[发明专利]琼脂糖基硫代甜菜碱丙烯酸酯接枝聚合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种琼脂糖基硫代甜菜碱丙烯酸酯接枝聚合物及其制备方法，属于具有高临界溶解温度的温度敏感型材料领域。

背景技术

常用的将合成高分子接枝到多糖上的方法有：铈离子引发，芬顿试剂，γ射线引发等。但是采用上述几种引发体系，往往由于非特异性的引发或链转移或多糖主链降解等而导致接枝产物中混有不需要的均相聚合物。另外，这些方法无法实现对分子量及分子量分布的控制。相反，近年来发展起来的可控活性聚合CRP能够减少链转移副反应并精确控制分子量及其分布。原子转移自由基聚合ATRP尤其作为一种强有力的接枝聚合方法，适用的引发剂、单体、溶剂范围广。

聚硫代甜菜碱丙烯酸类两性离子聚合物是一种同时含有正负电荷且净电荷为零的一种聚电解质，与聚阳离子或聚阴离子电解质的主要差别在于其分子链中同时存在等量的阴阳离子，能够产生不同形式的自结合作用，从而导致了其特殊的高临界溶解温度（UCST）温敏行为。当温度低于UCST时，由于分子内和分子间的静电作用，聚合物链发生自缔合，不溶于水，溶液为浑浊状态；当温度高于UCST时，分子内和分子间的静电作用减弱，聚合物解缔合，分子链伸展，水溶性增大，溶液逐渐变得透明，发生相转变过程。同时，聚硫代甜菜碱丙烯酸类两性离子聚合物化学和热稳定性好、水化能力强且含有不易受溶液pH值影响。离子化的水合层能够阻止蛋白质靠近材料，使其具有极好的抗蛋白质吸附能力。

琼脂糖为天然多糖，具有良好的生物相容性，能够通过氢键作用形成物理凝胶，同时其链上含有大量的羟基，有利于后期对其进行修饰。采用ATRP方法将两性离子功能基团引入琼脂糖主链后，使其兼具两性离子功能基团性质的同时，可以控制羟基的含量以调节其温敏性质，琼脂糖凝胶作为微囊材料已证明能用于细胞包埋及培养。

发明内容

本发明的目的在于提供一种琼脂糖基硫代甜菜碱丙烯酸酯接枝聚合物及其制备方法。所述的这种接枝聚合物为具有高临界溶解温度的温度敏感型材料，其凝胶可作为细胞微囊化的微载体材料，其制备方法过程简单。

本发明是通过以下技术方案实现的，一种琼脂糖基硫代甜菜碱丙烯酸酯接枝聚合物，其特征在于：该聚合物是在琼脂糖的羟甲基上引入聚硫代甜菜碱丙烯酸酯作为侧链，其结构式如式1所示，式1的缩写为：P-Br_x-g-PSBMA_y, 其中x为琼脂糖基引发剂的取代度为0.1~0.9，y为硫代甜菜碱丙烯酸酯单体的接枝长度为1~200；该聚合物的红外特征图谱中特征峰为：1740 cm^-1处为酯键C=O的伸缩振动峰；1040 cm^-1处为S=O基团的对称伸缩振动峰；1183 cm^-1处为S=O基团的不对称伸缩振动峰；928 cm^-1处为S-O基团的伸缩振动峰；1487 cm^-1处-N⁺(CH₃)₂基团中的C-H对称伸缩振动峰；其性质外观为白色粉末，具有典型的高临界溶解温度，其温度范围为：0~60℃。

式 1

上述结构的琼脂糖基硫代甜菜碱丙烯酸酯接枝聚合物的制备方法，其特征在于包括以下过程：

1）  琼脂糖溶液的配制：在80℃-100℃的机械搅拌下，将琼脂糖加入到无水

N，N-二甲基甲酰胺溶液中至完全溶解，配制成浓度为1~100mg/mL的琼脂糖溶液，冷却，按琼脂糖与4-二甲基吡啶的摩尔比例（1~10）:1将4-二甲基吡啶加入到琼脂糖溶液中，搅拌，得到活化的琼脂糖溶液；

2）  琼脂糖基引发剂的合成：将步骤1）制备的活化的琼脂糖溶液置于冰水混

合物中，按琼脂糖与三乙胺摩尔比1:（1~10）将三乙胺直接加入到琼脂糖溶液中，然后按琼脂糖与溴-异丁酰溴摩尔比1: （1~10）将溴-异丁酰溴滴加到琼脂糖溶液中，机械搅拌下反应6~48h；再将产物滴加到乙醇中沉淀，经离心分离，滤饼用水洗涤至无残余酰溴、三乙胺及其盐酸盐，干燥10~24h，得到白色的琼脂糖基引发剂；

3）  琼脂糖基硫代甜菜碱丙烯酸酯接枝聚合物的合成：在氮气或氩气保护下，