专利名称：一种以黄芩苷为模板的温敏水凝胶的制备方法
技术领域：
本发明涉及药物制剂和智能高分子材料领域，具体涉及一种以黄芩苷为模板的温敏水凝胶的制备方法。
背景技术：
水凝胶(hydrogels)是一种亲水性但不溶于水的高分子聚合物，可加工成各种形状，如柱状、多孔海绵状、纤维状、管状、中空状、膜状和球状等。智能水凝胶是一类对外界刺激(如温度、PH、光、电场、磁场、压力等)能产生敏感响应的水凝胶。目前受到普遍关注的温度响应性水凝胶是烷基丙烯酰胺类水凝胶，特别是聚(N-异丙基丙烯酰胺)(POTPAM)，在生物医药、组织工程、防旱抗涝和化学分离等领域已显示出良好的应用前景。在凝胶中以小分子表面活性剂作为模板可得到具有规整结构的材料。卢翠香等 (化学学报.2009，67 (3) 238)以鲸蜡醇聚氧乙烯醚(Brij58)为模板，使用N，N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)作为交联剂采用光聚合合成了结构规整的聚丙烯酰胺(PAAm)水凝胶，具有均一的小孔结构，内部结构更加规整、有序，保持了传统水凝胶的对PH值变化快速响应的性质。此外，沈新宇等(功能材料，2004，35(增)2431)以PAAm水凝胶作为模板，模拟碳酸钙的生物矿化，进行仿生合成，得到直径为10 50 μ m的方解石型类球状聚集体。而构成此聚集体的单体大小均一、精细(50 lOOnm)，并且在次级结构单元上显示同一取向。 对比无模板调控条件下得到的结果，PAAm水凝胶模板由于其自身存在的高度有序结构，对碳酸钙的结晶学定向及粒度、形貌均有严格的控制作用。黄芩苷(baicalin)别名黄芩甙，为双子叶植物唇形科黄芩的干燥根提取而得的一种黄酮类化合物。黄芩苷分子式C21H18O11,分子量446. 37，淡黄色结晶粉末，熔点223 225°C，易溶于二甲基甲酰胺、吡啶中，可溶于碳酸氢钠、碳酸钠、氢氧化钠等碱性溶液中，但在碱液中不稳定，渐变暗棕色，微溶于热冰醋酸，难溶于甲酸、乙酸、丙酮，几乎不溶于水，乙醚、苯、氯仿等。黄芩苷具有抗癌、抗菌、抗病毒、清除氧自由基及抗氧化、解热、抗心律失常、 降压和镇静、调节免疫功能、抑制血管平滑肌细胞增殖、调节血脂、抗动脉粥样硬化等作用。由于黄芩苷为小分子，在凝胶制备过程中加入反应体系，反应完毕通过浸泡的方式可从凝胶的孔洞中渗出，从而形成不同孔洞尺寸的凝胶形貌。本发明综合考虑了水凝胶的温度敏感性和黄芩苷的致孔性，利用烷基丙烯酰胺类水凝胶在体积相转变温度(VPTT) 附近伸展或收缩的构象变化，在水凝胶制备过程中加入黄芩苷，共同溶解于有机溶剂，高温下制备得到水凝胶，通过改变黄芩苷用量，可有效调控凝胶的内部结构和孔洞形态。
发明内容
本发明的目的是提供一种以黄芩苷为模板的温敏水凝胶的制备方法，所得凝胶透明度高、温度响应性灵敏、孔洞尺寸可调。本发明一种以黄芩苷为模板的温敏水凝胶的制备方法，包括如下步骤1)20 25°C下，将黄色粉末黄芩苷溶于有机溶剂中，配制成黄芩苷质量浓度为0. 1-0. 9%的有机溶剂溶液，磁力搅拌15 30min，形成黄色透明溶液；2)氮气保护下，将温敏性单体和化学交联剂依次加入到上述黄色透明溶液中，磁力搅拌20 40min后，加入引发剂固体颗粒，再搅拌20min后将反应液倒入玻璃模具中，密封后放置于恒温烘箱中M 3 进行自由基聚合，控制反应温度在65 80°C，反应完毕后得到黄色凝胶；3)将黄色凝胶切成大约厚为2mm直径13mm的薄片，先浸泡于有机溶剂1周，然后取出浸泡于去离子水中1-2周，每间隔5-8小时更换有机溶剂或去离子水，以除去未反应的单体、交联剂和各种杂质，得到所述的以黄芩苷为模板的温敏水凝胶。所述的黄芩苷、温敏单体、化学交联剂、引发剂和有机溶剂的质量百分比为黄芩苷0. 1-0.9%，温敏单体:5-10 %，化学交联剂0. 85-5%，引发剂0. 05-0. 1%，有机溶剂 84-94%。所述的黄芩苷可完全溶解于有机溶剂中，在凝胶纯化过程中通过浸泡的方式实现模板的功能。所述的有机溶剂为二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)或吡啶中的任意一种。所述的温敏单体为N-异丙基丙烯酰胺或异丙基甲基丙烯酰胺的一种，由于其单体结构中既含有亲水的酰胺基团，又含有疏水的异丙基或甲基基团，因而具有体积相转变温度(VPTT)，当低于此温度时，亲水作用力起主要作用，分子链完全伸展，而当高于此温度时，氢键被破坏，疏水作用力增加，分子链收缩。所述的化学交联剂为亚甲基双丙烯酰胺(MBA)、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDGMA) 或双甲基丙烯酰氧苯基丙烷中的任意一种。所述的引发剂为偶氮二异丁腈(AIBN)、偶氮二异庚腈(AMBN)、过氧化二苯甲酰 (BPO)或过氧化异辛酸叔丁酯(TBPO)中的任意一种。所述的以黄芩苷为模板的温敏水凝胶反应完毕后为黄色，浸泡后呈浅黄色，并接近无色透明状。按照本发明优选的方法，先将黄芩苷加入有机溶剂中形成均一透明溶液，再加入功能单体和化学交联剂及其它原料形成混合反应溶液，最后在引发剂作用下高温自由基聚合制备得到以黄芩苷为模板的温敏水凝胶。所述的以黄芩苷为模板的温敏水凝胶内部孔洞尺寸为50 500μπι，体积相转变温度(VPTT)位于30 34°C，呈现出低温透明溶胀，高温变白收缩的特点。本发明所述的以黄芩苷为模板的温敏水凝胶的孔洞尺寸、温敏性和力学性能可由黄芩苷用量来调节。无论黄芩苷质量百分比处于0. 1-0. 9%任何数值，其体积相转变温度均在32°C左右，但温度响应速率随黄芩苷含量增加而提高，当无黄芩苷时，水凝胶孔洞尺寸约 70 100 μ m, 15°C储能模量约为1. 6MPa,当黄芩苷质量百分比为4%时，水凝胶孔洞尺已高达400 μ m, 15°C储能模量约为6MPa，这对于今后水凝胶的形态和性能调控与应用有重要借鉴意义。
图1为无黄芩苷的水凝胶和以黄芩苷为模板的水凝胶的扫描电子显微镜照片。
具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例122°C下，将0.02g黄芩苷溶于IOmL 二甲基亚砜中，磁力搅拌20min，形成黄色透明溶液；氮气保护下，将0. 90g异丙基丙烯酰胺和0. 18g亚甲基双丙烯酰胺依次加入到上述黄色透明溶液中，磁力搅拌25min后，加入0. 009g偶氮二异庚腈，再搅拌20min后将反应液倒入玻璃模具中，密封后放置于恒温烘箱中30h进行自由基聚合，控制反应温度在70°C， 反应完毕后得到黄色凝胶；将黄色凝胶切成大约厚为2mm直径13mm的薄片，先浸泡于二甲基亚砜1周，然后取出浸泡于去离子水中1周，每间隔8小时更换二甲基亚砜或去离子水，以除去未反应的单体、交联剂和各种杂质，得到所述的以黄芩苷为模板的温敏水凝胶。采用扫描电子显微镜、差示扫描量热仪和动态热机械分析测试，所得水凝胶孔洞尺寸为80 μ m,体积相转变温度为32. O0C，储能模量为3. 7MPa。实施例223°C下，将0. 04g黄芩苷溶于IOmL 二甲基甲酰胺中，磁力搅拌25min，形成黄色透明溶液；氮气保护下，将1. Og异丙基丙烯酰胺和0. 2g亚甲基双丙烯酰胺依次加入到上述黄色透明溶液中，磁力搅拌30min后，加入0. Olg偶氮二异丁腈，再搅拌20min后将反应液倒入玻璃模具中，密封后放置于恒温烘箱中3 进行自由基聚合，控制反应温度在73°C，反应完毕后得到黄色凝胶；将黄色凝胶切成大约厚为2mm直径13mm的薄片，先浸泡于二甲基甲酰胺1周，然后取出浸泡于去离子水中1周，每间隔7小时更换二甲基甲酰胺或去离子水，以除去未反应的单体、交联剂和各种杂质，得到所述的以黄芩苷为模板的温敏水凝胶。采用扫描电子显微镜、差示扫描量热仪和动态热机械分析测试，所得水凝胶孔洞尺寸为400 μ m,体积相转变温度为31. 8°C，储能模量为6. 3MPa。实施例325°C下，将0.06g黄芩苷溶于IlmL吡啶中，磁力搅拌30min，形成黄色透明溶液；氮气保护下，将0. 95g异丙基甲基丙烯酰胺和0. 19g乙二醇二甲基丙烯酸酯依次加入到上述黄色透明溶液中，磁力搅拌35min后，加入0. 0095g过氧化异辛酸叔丁酯，再搅拌20min后将反应液倒入玻璃模具中，密封后放置于恒温烘箱中34h进行自由基聚合，控制反应温度在75°C，反应完毕后得到黄色凝胶；将黄色凝胶切成大约厚为2mm直径13mm的薄片，先浸泡于二甲基甲酰胺1周，然后取出浸泡于去离子水中2周，每间隔6小时更换吡啶或去离子水，以除去未反应的单体、 交联剂和各种杂质，得到所述的以黄芩苷为模板的温敏水凝胶。
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采用扫描电子显微镜、差示扫描量热仪和动态热机械分析测试，所得水凝胶孔洞尺寸为460 μ m,体积相转变温度为31. 6°C，储能模量为7. IMPa0实施例423°C下，将0. 08g黄芩苷溶于12mL 二甲基甲酰胺中，磁力搅拌30min，形成黄色透明溶液；氮气保护下，将1. Ig异丙基丙烯酰胺和0. 2g乙二醇二甲基丙烯酸酯依次加入到上述黄色透明溶液中，磁力搅拌40min后，加入0. OlOg过氧化二苯甲酰，再搅拌20min后将反应液倒入玻璃模具中，密封后放置于恒温烘箱中3 进行自由基聚合，控制反应温度在 75°C，反应完毕后得到黄色凝胶；将黄色凝胶切成大约厚为2mm直径13mm的薄片，先浸泡于二甲基甲酰胺1周，然后取出浸泡于去离子水中2周，每间隔5小时更换二甲基甲酰胺或去离子水，以除去未反应的单体、交联剂和各种杂质，得到所述的以黄芩苷为模板的温敏水凝胶。采用扫描电子显微镜、差示扫描量热仪和动态热机械分析测试，所得水凝胶孔洞尺寸为510 μ m，体积相转变温度为31. 2°C，储能模量为5. 6MPa。实施例525°C下，将0. IOg黄芩苷溶于13mL 二甲基亚砜中，磁力搅拌30min，形成黄色透明溶液；氮气保护下，将0. 90g异丙基丙烯酰胺和0. 20g乙二醇二甲基丙烯酸酯依次加入到上述黄色透明溶液中，磁力搅拌30min后，加入0. 009g过氧化二苯甲酰，再搅拌20min后将反应液倒入玻璃模具中，密封后放置于恒温烘箱中3 进行自由基聚合，控制反应温度在76°C，反应完毕后得到黄色凝胶；将黄色凝胶切成大约厚为2mm直径13mm的薄片，先浸泡于二甲基甲酰胺1周，然后取出浸泡于去离子水中1周，每间隔5小时更换有机溶剂或去离子水，以除去未反应的单体、交联剂和各种杂质，得到所述的以黄芩苷为模板的温敏水凝胶。采用扫描电子显微镜、差示扫描量热仪和动态热机械分析测试，所得水凝胶孔洞尺寸为610 μ m，体积相转变温度为32. 30C，储能模量为6. 7MPa。
权利要求
1.本发明一种以黄芩苷为模板的温敏水凝胶的制备方法，包括如下步骤1)20 25°C下，将黄色粉末黄芩苷溶于有机溶剂中，配制成黄芩苷质量浓度为 0. 1-0. 9%的有机溶剂溶液，磁力搅拌15 30min，形成黄色透明溶液；2)氮气保护下，将温敏性单体和化学交联剂依次加入到上述黄色透明溶液中，磁力搅拌20 40min后，加入引发剂固体颗粒，再搅拌20min后将反应液倒入玻璃模具中，密封后放置于恒温烘箱中M 3 进行自由基聚合，控制反应温度在65 80°C，反应完毕后得到黄色凝胶；3)将黄色凝胶切成大约厚为2mm直径13mm的薄片，先浸泡于有机溶剂1周，然后取出浸泡于去离子水中1-2周，每间隔5-8小时更换有机溶剂或去离子水，以除去未反应的单体、交联剂和各种杂质，得到所述的以黄芩苷为模板的温敏水凝胶。
2.根据权利要求1所述的一种以黄芩苷为模板的温敏水凝胶的制备方法，其特征在于，所述的黄芩苷、温敏单体、化学交联剂、引发剂和有机溶剂的质量百分比为黄芩苷 0. 1-0.9%，温敏单体:5-10 %，化学交联剂0. 85-5%,引发剂0. 05-0. 1%，有机溶剂 84-94%。
3.根据权利要求1所述的一种以黄芩苷为模板的温敏水凝胶的制备方法，其特征在于，所述的黄芩苷可完全溶解于有机溶剂中，在凝胶纯化过程中通过浸泡的方式实现模板的功能。
4.根据权利要求1所述的一种以黄芩苷为模板的温敏水凝胶的制备方法，其特征在于，所述的有机溶剂为二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)或吡啶中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种以黄芩苷为模板的温敏水凝胶的制备方法，其特征在于，所述步骤2中的温敏单体为N-异丙基丙烯酰胺或异丙基甲基丙烯酰胺的一种。
6.根据权利要求1所述的一种以黄芩苷为模板的温敏水凝胶的制备方法，其特征在于，所述步骤2中的化学交联剂为亚甲基双丙烯酰胺(MBA)、乙二醇二甲基丙烯酸酯 (EDGMA)或双甲基丙烯酰氧苯基丙烷中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的一种以黄芩苷为模板的温敏水凝胶的制备方法，其特征在于，所述步骤2中的引发剂为偶氮二异丁腈(AIBN)、偶氮二异庚腈(AMBN)、过氧化二苯甲酰 (BPO)或过氧化异辛酸叔丁酯(TBPO)中的任意一种。
8.根据权利要求1所述的一种以黄芩苷为模板的温敏水凝胶的制备方法，其特征在于，所述的以黄芩苷为模板的温敏水凝胶反应完毕后为黄色，浸泡后呈浅黄色，并接近无色透明状。
9.根据权利要求1所述的一种以黄芩苷为模板的温敏水凝胶的制备方法，其特征在于，按照本发明优选的方法，先将黄芩苷加入有机溶剂中形成均一透明溶液，再加入功能单体和化学交联剂及其它原料形成混合反应溶液，最后在引发剂作用下高温自由基聚合制备得到以黄芩苷为模板的温敏水凝胶。
10.根据权利要求1所述的一种以黄芩苷为模板的温敏水凝胶的制备方法，其特征在于，所述的以黄芩苷为模板的温敏水凝胶内部孔洞尺寸为50 500μπι，体积相转变温度 (VPTT)位于30 34°C，呈现出低温透明溶胀，高温变白收缩的特点。
全文摘要
本发明公开了一种以黄芩苷为模板的温敏水凝胶的制备方法。所述水凝胶由黄芩苷、温敏单体、化学交联剂、引发剂和有机溶剂按照质量百分比为0.1-0.9％∶5-10％∶0.85-5％∶0.05-0.1％∶84-94％制备。本制备方法包括如下步骤1)将黄芩苷溶于有机溶剂中；2)将温敏性单体、化学交联剂和引发剂依次加入到步骤1的混合溶液中，密封后高温下进行自由基聚合，得到黄色凝胶；3)将黄色凝胶切片、浸泡、除杂。本发明产品具有温敏特性，黄芩苷在凝胶中起到模板作用，且孔洞尺寸、温敏性和力学性能可由黄芩苷用量来调节，可用于生物医药、组织工程、防旱抗涝和化学分离等领域。
文档编号C08J9/26GK102391415SQ201110305100
公开日2012年3月28日 申请日期2011年10月11日 优先权日2011年10月11日
发明者张青松, 李捷, 赵义平, 郭文娟, 陈莉 申请人:天津工业大学