[发明专利]一种温敏性共聚物及其合成方法和水凝胶体系

说明书

技术领域

本发明属于刺激响应材料技术领域，特别涉及一种温敏性共聚物及其合成方法和水凝胶体系。 

背景技术

刺激响应聚合物是指当温度、PH、光电磁等外界条件发生改变时，聚合物能够经历构象变化从而对其做出响应的一类环境敏感型材料。而作为其中之一的温敏性聚合物，随着温度升高，聚合物水溶液经历溶胶-凝胶转变。这样，药物或者细胞可以在聚合物水溶液粘度较低时掺入，而随着温度改变在靶向位置原位形成凝胶，从而之后作为药物释放体系或细胞生长基质加以应用。 

含有多肽组分的温敏性水凝胶材料中，氨基酸的二级结构以及纳米自组装在材料性能方面起了主要作用。可以通过调控如：转变温度，凝胶模量，临界凝胶浓度，降解性等参数，来达到设计具有特殊生物医学用途的新型温敏性水凝胶体系的目的。 

作为温敏性水凝胶，含有多肽组分的两亲性聚合物具有如下优势或特点：首先，聚合物水溶液在室温下为液态，黏度小；其次，由于多肽二级结构相互作用，共聚物较低浓度的水溶液即可发生溶胶凝胶转变，在药物控制释放领域应用更加灵活方便；再次，药物与聚合物溶液的混合物以液体形式注入体内后，可以适应体内不同的空腔形状，不容易游走，有利于药物的定点释放；最后，含有多肽组分的温敏性水凝胶在人体内能够被酶解成为氨基酸等小分子，易被吸收，且对人体无害。 

Byeongmoon Jeong，J Soft Matter等人，4，2383-2387(2008)，Biomacromolecules，14，3256-3266(2013)报道了以聚L-丙氨酸为疏水性链段和聚乙二醇为亲水性链段组成的聚多肽-聚醚两亲性共聚物，其一定浓度的水溶液在低温时为可流动的液体状态，在30～35℃之间时开始形成水凝胶，具有合适的溶胶－凝胶转变温度。 

然而，单一氨基酸组分的多肽温敏性水凝胶氢键作用过于强烈，凝胶的可逆性往往较差，尤其当氨基酸链段过长时，凝胶形成之后很难在低温下恢复成溶胶，难以达到反复利用的目的。因此，发展具有良好可逆性的温敏性多肽水凝胶具有重要的应用价值。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有单一氨基酸组分的多肽温敏性水凝胶可逆性差的问题，提供一种由丙氨酸与缬氨酸两种氨基酸组成的新型温敏性共聚物及其水凝胶体系，共聚物中多肽链段之间的氢键强度可以通过组成来调控，从而获得具有良好可逆性能的温敏水凝胶。 

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案： 

一种温敏性共聚物，是以聚(丙氨酸-缬氨酸)为疏水性链段、以单甲醚聚乙二醇为亲水性链段构成的聚乙二醇-聚(丙氨酸-缬氨酸)嵌段共聚物，其中，疏水性链段聚(丙氨酸-缬氨酸)中丙氨酸的含量是15.2～23.5wt％，缬氨酸的含量是76.5～84.8wt％。 

进一步地，所述的共聚物中亲水链段单甲醚聚乙二醇的含量是45.0～55.0wt％，疏水性链段聚(丙氨酸-缬氨酸)的含量是45.0～55.0wt％。 

为了达到更好的效果，进一步地，所述的共聚物中亲水链段单甲醚聚乙二醇的含量是51.7～52.5wt％，疏水性链段聚(丙氨酸-缬氨酸)的含量是47.5～48.3wt％。 

进一步地，所述亲水性链段单甲醚聚乙二醇的数均分子量为500～5000。 

所述亲水性链段单甲醚聚乙二醇的数均分子量进一步为1000-2000。 

本发明还提供一种温敏性共聚物的合成方法，包括以下步骤： 

S1：按比例称取以下材料： 

引发剂：端氨基聚乙二醇单甲醚； 

溶剂：三氯甲烷/N,N-二甲基甲酰胺混合溶剂； 

反应原料：N-羧基-α-氨基-L-丙氨酸环内酸酐单体和N-羧基-α-氨基-L-缬氨酸环内酸酐单体； 

S2：将称取的引发剂加入带有磁力搅拌的反应容器中，并将反应容器减压抽成真空，随后每隔半小时通入高纯氩气置换体系，如此反复若干次； 

S3：向反应容器中加入称量的三氯甲烷/N,N-二甲基甲酰胺混合溶剂，使端氨基聚乙二醇单甲醚溶解，混合溶剂中，三氯甲烷与N,N-二甲基甲酰胺的体积比为2:1； 

S4：待端氨基聚乙二醇单甲醚完全溶解后，加入称量的N-羧基-α-氨基-L-丙氨酸环内酸酐和N-羧基-α-氨基-L-缬氨酸环内酸酐混合单体，然后将反应容器置于一定温度的油浴中，使混合单体进行开环共聚合反应； 

S5：将反应产物用冰冻乙醚进行溶解处理，然后过滤，并在真空烘箱中干燥至恒重。