[发明专利]一种基于聚烷撑亚胺的多功能胶囊及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能高分子材料技术领域，具体涉及一种具有pH响应的多功能胶囊材料及其制备方法。

背景技术

支化聚合物是一类新兴的高分子材料，跟树枝状聚合物有相似之处，又有很多不同。树枝状聚合物具有完美的拓扑分叉结构，它的核壳结构具有很清晰的界限，不过，复杂的合成限制了它的大规模应用。因此，出现了同样具有密集端基且内部有空穴结构的超支化聚合物，超支化聚合物的核壳界限并不清晰，内部也可引入功能基团，合成单体也更丰富，由于多数超支化聚合物可以一步合成，因而广泛用于纳米技术和超分子化学。早在1990年，利用超支化聚合物封装对苯甲胺的研究已经出现(Kim，Y.H.；Webster，O.W.J.Am.Chem.Soc.1990，112，4592)，Frey小组曾经深入进行过将染料分子封装入两亲性超支化聚合物的研究，包括聚缩水甘油、聚酯、聚乙撑亚胺等，而后还对封装分子的释放过程进行了研究(Sunder，A；Kramer，M；Hanselmann，R；Mulhaupt，R；Frey，H。Angew.Chem，Int.Ed.1999，38，3552)。高超(Macromolecules 2006，39，8102-8111)等对两种不同染料分子的封装进行了研究，发现了超分子协同增溶作用。Wan等发展了将PG与双官能团卤代烷烃进行Williamson反应的方法，在PG表面引入烯丙基和卤素基团。在此基础上引入疏水性的十二烷基，所得的两亲性聚合物内部可以封装零价金纳米粒子，金粒子的尺寸可以由PG的分子量来控制(Journal of Applied Polymer Science，Vol.101，509-514，2006)。这些方法的特点是在亲水的超支化聚合物外周引入一定数量的憎水基团，从而获得稳定的胶囊，称为单分子胶囊。但就胶囊化能力、对客体的选择性吸收以及可逆释放而言，目前的胶囊还存在不少缺陷。支化聚烷撑亚胺聚合物中，以支化聚乙撑亚胺(HPEI)用得较为广泛，主要作为基因转染载体而受关注，如Jiang等利用藻酸盐对PEI/DNA进行必要的包覆，制备出可对癌细胞进行转染的复合载体，已证明比单纯载体效率高10-30倍。(Jiang G，Min SH，Kim MN，et al。Alginate/PEI/DNApolyplexes：a new genedelivery system。Acta Pharm Sinica，2006，41(5)：439-445)，Wong等在添加壳聚糖的情况下，使PEI进行阳离子聚合获得衍生物，该PEI衍生物在10-100μg/ml范围内的细胞存活率是分子量为25000的PEI的1.2-4倍(Wong K，Sun G，et al。Bioconjug Chem，2006，17(1)：152-158)。以HPEI作为衍生支架合成的胶囊也有报道(如Liu HJ，Chen Y，Shen Z，J.Polym.Sci.，Part A：Polym.Chem.，45，1177，2007；Liu HJ，Shen Z，Stiriba SE，et.al.，J.Polym.Sci.，Part A：Polym.Chem.，44，4165，2006；Kramer M，Kopaczynska M，Krause S，et al.J.Polym.Sci.，Part A：Polym.Chem.，45，2287，2007).这些胶囊中多数胶囊化能力较强，也具有一定的可逆释放能力，但不具有完全释放能力的报道，对客体的选择性的研究有限，且这些胶囊一般能水解，长期使用稳定性不够理想。

发明内容

本发明的目的在于提供一种两亲性的、核壳结构的、具有pH响应功能的高效可逆胶囊化材料及其制备方法。

本发明提供的多功能胶囊材料，是以聚烷撑亚胺聚合物做为支架，采用环氧端基的开环反应将非极性长链连接在聚烷撑亚胺周围，从而形成的核为亲水性、壳为亲油性的两亲性核壳胶囊。氨对环氧的开环使氨基本身变成三级胺，同时产生相应数量的羟基，三级胺可以进一步通过与卤代烷烃作用形成正电离子，从而使核带正电荷，也可利用羟基与丁二酸酐作用，形成内部带有负电荷的胶囊。这种设计改变了胶囊对客体的胶囊化能力和选择能力。对比其它胶囊，本发明的客体封装能力极强，封装效率增强数十倍，与此同时，本发明的选择捕捉能力非常优秀，可以轻易分离数种性质相似的客体混合溶液。由于核内大量三级胺可以可逆质子化，因此在酸性和中性环境下，核呈强极性、亲水性、阳离子性，而在碱性条件下，核又变成憎水性，中性。因此可以通过pH的改变来实现可逆胶囊化，即对封装客体的释放。