[发明专利]一种改性聚乙烯亚胺及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚合物合成领域，具体涉及一种改性聚乙烯亚胺及其制备方法。

背景技术

聚乙烯亚胺又称聚氮杂环丙烷。是一种水溶性高分子聚合物。无色或淡黄色黏稠状液体，有很好的吸湿性，可溶于水、乙醇，不溶于苯。

聚乙烯亚胺分子表面带有大量的正电荷，能够与带负电的蛋白或者DNA通过静电作用复合在一起，起到携带蛋白或者DNA的作用，是近年来常用的基因转移载体材料之一。但大分子量的聚乙烯亚胺的细胞毒性较大，这严重影响了其在生物材料领域的应用。通常获得低毒性的大分子量聚乙烯亚胺的方法为将小分子量的聚乙烯亚胺与可降解有机物进行交联。专利号为200610097858的中国专利公开了一种聚乙烯亚胺的可生物降解改性方法，以各种二酸的缩水甘油酯、丙烯酸/甲基丙烯酸缩水甘油酯或各种多元醇、多元缩醇的丙烯酸/甲基丙烯酸的多元酯中的一种或上述几种的复合物为交联剂在适当条件下与各种分子量的线型或分枝状聚乙烯亚胺发生交联反应合成出对各种细胞和生物体组织具有基因转染功能的非病毒基因转染载体，具有很低的细胞毒性。

但是，该专利公开的方法不易控制交联反应的速率以及交联度，使不同批次产品的差异性大，降低了产品的质量和性能，不适宜产品的生产与应用。

L-苯丙氨酸是人体必需的氨基酸之一，并被广泛应用于医药和阿巴斯甜的主要原料。L-苯丙氨酸也具有很好的生物相容性和一定的疏水性，是组织工程和药物释放体系载体材料中理想的医用材料之一。所以本发明人考虑，使用L-苯丙氨酸接枝在聚乙烯亚胺上，使得接枝后的聚乙烯亚胺具有低细胞毒性、及温度和pH敏感性。并且生产容易控制，更加适宜生产和应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种改性聚乙烯亚胺及其制备方法。通过使用催化剂和脱水剂，控制原料的配比就能够控制改性后聚乙烯亚胺的性能，并使得改性后的聚乙烯亚胺具有低细胞毒性、及pH和温度敏感性；制备方法操作简单，反应容易控制，产品质量可以保证。

为了解决以上问题，一种改性聚乙烯亚胺，结构式如式I所示：

其中，R为H或如式II所示的取代基；m为1～700中的整数，n为1～700中的整数且n+m为200～700中的整数；式II所示的取代基的个数为10～120个。

优选的，式I所示的化合物重均分子量为10000～40000。

本发明还提供了一种改性聚乙烯亚胺的制备方法，包括：

将聚乙烯亚胺、端氨基被保护的L-苯丙氨酸、脱水剂和催化剂按摩尔比为1∶10～120∶20～240∶20～240混合于有机溶剂中，进行接枝反应，得到端氨基被保护的L-苯丙氨酸接枝的聚乙烯亚胺；

将所述端氨基被保护的L-苯丙氨酸接枝的聚乙烯亚胺与端氨基脱保护剂按重量体积比为1∶2～6混合于有机溶剂中，脱去端氨基的保护基，得到式I所示的化合物；

其中，R为H或如式II所示的取代基；m为1～700中的整数，n为1～700中的整数且n+m为200～700中的整数；式II所示的取代基的个数为10～120个。

优选的，所述脱水剂为N，N-二环己基碳二酰亚胺或1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二酰亚胺盐酸盐。

优选的，所述催化剂为N-羟基琥珀酰亚胺或N-羟基硫代琥珀酰亚胺。

优选的，所述有机溶剂选自氯仿、二氯甲烷、二氧六环、二甲基亚砜、N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺中的一种或多种。

优选的，所述端氨基脱保护剂为三氟乙酸、氯化氢的四氢呋喃饱和溶液、氯化氢的甲醇饱和溶液、氯化氢的乙醚饱和溶液、氯化氢的乙酸乙酯饱和溶液、溴化氢的冰醋酸溶液(质量体积比为33％)或氢气/钯碳。

优选的，所述端氨基被保护的L-苯丙氨酸为N-叔丁氧羰基-L-苯丙氨酸或N-苄氧羰基-L-苯丙氨酸。

优选的，所述L-苯丙氨酸接枝的聚乙烯亚胺的重均分子量为10000～40000。

优选的，所述端氨基的保护基为叔丁氧羰基或苄氧羰基。

本发明提供了一种改性聚乙烯亚胺，将L-苯丙氨酸通过酰胺键接枝在聚乙烯亚胺上。酰胺键的水合作用能力受温度影响，聚乙烯亚胺和苯丙氨酸上的氨基质子化程度受环境pH值影响，使得接枝改性后的聚乙烯亚胺有了对温度和pH的敏感性。另外，L-苯丙氨酸是人体必需的氨基酸之一，具有疏水性和生物相容性，所以将L-苯丙氨酸接枝在聚乙烯亚胺上可以为聚乙烯亚胺提供疏水性，使得改性后的聚乙烯亚胺具有两亲性，另外实验结果表明接枝有L-苯丙氨酸的聚乙烯亚胺具有较低的细胞毒性。