紫外光照下照射。氧化还原应激响应:向5mL PVA/聚合物的胶束溶液滴入1滴5%H2O2,搅拌反应。
SEM制样:取上述PVA/聚合物的胶束溶液或降解后溶液1mL,溶于1000mL超纯水中(聚合物浓度在0.002-0.005g/L),分散均匀后,取一滴滴在干净的二氧化硅片上,冷冻干燥后,在喷金装置中喷金操作25s,测SEM。
核磁共振(1H NMR):所用氘代试剂为CD3OD、CDCl3或者DMSO-d6,每次取12mg待测样品溶于0.8mL氘代试剂中。
红外光谱(IR):待测样品均经过真空干燥或真空冷冻干燥机预处理,每次取样为12mg,用FI-IR Spectrometer Frontier的ATR测试装置,用无水乙醇清洗操作器后,于镁光灯下干燥12min。
渗透凝胶色谱(GPC):利用Waters公司的高效液相色谱(HPLC)分离单元e2695,流动相为四氢呋喃,控制流速为1mL/min,流动相需预先通过保护预柱以及规格为7.8*300mm的分离柱,温度控制为恒温35℃,检测器为2414示差检测器,标准样品为聚苯乙烯。制备样品时,每次取6mg左右待测样溶于1.2mL的色谱级四氢呋喃中,待测溶液经过220nm聚四氟乙烯滤头,静止1h待测。
3.5实验结果与分析
3.5.1 pH/UV双响应的PVA/Poly(PBBD-co-NPDT)纳米粒子
通过对单纯PVA和PVA/Poly(PBBD-co-NPDT)在水中组装形成的纳米粒子的动态光散射测试,得到粒径分布。纯的1%PVA在水中组装平均粒径为24.32nm,PDI=0.06,粒子数为100%;经过PVA诱导组装后形成的PVA/Poly(PBBD-co-NPDT)的平均粒径为147.8nm,PDI=0.214。
PVA/Poly(PBBD-co-NPDT)在水中组装形成的纳米粒子的动态光散射稳定性测试的粒径分布测试,从测试中可以看到,该纳米粒子静置24小时后的粒径几乎无变化;静置48小时后粒径略有增大,平均粒径从147.8nm增大到153.1nm,PDI增大到0.223;静置72小时后平均粒径增大到162.5nm。PDI增大到0.229。究其原因,可能是该纳米粒子溶液体系内粒子相互聚集导致的粒径增大,不过该纳米粒子总体还是很稳定的。
PVA/Poly(PBBD-co-NPDT)在水中组装形成的纳米粒子分别经光、酸降解前后的动态光散射对比测试,从测试中可以看出,经过紫外光照射360s后,经过紫外光照射后粒子平均粒径变大明显,也保留着一部分较小尺寸的粒子,而且稳定性变差很多,原来平均粒径为147.8nm的粒子数不足20%,平均粒径为467.4nm左右的粒子数为80%左右;经过酸降解后的粒子平均粒径变化更加明显,但也保留着一部分较小尺寸的粒子,而且粒子在水溶液分布很不稳定,原来平均粒径为147.8nm的粒子数不足12%,平均粒径为995.1nm左右的粒子数含量为88%;此结果与对比之前的GPC降解有所偏差,究其原因,可能是由于PVA本身的乳化作用,将一部分小分子包裹了起来。PVA/Poly(PBBD-co-NPDT)粒子经酸降解后进行扫描电镜测试,测试结果与上述DLS一致。总体来讲,该纳米粒子具有较好的UV/pH响应性。
Poly(PBBD-co-NPDT)经酸降解前后的核磁氢谱测试,通过对比可以发现,原本在化学位移为5.08处的缩醛键已消失不见,在化学位移为9.78处新生成了一组峰,判定为醛基上的氢,这与预期的缩醛键酸降解机理一致,说明该聚合物可以在酸降解的同时释放出肉桂醛。
3.5.3 pH/ROS双重响应的PVA/Poly(PBBD-co-DBMP)纳米粒子
纯的1%PVA和PVA/Poly(PBBD-co-DBMP)在水中组装形成的纳米粒子的动态光散射测试的粒径分布测试。纯的1%PVA在水中组装平均粒径为21.19nm,PDI=0.0589,粒子数为100%;经过PVA诱导组装后形成的PVA/Poly(PBBD-co-DBMP)的平均粒径为229.3nm,PDI=0.208。PVA/Poly(PBBD-co-DBMP)组装形成的纳米粒子进行SEM测试,结果与DLS一致。
为PVA/Poly(PBBD-co-DBMP)在水中组装形成的纳米粒子的动态光散射稳定性测试的粒径分布测试,从测试中可以看到,该纳米粒子静置24小时后的平均粒径增大到233.2nm,PDI增大到0.221;静置48小时后,平均粒径增大到240.1nm,PDI增大到0.229;静置72小时后平均粒径增大到269.7nm。PDI增大到0.246。究其原因,可能是该纳米粒子溶液体系内粒子相互聚集导致的粒径增大,不过该纳米粒子总体还是很稳定的。
PVA/Poly(PBBD-co-DBMP)在水中组装形成的纳米粒子分别经酸、双氧水降解前后的动态光散射对比测试,从测试中可以看出,经过双氧水降解900s后,粒子平均粒径变大明显,也保留着一部分较小尺寸的粒子,而且稳定性变差很多,原来平均粒径为229.3nm的粒子数不足20%,平均粒径为467.4nm左右的粒子数为80%左右;经过酸降解后的粒子平均粒径变化更加明显,但也保留着一部分较小尺寸的粒子,而且粒子在水溶液分布很不稳定,原来平均粒径为229.3nm的粒子数不足15%,平均粒径为995.1nm左右的粒子数含量为85%;此结果与对比之前的GPC降解也有所偏差,究其原因,可能是由于PVA本身的乳化作用,将一部分小分子包裹了起来PVA/Poly(PBBD-co-DBMP)粒子经酸降解后进行扫描电镜测试,结果与上述DLS一致,从测试中可以看到大颗粒聚合物表面有一些小的颗粒,应该是还未完全降解或者由PVA包裹的小分子。总体来讲,该纳米粒子具有较好的ROS/pH响应性。
4.PVA诱导聚合物包裹模型药物
4.1实验步骤
PVA参比样:称取聚乙烯醇(1750)1.06g于100mL超纯水中,加热溶解,冷却后静置,得到1%的PVA水溶液。聚合物参比样:准确称取聚合物Poly(PBBD-co-NPDT)50mg,用5.0mL四氢呋喃溶解聚合物形成溶液。准确量取该溶液5mL,缓慢滴入25mL 1%的PVA水溶液中,1200r/min的搅拌速度下搅拌诱导形成胶束溶液。尼罗红的封装:准确称取聚合物Poly(PBBD-co-NPDT)50mg,尼罗红1mg,溶于2mL THF中,再将这2mL的聚合物和尼罗红THF溶液以1滴/5s的滴速滴入搅拌速度为1200r/min的25mL浓度为1%的PVA水溶液中,诱导搅拌形成聚合物包裹的尼罗红溶液,使聚合物浓度为2mg/mL,尼罗红的浓度为0.04mg/mL。搅拌1.5h后,减压蒸馏除去THF,将所得液体通过450nm的聚醚砜滤头除去未被包裹沉淀在水中的尼罗红,最终得到聚合物封装尼罗红的溶液。
酸降解:PVA/聚合物的胶束溶液分别在在pH=5.0的PBS缓冲溶液中搅拌降解。光降解:分别取6组上述PVA/聚合物的胶束溶液,每组2.5mL装在10*10mm的石英比色皿中,在功率为200W,波长为365nm的紫外光照下分别照射0s,60s,120s,180s,240s,300s。紫外吸收光谱检测:分别配置2mL 0.04mg聚合物溶液的四氢呋喃溶液7份于石英比色皿中,分别加入1滴pH=7.4的0.2mol/L的PBS溶液,在功率为200W,波长为365nm的紫外光下分别照射0s,50s,100s,150s,200s,250s,300s后,再分别测定其紫外吸收强度。荧光光谱检测:从上述6组降解前后溶液中分别取20μL稀释至2mL,分别在激发光谱为λex=550nm下测量其荧光吸收。
4.2实验结果与分析
PVA/Poly(PBBD-co-NPDT)封装尼罗红前后的动态光散射测试。从测试中可以看到在封装尼罗红后,该纳米粒子粒径稍微减小,平均粒径由原来的127.2nm减小到122.8nm。
PVA/Poly(PBBD-co-NPDT)在水中组装封装尼罗红的纳米粒子分别经光、酸降解前后的动态光散射对比测试,从测试中可以看出,经过紫外光照射360s后,经过紫外光照射后粒子平均粒径变大明显,也保留着一部分较小尺寸的粒子,而且稳定性变差很多,原来平均粒径为122.8nm的粒子数不足20%,平均粒径为412.4nm左右的粒子数为80%左右;经过酸降解后的粒子平均粒径变化更加明显,但也保留着一部分较小尺寸的粒子,而且粒子在水溶液分布很不稳定,原来平均粒径为122.8nm的粒子数不足24%,平均粒径为1025.3nm左右的粒子数含量为76%;可能是由于PVA本身的乳化作用,将一部分小分子包裹了起来。总体来讲,经过光照后或者酸降解后的该封装尼罗红的聚合物纳米粒子结构发生了变化,尼罗红有通过改变该纳米粒子环境释放出来的可能性。
PVA/Poly(PBBD-co-NPDT)封装尼罗红的纳米粒子溶液与未封装尼罗红的PVA/Poly(PBBD-co-NPDT)的纳米粒子溶液的荧光吸收测试。由于尼罗红几乎不溶于水,因此没有封装尼罗红的纳米粒子溶液基本没有荧光吸收,而封装了尼罗红的纳米粒子溶液有对应的荧光吸收,因此可以认为经过PVA诱导形成的PVA/Poly(PBBD-co-NPDT)纳米粒子具有封装尼罗红的可行性。PVA/Poly(PBBD-co-NPDT)组装形成的纳米粒子封装尼罗红后,在波长为365nm的紫外光照下分别照射0s,60s,120s,180s,240s,300s的荧光吸收测试,从测试中可以看到,随着紫外光照的时间的增加,该封装尼罗红的纳米粒子溶液荧光吸收逐渐减弱,这是因为随着光照时间的增加,该纳米粒子释放到水中的尼罗红增加,尼罗红不溶于水,因此整个溶液体系中的荧光吸收逐渐减弱,这说明了在一定波长一定功率紫外光照射下,该封装尼罗红的纳米粒子结构会发生变化,将封装的模型药物尼罗红释放出来。这与前述的DLS和SEM测试结果一致。
5.pH/UV双响应两亲性聚合物Poly(PEDBB-co-NPDT)-g-PDEGVE的合成与表征
Poly(PEDBB-co-NPDT)-g-PDEGVE的合成路线如下反应式:
实验步骤:(1)合成:称取0.5g Poly(PEDBB-co-NPDT)溶解于5mL精制二氯甲烷中,冰浴,加入1mg对甲苯磺酸,搅拌5min;另称取3g二乙二醇单乙烯基醚(Diethylene GlycolMonovinyl Ether,后文简称DEGVE)溶于15mL精制二氯甲烷中,以5s/滴的滴速滴入冰浴中的聚合物溶液中,同时以1200r/min的搅拌速度搅拌,滴加完后,继续冰浴1h,后继续反应3h。(2)提纯:分批向反应体系加入饱和碳酸氢钠溶液至pH大于7以除去催化剂对甲苯磺酸,分液,取下层有机层,30mL*3的二氯甲烷洗涤水层,收集有机层,加入5g无水硫酸钠干燥除水6h,过滤除去无水硫酸钠,减压浓缩至2mL左右溶剂,再逐滴滴入搅拌着的冰***,得到暗黄色胶状沉淀,分离出该沉淀,重复溶解、沉淀的操作三次;再将该产物溶解在5mL四氢呋喃中,装在透过分子量为8000的透析袋中,在500mL乙醇中透析5天后,减压除去溶剂,在真空干燥箱干燥24h。
实验结果与分析:Poly(PEDBB-co-NPDT)-g-PDEGVE与原料Poly(PEDBB-co-NPDT)的渗透凝胶色谱对比测试,从测试中可以发现反应后的出峰位置明显前移,通过对靠前的峰积分,结果为该聚合物数均分子量Mn=14722,重均分子量Mw=31304,PDI=Mw/Mn=2.13,比原料的Mn=5371增大很多。
Poly(PEDBB-co-NPDT)-g-PDEGVE的核磁氢谱测试,1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.59–7.29(m,8H),6.65(dd,J=20.3,11.8Hz,2H),4.74(td,J=10.4,5.1Hz,105H),3.77–3.33(m,864H),2.69–2.23(m,46H),1.36–1.10(m,320H).。通过与原料核磁Poly(PEDBB-co-NPDT)的核磁氢谱对比可以发现,在化学位移为7.98处有一个吸收峰,判定为邻硝基苯环结构,在化学位移为6.72和6.15处分别有一组双峰,通过其耦合常数和化学位移值判定为双键氢,在化学位移为5.08处有一吸收峰,其积分值与双键氢比例由原料的1:1变成36:1,同时在化学位移为1.23处有一组吸收峰,判定为甲基吸收峰,与位移值为5.08处吸收峰峰氢积分值为3:1,判定为缩醛结构,聚合物保留了原来的邻硝基结构和肉桂缩醛结构,并新生成了由缩醛键连接的两个长链。
判定Poly(PEDBB-co-NPDT)-g-PDEGVE已成功合成。
Poly(PEDBB-co-NPDT)-g-PDEGVE分别进行pH/UV降解测试,通过GPC对比可以发现,出峰位置都明显后移,经过酸降解后原来的大分子基本上已消失不见,经过光降解后还有大部分数均分子量Mn=1100的聚合物,这也从侧面在证明了该接枝共聚物的成功合成,同时说明该聚合物具有pH/UV双响应的性能,降解效率较高,且新接上去的长链也具有酸响应的性能。
0.04mg/mL的Poly(PEDBB-co-NPDT)-g-PDEGVE四氢呋喃溶液在波长为365nm的紫外光下照射0-300s的紫外吸收测试。从测试中可以发现,在260nm左右的苯环上硝基的紫外吸收特征峰随着光照时间的增加而减弱。这佐证了Poly(PEDBB-co-NPDT)-g-PDEGVE具有光响应的性能。
6.两亲性聚合物Poly(PEDBB-co-NPDT)-g-PDEGVE自组装与尼罗红的封装
6.1实验步骤:(1)聚合物的自组装:准确称取Poly(PEDBB-co-NPDT)-g-PDEGVE20mg溶于1mL四氢呋喃中,将这1mL的四氢呋喃溶液以5s/滴的滴速滴入25mL纯水中,1500r/min搅拌速度下搅拌5min,静置5min,得到0.8mg/mL的聚合物溶液,取1.2mL该溶液测动态光散射。(2)尼罗红的封装:准确称取1mg尼罗红和20mg Poly(PEDBB-co-NPDT)-g-PDEGVE溶于1mL四氢呋喃中,并缓慢加入到25mL纯水中,1500r/min搅拌速度下搅拌30min,减压除去四氢呋喃,将所得溶液通过450nm的聚醚砜过滤头除去未被聚合物包裹沉淀在水中的尼罗红,得到0.8mg/L的聚合物封装尼罗红溶液。(3)酸降解:聚合物的胶束溶液在pH=5.0的PBS缓冲溶液中搅拌降解。(4)光降解:分别取6组上述聚合物包裹尼罗红胶束溶液,每组2.5mL装在10×10mm的石英比色皿中,在功率为200W,波长为365nm的紫外光照下分别照射0s,60s,120s,180s,240s,300s。(5)荧光光谱检测:从上述6组降解前后溶液中分别取20μL稀释至10mL,取2.5mL分别在激发光谱为λex=550nm下测量其荧光吸收。
6.2实验结果与分析
两亲性聚合物Poly(PEDBB-co-NPDT)-g-PDEGVE在水中自组装形成纳米粒子的动态光散射测试结果,从测试中可以看出,该纳米粒子的平均粒径97.18nm,PDI为0.129;静置24小时后粒径几乎无变化;静置48h后,平均粒径从97.18nm增大到105.26nm,PDI增大到0.204;静置72h后,平均粒径增大到121.59nm,PDI增大到0.211。该纳米粒子比较稳定,粒径变化受放置时间影响不大。
两亲性聚合物Poly(PEDBB-co-NPDT)-g-PDEGVE在水中自组装形成纳米粒子分别经光、酸降解后的动态光散射测试,从测试中可以看出,粒子尺寸发生了非常明显的变化。经过波长为365nm的紫外光照射360s后,平均粒径为原来97.18nm的粒子数只剩下不足7%,平均粒径为1152nm的粒子数占到92%,PDI增大到0.57,而且粒子变得很不稳定;经过pH=5.0的PBS溶液降解1200s后,平均粒径为97.18nm的粒子数不足9%,平均粒径为2173nm的粒子占90%,且分布很宽,非常不稳定,在测试DLS的时间内还在发生变化。上述结果表明两亲性聚合物Poly(PEDBB-co-NPDT)-g-PDEGVE在水中自组装形成纳米粒子在紫外光照射或者酸性环境中聚合物会发生降解,使纳米粒子结构发生变化,具有封装药物并释放的可能性。
两亲性聚合物Poly(PEDBB-co-NPDT)-g-PDEGVE在水中自组装形成纳米粒子包裹尼罗红前后的动态光散射测试。可以看出,在封装尼罗红后,该纳米粒子的平均粒径有所缩小,由原来的97.18nm减小为92.59nm;该纳米粒子封装尼罗红进行扫描电镜测试,结果与DLS一致。
如图2(a),为两亲性聚合物Poly(PEDBB-co-NPDT)-g-PDEGVE在水中自组装形成纳米粒子包裹尼罗红经光降解前后的动态光散射对比图,从图中可以明显看出该封装尼罗红的纳米粒子经波长为365nm的紫外光照射360s后,粒子尺寸发生了很明显的变化,而且粒子很不稳定,容易破裂,将其中封装的尼罗红释放出来;图2(b)为经过光降解的粒子的扫描电镜图,与DLS结果一致,这证明了该聚合物纳米粒子有光致释放封装的药物的性能。
Poly(PEDBB-co-NPDT)-g-PDEGVE封装尼罗红的纳米粒子溶液与未封装尼罗红的Poly(PEDBB-co-NPDT)-g-PDEGVE的纳米粒子溶液的荧光吸收测试。由于尼罗红几乎不溶于水,因此没有封装尼罗红的纳米粒子溶液基本没有荧光吸收,而封装了尼罗红的纳米粒子溶液有对应的荧光吸收,因此可以认为Poly(PEDBB-co-NPDT)-g-PDEGVE自组装形成的纳米粒子具有封装尼罗红的可行性。Poly(PEDBB-co-NPDT)-g-PDEGVE组装形成的纳米粒子封装尼罗红后,在波长为365nm的紫外光照下分别照射0s,60s,120s,180s,240s,300s的荧光吸收测试,从测试中可以看到,随着紫外光照的时间的增加,该封装尼罗红的纳米粒子溶液荧光吸收逐渐减弱,这是因为随着光照时间的增加,该纳米粒子释放到水中的尼罗红增加,尼罗红不溶于水,因此整个溶液体系中的荧光吸收逐渐减弱,这说明了在一定波长一定功率紫外光照射下,该封装尼罗红的纳米粒子结构会发生变化,将封装的模型药物尼罗红释放出来。这证明了基于肉桂醛合成的两亲性Poly(PEDBB-co-NPDT)-g-PDEGVE具有pH/UV双重响应的功能,也具备在水中自组装形成纳米粒子的性能,同时该纳米粒子可以封装模型药物,并在一定条件下释放出来的性能。
本发明对PVA/Poly(PBBD-co-NPDT)和PVA/Poly(PBBD-co-DBMP)组装形成的纳米粒子进行了稳定性、降解性、封装模型药物尼罗红并释放的可能性探究和表征,结果表明了由PVA诱导形成的纳米粒子PVA/Poly(PBBD-co-NPDT)和PVA/Poly(PBBD-co-DBMP)具有封装药物的可能性,并且在一定环境下可以释放出来。此外,还通过利用单体二乙二醇单乙烯基醚对UV/pH响应的聚合物Poly(PEDBB-co-NPDT)进行亲水改善,成功合成了两亲性的聚合物Poly(PEDBB-co-NPDT)-g-PDEGVE,并通过核磁等方式表征验证了目标聚合物,同时,对该聚合物进行了自组装形成纳米粒子的探究,对该纳米粒子进行了稳定性、降解性、封装模型药物尼罗红并释放的可能性探究和表征,结果表明Poly(PEDBB-co-NPDT)-g-PDEGVE在水中自组装形成的纳米粒子具有封装药物并在一定环境下可以释放出来的性能。
本发明不局限于上述具体实施方式,本领域一般技术人员根据本发明公开的内容,可以采用其他多种具体实施方式实施本发明的,或者凡是采用本发明的设计结构和思路,做简单变化或更改的,都落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于肉桂醛的响应型聚合物,其特征在于:该响应型聚合物带有官能团,官能团包括缩醛基、双硫基、邻硝基苄基,响应型聚合物至少带有缩醛基。
2.根据权利要求1所述的基于肉桂醛的响应型聚合物,其特征在于:所述响应型聚合物的成分为Poly(PBBD-co-NPDT)或Poly(PBBD-co-DBMP)或Poly(PBBD-co-DBMP)或Poly(PBBD-co-DCPP)或Poly(PEDBB-co-NPDT)或Poly(PEDBB-co-DBMP)或Poly(PEDBB-co-DCPP)。
3.根据权利要求1所述的基于肉桂醛的响应型聚合物,其特征在于:所述响应型聚合物的成分为Poly(PEDBB-co-NPDT)-g-PDEGVE。
4.根据权利要求1或2或3所述的基于肉桂醛的响应型聚合物,其特征在于:所述响应型聚合物的分子量2000~30000,聚合度为15~350。
5.一种基于肉桂醛的响应型聚合物的制备方法,其特征在于:首先,合成酸响应型肉桂醛衍生物以及合成光响应型或氧化应激响应型巯基试剂;以肉桂醛衍生物和巯基试剂为原料,加入溶剂溶解后,在催化剂的催化下,混合反应,反应结束后,加入溶剂沉淀分离得到单响应/双响应聚合物;所述肉桂醛衍生物包括肉桂醛二甲基缩醛、肉桂醛二(丙烯酸-2-羟乙酯)缩醛、肉桂醛二缩水甘油缩醛;所述巯基试剂包括1-硝基-2,4-间二苄硫醇、二-3-巯基丙酸-2.2-二硫二乙酯、2,3-二巯基-1-丙醇,所述催化剂包括氢氧化锂(LiOH)、四丁基氟化铵(TABF)、碳酸钾(K2CO3)、4-甲氨基吡啶。
6.根据权利要求5所述的基于肉桂醛的响应型聚合物的制备方法,其特征在于:将单响应/双响应聚合物通过其羟基键接枝二乙二醇单乙烯基醚形成两亲性的响应聚合物。
7.一种基于肉桂醛的响应型聚合物纳米胶束,其特征在于:包括质量浓度1%g/ml的PVA水溶液、质量浓度0.01g/ml的响应型聚合物溶液,响应型聚合物溶液包括如权利要求1或2所述的响应型聚合物和有机溶剂,响应型聚合物溶液和PVA水溶液的体积比为1:5。
8.根据权利要求7所述的基于肉桂醛的响应型聚合物纳米胶束,其特征在于:纳米胶束的平均粒径为60~200。
9.一种基于肉桂醛的响应型聚合物纳米胶束,其特征在于:包括质量浓度为0.02g/ml的双亲性响应型聚合物溶液、纯水,所述双亲性响应型聚合物溶液包括如权利要求3所述双亲性响应型聚合物和有机溶剂,所述双亲性响应型聚合物溶液、纯水的体积比为1:25。
10.根据权利要求8所述的基于肉桂醛的响应型聚合物纳米胶束,其特征在于:纳米胶束的平均粒径为60~220。
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