一种微射流混合器-微通道反应器-管式反应器制备聚季铵盐-51的方法技术

本发明专利技术公开一种微射流混合器

【技术实现步骤摘要】
一种微射流混合器
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微通道反应器
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管式反应器制备聚季铵盐
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51的方法


[0001]本专利技术涉及聚季铵盐制备
，具体涉及一种微射流混合器
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微通道反 应器
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管式反应器制备聚季铵盐
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51的方法。

技术介绍

[0002]聚季铵盐
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51(polyquaternium
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51,以下简称PQ
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51),CAS号：125275
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25
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4化学 名为：聚甲基丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱—甲基丙烯酸正丁酯；别名：人造细胞 膜。PQ
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51是人工合成的细胞膜结构仿生原料。具有构成细胞膜中的磷酰胆碱的 极性基，是由2
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甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱(以下简称MPC)与单聚体的疏水 性丁基甲基丙烯酸酯所构成的共聚物。可以通过改变聚合反应时MPC与单体的 比例，合成出具有不同亲油亲水的共聚物。结构如附图1所示。
[0003]人体细胞膜是一种生物纳米结构的薄膜，可以将细胞内物质与细胞外环境 相阻隔。它的主要成分是两亲性的磷脂分子，这些磷脂分子自组装形成连续地 磷脂双分子层，其中磷脂分子的亲水性头基(极性头基)排列于双分子层的最 外侧，会接触到细胞外的极性环境，而将疏水性的链段包含在分子层内部，参 见附图2所示。
[0004]细胞膜在细胞中具备多样的生物及物理化学功能，细胞膜中磷脂分子极性 基团的主要成分之一就是磷酰胆碱(Phosphorylcholine,PC)，它是一利两性离子 基团。磷脂存在于生物膜中，是构成生物膜的重要部分。人体内所有细胞主要 以磷脂双分子层为其膜结构骨架，血细胞也不例外，有报道显示血红细胞膜内 表面会引起血栓的形成，而其外表面则不会，这是由于脂质在膜两侧分布不对 称造成的，膜内表面主要由磷脂酰丝氨酸和磷脂酰乙醇胺构成，而膜外表面则 主要由卵磷脂构成。卵磷脂的抗凝血性源于它的两亲性磷酰胆碱PC基团，结构 见附图3。
[0005]磷酰胆碱的良好抗凝性一方面由于含PC端基的表面对血细胞是呈惰性的， 不会吸附和激活血小板，也不会导致红细胞的溶血现象；另一方面由于PC端基 带有等量正、负电荷，可以与水分子形成非常牢固的水合层，减弱与蛋白质的 相互作用，对蛋白质的吸附基本上为可逆吸附，因此被吸附的蛋白质能保持其 天然构象。由于细胞膜在细胞中具备多样的生物及物理化学功能，因此就激发 了关于制备拥有仿细胞膜结构的生物材料和生物界面的想法。因此拥有PC基团 的单体与聚合物(磷酰胆碱聚合物)被用于仿细胞膜结构的制备中成为了仿生材 料研究的热点。
[0006]血红细胞的细胞膜具有不对称的磷脂双分子层结构，外层磷脂因为含有磷 酰胆碱两性离子的极性头部而具有抗凝血性，受此思想的启发，Chapman等人 于80年代中期用磷脂官能团直接把PC基团引入材料表面，得到了抗凝血性表 面。后来人们就把在材料表面引入PC两性离子改善血液相容性的表面改性技术 称为PC技术。PC技术是一条获得血液相容生物材料的有效途径。
[0007]提到PC技术就不得不提到2
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甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱(MPC)单体， MPC对于PC
技术而言是一种非常重要的单体，因为目前的PC技术大多是用 MPC单体的共聚物将PC基团引入到材料表面的。Ishihara等报道了其成功合成 了一种生物亲和性好、血液和组织相容性高的MPC单体及其聚合物PQ
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51，磷 酰胆碱单体2
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甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱(MPC)这种单体同时拥有甲基丙烯 酸结构和磷酰胆碱端基。从此，基于的聚合物的合成以及在表面功能修饰方面 的研究开始发展起来。这类聚合物制备的仿生表面经过体内与体外实验证实， 可以有效模拟天然细胞膜结构，在与蛋白质、血小板等体液成分相接触时，其 磷酰胆碱基团发挥了极佳的生物相容性作用，有效地减少了蛋白质的吸附与血 小板黏附。
[0008]生物亲和性好、血液和组织相容性高的MPC单体及其聚合物PQ
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51(如图 1它具有磷脂双分子层结构，与人类的细胞膜结构类似)具有良好的生物亲和性、 超强的保水特性，减少过敏刺激、能改善粗糙皮肤等优点，因此在医疗器械表 面涂层、肿瘤靶向药物缓释剂以及高档化妆品保湿因子中都有广泛的应用；由 于具有良好的生物相容性，用于医疗器械、人造器官的喷涂层材料时，可以避 免手术后的排异发烧等现象；在人造器官、组织工程、血液净化、药物控释与 基因治疗、固定化酶、生物传感器等方面有巨大的市场需求。同时PQ
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51仿生 材料人造细胞膜，具有磷脂双分子层结构，与人类的细胞膜结构类似，具有良 好的生物亲和性、超强的保水特性，PQ
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51可以在人体皮肤上形成一个生物膜， 一个可以呼吸的膜，模拟角质层，相当于给予肌肤多一层的屏障，双层保护屏 障来保护皮肤，同时对于角质层具有修复的帮助；减少过敏刺激、耐冲洗；保 湿，改善皮肤粗糙，平滑细腻肌肤，在高档化妆品保湿因子中都有广泛的应用； 作为保湿因子其具有超强的保湿锁水能力，保湿性能是透明质酸钠的2倍。是 国际上最新一代特点突出的仿生材料之一。
[0009]PQ
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51的生产方式都是在传统反应器中间歇式生产，产品收率低，生产周期 较长，能耗需求大，无法实现连续生产，生产效率较低。而且传统釜式工艺常 利用自由基溶液聚合进行合成，但传统工艺不能有效控制分子量及分子量分布， 也很难得到嵌段结构聚合物。而且由于传统反应釜工艺换热效率低，搅拌传质 效果差，常常因为散热不及时，使得局部反应温度过高，而出现爆聚现象，使 得反应失败，甚至损坏反应设备，造成重大损失。而且聚合物中夹杂的铜催化 剂很难除去，会严重影响MPC聚合物PQ
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51的生物相容性。这是当前PQ
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51 工业化转化的一大技术瓶颈，也是技术壁垒高的原因。

技术实现思路

[0010]本专利技术为了避免现有技术的不足之处而提供了一种微射流混合器
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微通道反 应器
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管式反应器制备聚季铵盐
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51的方法，该方法具有反应速率快、换热效率高、 无爆聚副反应发生，因此具有产率高、产物纯度高、工艺简单、成本低、能耗 小、连续可控以及无放大效应等优点，有效解决了常规釜式工艺难于控制合成 的技术难点，有利于工业化。
[0011]根据本专利技术所提供的一种微射流混合器
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微通道反应器
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管式反应器制备聚 季铵盐
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51的方法包括以下步骤：
[0012]1)取一定量的2
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甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱(MPC)、催化剂和无水乙醇， 在第一配料罐中混合均匀后得到原料混合液A，并进行预热；2
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甲基丙烯酰氧乙 基磷酰胆碱(MPC)的质量浓本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微射流混合器
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微通道反应器
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管式反应器制备聚季铵盐
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51的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)取一定量的2
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甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱MPC、催化剂和无水乙醇，在第一配料罐(101)中混合均匀后得到原料混合液A，并进行预热；2
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甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱MPC的质量浓度为：15％～25％；2
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甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱MPC与催化剂的摩尔比为：500:1～1000：1；2)取一定量的甲基丙烯酸正丁酯BMA和无水乙醇，在第二配料罐102中混合均匀后得到原料混合液B；并在配料罐中进行预热；2
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甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱MPC与甲基丙烯酸正丁酯BMA的摩尔比为4：1～2：1；3)用真空泵对第一配料罐(101)和第二配料罐(102)抽真空，向两个配料罐中充入氮气破真空，使两个配料罐为氮气氛围；4)对第一配料罐(101)和第二配料罐(102)中的物料进行预热，使2
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甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱MPC溶液和所述甲基丙烯酸正丁酯BMA混合液的预热温度相同；5)将步骤4)所获得的预热混合液A和B溶液分别用第一高压柱塞计量泵(201)和第二高压柱塞计量泵(202)打入微射流混合器(3)中，预热混合液A和预热B溶液在微射流混合器均质腔(303)内对流撞击产生高度混合反应；6)微射流混合器(3)的出液进入微通道反应器(4)内进行聚合反应；7)微通道反应器(4)出料进入延时聚合段(5)继续进行聚合反应；8)延时聚合段(5)出料进入反应终止段(6)，对终止段反应区进行迅速制冷终止反应；终止段反应管出料便是聚季铵盐
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51乙醇溶液。2.根据权利要求1所述的微射流混合器
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微通道反应器
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管式反应器制备聚季铵盐
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51的方法，其特征在于：步骤3)中当第一配料罐(101)和第二配料罐(102)的绝对压力为2000pa时，停止抽真空，向第一配料罐(101)和第二配料罐(102)中充入氮气破真空，使第一配料罐(101)和第二配料罐(102)绝对压力为121325pa，往复操作5次，使两个配料罐为氮气氛围。3.根据权利要求1所述的微射流混合器
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微通道反应器
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管式反应器制备聚季铵盐
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51的方法，其特征在于：步骤4)中，2
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甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱MPC溶液和所述甲基丙烯酸正丁酯BMA混合液的预热温度均为35℃。4.根据权利要求1所述的微射流混合器
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微通道反应器
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管式反应器制备聚季铵盐
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51的方法，其特征在于：步骤5)中，预热混合液A和B溶液在微射流混合器的均质腔(303)内对流撞击，诱导物料分子的物理、化学及结构性质发生变化，物料在分子尺度上的高效扩散与反应；微射流混合器(3)内带有微射流混合器换热腔(302)，微射流混合器换热腔(302)上设有与高低温一体机连接的高低温一体机接口(7)，用于对微射流混合器进行精确控温；所述微射流混合器均质腔(303)为芯型结构，结构通道为100um；微射流混合器对撞混合区(304)内腔为椭圆形，持液量为15mL，最高承压为200Mpa，材质为316L不锈钢；所述预热混合液A和预热混合液B的进料...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玥，贾祥君，李相明，张洪秀，张惠，
申请(专利权)人：江苏博恩尼科生物技术有限公司，
类型：发明
国别省市：