专利名称：可再分散pH敏感型阳离子聚合物水凝胶亚微米粒及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种可再分散pH敏感型阳离子聚合物水凝胶亚微米粒及制备方法，属于pH敏感型水凝胶高分子材料技术。
背景技术：
聚合物水凝胶亚微米粒是一类亚微米结构的、在水中能溶胀而不溶解的聚合物微粒。水凝胶亚微米粒具有水凝胶的环境响应性的特点，在许多领域如环境响应、生物医药、生物模拟、生物感官、精细材料、人工肌肉、化学分离等领域尤其是在生物医药领域具有巨大的应用潜力和广阔的应用前景。
按照所携带基团的不同，水凝胶亚微米粒可分为非离子型和离子型水凝胶亚微米粒，离子型水凝胶亚微米粒又分为阳离子型和阴离子型水凝胶亚微米粒；按照环境响应性，水凝胶亚微米粒分为温度敏感型水凝胶亚微米粒、pH敏感型水凝胶亚微米粒以及温度和pH双重敏感型水凝胶亚微米粒。
pH敏感型水凝胶亚微米粒在结构中一般多含有-COOH、-NH2或-CONH2基团，如阴离子型水凝胶亚微米粒可由丙烯酸(MAA)及其衍生物单体与疏水性单体(如MMA、EMA)共聚来制备，其pH敏感性来源于-COOH。阳离子型水凝胶亚微米粒一般为含有胺基的聚合物水凝胶，如聚乙烯基吡啶等，其pH敏感性来源于聚合物分子链上胺基的质子化。
人们常选用含有胺基或铵离子的甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯来制备阳离子水凝胶。有文献报道，将甲基丙烯酸-N，N-二甲胺基乙酯、水和交联剂乙二醇-双甲基丙烯酸酯加入直径为4mm的聚氟乙烯管中，采用辐射聚合最终得到长圆柱型水凝胶。然而关于采用含有胺基或铵离子的甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯来制备可再分散的水凝胶亚微米粒的研究尚未见报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可再分散pH敏感型阳离子聚合物水凝胶亚微米粒及制备方法，该水凝胶亚微米粒冻干粉能够在纯水等介质中分散并在一定pH范围内溶胀，通过静电相互作用负载带有负电荷的药物，是控制药物释放的优良载体材料；其制备方法过程简单。
本发明是通过以下技术方案加以实现的，一种可再分散pH敏感型阳离子聚合物水凝胶亚微米粒，其特征在于，该可再分散pH敏感型阳离子聚合物水凝胶亚微米粒中亲水性非离子聚合物部分的质量含量为20％～70％，阳离子聚合物部分的质量含量为25％～75％，引发剂部分的质量含量为0.7％～3％，交联剂部分的质量含量为0.7％～3％。
上书述的可再分散pH敏感型阳离子聚合物水凝胶亚微米粒制备方法，其特征在于包括以下过程将非离子型水溶性大分子单体与阳离子单体、交联剂及引发剂，按质量比20％～70％∶25％～75％∶0.7％～3％∶0.7％～3％加入反应器内，溶于乙腈或乙醇中，通氮气20min，80℃回流反应6h，常压蒸馏有机溶剂的同时滴加二次蒸馏水，蒸馏完毕后将分散液自然冷却，将冷却的分散液在3000rpm下离心15min后，将上层清液装入截取相对分子质量为8000-14400的透析袋中透析72h，透析后的分散液经冷冻干燥得白色粉末状产物。
上述非离子型水溶性大分子单体，选自相对分子质量为454～10000的烷基醚、烷基酯等单封端的聚乙二醇的甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯，烷基醚或烷基酯的单封端的环氧乙烷与环氧丙烷共聚物的甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯；阳离子单体，选自甲基丙烯酸-N，N-二甲胺基乙酯或丙烯酸-N，N-二甲胺基乙酯，甲基丙烯酸-N，N-二乙胺基乙酯或丙烯酸-N，N-二乙胺基乙酯，甲基丙烯酰氧乙基二甲基辛基溴化铵或丙烯酰氧乙基二甲基辛基溴化铵，甲基丙烯酸酯季铵盐或丙烯酸酯季铵盐，甲基丙烯酰胺季铵盐或丙烯酰胺季铵盐；交联剂，选自四乙二醇-双甲基丙烯酸酯，N，N-亚甲基双丙烯酰胺或二乙烯基苯；引发剂，选自偶氮二异丁腈，偶氮二异庚腈，过氧化二苯甲酰或过氧化二碳酸二异丙酯；溶剂选自乙腈或乙醇。
本发明的优点在于，制备过程简单，所制得的水凝胶亚微米粒能再分散在纯水、生理盐水、缓冲液、动植物或人体的体液、组织培养液；pH＜7时，水凝胶亚微米粒发生溶胀，而pH＞7时，水凝胶亚微米粒的粒径变化很小。
具体实施例方式
下面再以实施例对本发明进一步加以说明。
实施例1将1.8848g甲基丙烯酸-N，N-二甲氨基乙酯、0.062g四乙二醇-双甲基丙烯酸酯、0.973g相对分子质量为2080的聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯和0.04g偶氮二异丁腈、70mL乙腈加入100mL四口瓶中，通氮气20min，80℃回流反应6h；常压蒸馏乙腈的同时滴加10mL二次蒸馏水，蒸馏完毕后将分散液自然冷却，然后将冷却的分散液在3000rpm下离心15min后，将上层清液装入截取相对分子质量为8000～14400的透析袋中透析72h，透析后的分散液经冷冻干燥得白色粉末状产物。
本实施例制备的阳离子聚合物水凝胶亚微米粒粒径为295nm，在纯水中完全溶胀后粒径为647nm，当pH＝5时粒径达到最大，为700nm，在碱性条件下即pH＞7时粒径变化很小。
实施例2
将2.2193g甲基丙烯酸-N，N-二甲氨基乙酯、0.0888g四乙二醇-双甲基丙烯酸酯、0.5918g相对分子质量为2080的聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯和0.0592g偶氮二异丁腈、70mL乙腈加入100mL四口瓶中，通氮气20min，80℃回流反应6h；常压蒸馏乙腈的同时滴加10mL二次蒸馏水，蒸馏完毕后将分散液自然冷却，然后将冷却的分散液在3000rpm下离心15min后，将上层清液装入截取相对分子质量为8000-14400的透析袋中透析72h，透析后的分散液经冷冻干燥得白色粉末状产物。
实施例3将0.7398g甲基丙烯酸-N，N-二甲氨基乙酯、0.0592g四乙二醇-双甲基丙烯酸酯、2.0713g相对分子质量为2080的聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯和0.0888g偶氮二异丁腈、70mL乙腈加入100mL四口瓶中，通氮气20min，80℃回流反应6h；常压蒸馏乙腈的同时滴加10mL二次蒸馏水，蒸馏完毕后将分散液自然冷却，然后将冷却的分散液在3000rpm下离心15min后，将上层清液装入截取相对分子质量为8000-14400的透析袋中透析72h，透析后的分散液经冷冻干燥得白色粉末状产物。
实施例4将1.8848g甲基丙烯酸-N，N-二甲氨基乙酯、0.0207g四乙二醇-双甲基丙烯酸酯、0.9057g相对分子质量为2080的聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯和0.0207g偶氮二异丁腈、70mL乙腈加入100mL四口瓶中，通氮气20min，80℃回流反应6h；常压蒸馏乙腈的同时滴加10mL二次蒸馏水，蒸馏完毕后将分散液自然冷却，然后将冷却的分散液在3000rpm下离心15min后，将上层清液装入截取相对分子质量为8000-14400的透析袋中透析72h，透析后的分散液经冷冻干燥得白色粉末状产物。
实施例5装置与操作同实施例1，其中相对分子质量为2080的聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯改为相对分子质量为454的聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯，甲基丙烯酸-N，N-二甲胺基乙酯改为丙烯酸-N，N-二甲胺基乙酯，四乙二醇-双甲基丙烯酸酯改为N，N-亚甲基双丙烯酰胺，偶氮二异丁腈改为偶氮二异庚腈，乙腈改为乙醇。
实施例6装置与操作同实施例1，其中相对分子质量为2080的聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯改为相对分子质量为10000的聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯，甲基丙烯酸-N，N-二甲胺基乙酯改为甲基丙烯酸-N，N-二乙胺基乙酯，四乙二醇-双甲基丙烯酸酯改为二乙烯基苯，偶氮二异丁腈改为过氧化二苯甲酰。
实施例7装置与操作同实施例1，其中聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯改为聚乙二醇单乙醚丙烯酸酯，甲基丙烯酸-N，N-二甲胺基乙酯改为丙烯酸-N，N-二乙胺基乙酯，偶氮二异丁腈改为过氧化二碳酸二异丙酯。
实施例8
装置与操作同实施例1，其中聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯改为聚乙二醇单乙醚甲基丙烯酸酯，甲基丙烯酸-N，N-二甲胺基乙酯改为甲基丙烯酰氧乙基二甲基辛基溴化铵。
实施例9装置与操作同实施例1，其中聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯改为烷基酯单封端的聚乙二醇的甲基丙烯酸酯，甲基丙烯酸-N，N-二甲胺基乙酯改为丙烯酰氧乙基二甲基辛基溴化铵。
实施例10装置与操作同实施例1，其中聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯改为烷基酯单封端的聚乙二醇的丙烯酸酯，甲基丙烯酸-N，N-二甲胺基乙酯改为甲基丙烯酸酯季铵盐。
实施例11装置与操作同实施例1，其中聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯改为烷基醚单封端的环氧乙烷与环氧丙烷共聚物的甲基丙烯酸酯，甲基丙烯酸-N，N-二甲胺基乙酯改为丙烯酸酯季铵盐。
实施例12装置与操作同实施例1，其中聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯改为烷基醚单封端的环氧乙烷与环氧丙烷共聚物的丙烯酸酯，甲基丙烯酸-N，N-二甲胺基乙酯改为甲基丙烯酰胺季铵盐。
实施例13装置与操作同实施例1，其中聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯改为烷基酯单封端的环氧乙烷与环氧丙烷共聚物的甲基丙烯酸酯，甲基丙烯酸-N，N-二甲胺基乙酯改为丙烯酰胺季铵盐。
实施例14装置与操作同实施例1，其中聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯改为烷基酯单封端的环氧乙烷与环氧丙烷共聚物的丙烯酸酯。
权利要求
1.一种可再分散性和pH敏感性的阳离子聚合物水凝胶亚微米粒，其特征在于，阳离子聚合物水凝胶亚微米粒中亲水性非离子聚合物部分的质量含量为20％～70％，阳离子聚合物部分的质量含量为25％～75％，引发剂部分的质量含量为0.7％～3％，交联剂部分的质量含量为0.7％～3％。
2.一种制备权利要求1所述的可再分散性和pH敏感性的阳离子聚合物水凝胶亚微米粒方法，其特征在于，将非离子型水溶性大分子单体与阳离子单体、交联剂及引发剂，按质量比20％～70％∶25％～75％∶0.7％～3％∶0.7％～3％加入反应器内，溶于乙腈或乙醇中，通氮气20min，80℃回流反应6h，常压蒸馏有机溶剂的同时滴加二次蒸馏水，蒸馏完毕后将分散液自然冷却，将冷却的分散液在3000rpm下离心15min后，将上层清液装入截取相对分子质量为8000-14400的透析袋中透析72h，透析后的分散液经冷冻干燥得白色粉末状产物。
3.按权利要求2所述的可再分散性和pH敏感性的阳离子聚合物水凝胶亚微米粒，其特征在于，非离子型水溶性大分子单体，选自相对分子质量为454～10000的烷基醚、烷基酯等单封端的聚乙二醇的甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯，烷基醚或烷基酯的单封端的环氧乙烷与环氧丙烷共聚物的甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯；阳离子单体，选自甲基丙烯酸-N，N-二甲胺基乙酯或丙烯酸-N，N-二甲胺基乙酯，甲基丙烯酸-N，N-二乙胺基乙酯或丙烯酸-N，N-二乙胺基乙酯，甲基丙烯酰氧乙基二甲基辛基溴化铵或丙烯酰氧乙基二甲基辛基溴化铵，甲基丙烯酸酯季铵盐或丙烯酸酯季铵盐，甲基丙烯酰胺季铵盐或丙烯酰胺季铵盐；交联剂，选自四乙二醇-双甲基丙烯酸酯，N，N-亚甲基双丙烯酰胺或二乙烯基苯；引发剂，选自偶氮二异丁腈，偶氮二异庚腈，过氧化二苯甲酰或过氧化二碳酸二异丙酯；溶剂选自乙腈或乙醇。
全文摘要
本发明公开了一类可再分散pH敏感型阳离子聚合物水凝胶亚微米粒及其制备方法，属于pH敏感型水凝胶高分子材料技术。该水凝胶亚微米粒中，含有亲水性非离子聚合物部分，阳离子聚合物部分，引发剂部分和交联剂部分。其制备过程将非离子型水溶性大分子单体与阳离子单体、交联剂及引发剂，按质量比20％～70％∶25％～75％∶0.7％～3％∶0.7％～3％溶于乙腈或乙醇中，通氮气回流反应，蒸出溶剂的同时滴加二次蒸馏水，自然冷却分散液经离心分离后，上层清液经透析，透析后的分散液经冷冻干燥得产物。本发明所制得的水凝胶亚微米粒能再分散在纯水、生理盐水、缓冲液等；pH＜7时，水凝胶亚微米粒发生溶胀，而pH＞7时，水凝胶亚微米粒的粒径变化很小，是一种优良的药物控制释放载体材料。
文档编号C08F2/38GK1995079SQ20061013050
公开日2007年7月11日 申请日期2006年12月21日 优先权日2006年12月21日
发明者董岸杰, 邓联东, 何晓华 申请人:天津大学