【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于超分子材料，具体涉及到一种光致异构手性水凝胶材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、水凝胶是一种被水充分稀释的交联体系，具有三维网络交联的高分子结构，其含有大量的亲水基团，可将水填充在其内，使得水凝胶整体力学性能与软组织相似。从而使得水凝胶兼具固体和液体两方面的性质，具有应答外部环境而改变自身形状的特性。水凝胶在作为组织工程材料时具有如下优点：(1)水凝胶内部含有大量的水，有效维持组织微环境平衡；(2)生物相容性良好，组织刺激性较低；(3)可原位凝胶化或通过注射填充任意形状的空腔。以上特点使水凝胶在生物医学，如生物支架、细胞培养、药物控释、生物传感器等领域具有广阔的应用前景。
2、手性是自然界最重要的化学信号之一，不仅在遗传信息的复制与转录、蛋白质高级结构的形成和蛋白质功能化等方面有着重要影响，细胞外基质(ecm)手性在维持细胞黏附、生长、增殖和正常功能方面起到了决定作用。螺旋手性是生命体中重要的手性表现形式，在生物体内参与了许多重要的生理过程，并且对手性分子的生物学效应具有重要影响。螺旋手性结构是蛋白质、多糖、核酸等生物大分子通过π-π堆积作用、氢键、静电相互作用和范德华力等非共价键作用形成的，这些非共价键作用是构筑超分子结构的主要作用力，是自然体系将生物体的基本单元的分子手性转移和放大为超分子手性结构的关键因素。具有螺旋手性的超分子手性水凝胶材料，由于其具有独特的手性螺旋结构、良好的生物相容性、化学成分可控、易于功能化和动态可调控等优点，在细胞三维培养中能够提供类似于ecm的三维(3d)微环境，使得
3、专利cn 114106305a公开了手性均一且可控的超分子水凝胶因子的制备方法，包括如下步骤：s1、将对苯基酰氯或异氰酸酯与苯丙氨酸甲酯盐酸盐溶于有机溶剂，碱性环境下生成二酯中间产物；s2、将中间产物脱甲酯后盐酸调ph值，产生白色沉淀，过滤、冲洗、真空干燥得二酸中间产物；s3、将中间产物与二甘醇胺或3-氨基-1,2-丙二醇在活化剂和酰胺缩合剂作用下进行缩合，经分离纯化后即得超分子水凝胶因子。适用于商业化细胞三维培养支架材料等。在该方法s2步骤用强碱脱甲酯，强碱用量和反应时间控制不当，会导致产物消旋。另外，s3步骤的后续处理是除去溶剂，直接加水形成水凝胶、抽滤、水洗，在水凝胶形成过程中易裹挟活化剂，且水洗不容易除去，增加提纯难度。
4、此外光致异构是一种在光照条件下，分子发生化学结构变化，从而导致其宏观性能出现不同变化的现象。光致异构在光驱动分子马达、光致变色探针、光信息存储、光开关等领域展现出巨大的应用潜力。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于开发一种光响应性的二苯乙烯基凝胶材料，提供一种光致异构手性水凝胶材料及其制备方法和应用。本专利技术利用超分子自组装把苯丙氨酸的手性分子放大传递到超分子结构中，利用二苯乙烯的光致异构改变超分子结构的分子构象和超分子水凝胶的形貌，实现水凝胶材料对细胞的三维黏附和释放。
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
3、一种光致异构手性水凝胶材料，所述光致异构手性水凝胶材料结构式分别如式(ⅰ)或式(ⅱ)所示：
4、
5、所述光致异构手性水凝胶材料的制备方法，包括如下步骤：
6、(1)将boc-l-苯丙氨酸或boc-d-苯丙氨酸、二甘醇胺和n,n-二异丙基乙胺(dipea)，1-羟基苯并三唑(hobt)溶解在二氯甲烷(有机溶剂i)中，先冰浴反应，然后加入和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(edci)继续反应，经除杂后处理得到酰胺缩合产物，其中n,n-二异丙基乙胺(dipea)提供碱性环境，1-羟基苯并三唑(hobt)为活化剂，1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(edci)为缩合剂，酰胺缩合产物结构式分别如式(iii)boc-l-f或式(iv)boc-d-f所示：
7、
8、反应方程式为：
9、
10、(2)步骤(1)所得酰胺缩合产物加入到二氯甲烷(有机溶剂i)与三氟乙酸的混合溶液中，室温反应3h后，反应脱去保护基(boc-)，然后旋蒸除去溶液和剩余三氟乙酸，得到三氟乙酸盐，结构式如式(v)l-f-三氟乙酸盐或式(vi)d-f-三氟乙酸盐所示：
11、
12、(3)在惰性气体保护下，将4,4′-二苯乙烯二羧酸和二氯亚砜进行酰氯化反应，后处理除杂后，得到4,4'-二苯乙烯二酰氯，结构如式(vii)所示：
13、
14、(4)将所述三氟乙酸盐、4,4'-二苯乙烯二酰氯溶解在二氯甲烷中，冰浴条件反应，然后加入有机碱三乙胺避光反应，然后过滤洗涤干燥得到光致异构手性水凝胶材料。
15、所述步骤(1)中boc-l-苯丙氨酸或boc-d-苯丙氨酸、二甘醇胺、dipea、hobt、edci的摩尔比为1:(1-3):(1-4):(1-3):(1-4)。
16、所述步骤(1)中冰浴反应的时间为20-50min，继续反应的条件为冰浴中反应20-50min，然后升温至20-40℃反应12-24h；所述步骤(1)、(2)和(4)中的二氯甲烷溶剂(有机溶剂i)还可以替换为n-甲基甲酰胺或四氢呋喃。
17、所述步骤(1)中所述除杂后处理包括，依次用饱和氯化铵溶液、饱和碳酸氢钠溶液、饱和氯化钠溶液洗涤；采用旋转蒸发干燥；采用乙酸乙酯和石油醚重结晶，然后油泵抽干。
18、所述步骤(2)中酰胺缩合产物与三氟乙酸的摩尔比为1:(1-3)；三氟乙酸与有机溶剂i的体积比为1:(1-5)；反应条件为室温反应30min-4h。
19、所述步骤(3)酰氯化反应中加有催化剂，所述催化剂为二甲基甲酰胺(dmf)，酰氯化反应的条件为60-100℃回流3-10h；优选为75-85℃反应3-10h；亚硫酰氯相对于4,4′-二苯乙烯二羧酸过量，4,4′-二苯乙烯二羧酸、二氯亚砜和催化剂dmf的摩尔比为1：(3-7)：(0.3-0.6)，后处理除杂工艺为通过减压蒸发除去亚硫酰氯(二氯亚砜)。
20、所述步骤(4)中4,4'-二苯乙烯二酰氯：三氟乙酸盐：三乙胺的物质的量的比为1:(2.0-2.5):(10-15)。
21、所述步骤(4)中三氟乙酸盐中间产物的浓度为0.02～0.3mmol/ml；避光反应的时间为16-24h；洗涤方法包括，采用去离子水和稀盐酸(0.1-1mol/l)依次洗涤。
22、所述光致异构手性水凝胶材料在细胞三维培养和释放方面或在药物控制释放载体中的应用。
23、本专利技术具有以下有益效果：
24、(1)本专利技术利用二乙烯基-苯丙氨酸衍生物在反式构象下自组装形成光响应的水凝胶体系，芳香基团更大，有更强的芳香堆积作用，得到的水凝胶更稳定。
25、(2)本专利技术中二苯乙烯的加本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种光致异构手性水凝胶材料，其特征在于：所述光致异构手性水凝胶材料结构式分别如式（Ⅰ）或式（Ⅱ）所示：
2.权利要求1所述光致异构手性水凝胶材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述光致异构手性水凝胶材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中Boc-L-苯丙氨酸或Boc-D-苯丙氨酸、二甘醇胺、N,N-二异丙基乙胺、1-羟基苯并三唑、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐的摩尔比为1:（1-3）:（1-4）:（1-3）:（1-4）。
4.根据权利要求2所述光致异构手性水凝胶材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中冰浴反应的时间为20-50 min，继续反应的条件为：冰浴中反应20-50 min，然后升温至20-40℃，反应12-24h，所述步骤（1）、（2）和（4）中的有机溶剂I为二氯甲烷、N-甲基甲酰胺或四氢呋喃。
5.根据权利要求2所述光致异构手性水凝胶材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中所述除杂后处理包括，依次用饱和氯化铵溶液、饱和碳酸氢钠溶液、饱和氯化钠溶液洗涤；采用旋转蒸发
6.根据权利要求2所述光致异构手性水凝胶材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中酰胺缩合产物与三氟乙酸的摩尔比为1:（1-3）；三氟乙酸与有机溶剂I的体积比为1:(1-5)；反应条件为室温下反应30 min-4 h。
7.根据权利要求2所述光致异构手性水凝胶材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）酰氯化反应中加有催化剂，催化剂为二甲基甲酰胺，酰氯化反应的条件为75-85℃反应3-10h；4,4′-二苯乙烯二羧酸、二氯亚砜与催化剂的摩尔比为1:（2.5-5）:（0.3-0.6），后处理除杂工艺为通过减压蒸发除去二氯亚砜。
8.根据权利要求2所述光致异构手性水凝胶材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中4,4'-二苯乙烯二酰氯、三氟乙酸盐和三乙胺的摩尔比比为1:（2.0-2.5）:（10-15）；三氟乙酸盐的浓度为0.02-0.3 mmol/mL。
9.根据权利要求2所述光致异构手性水凝胶材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中避光反应的时间为12-24h；洗涤方法包括，采用去离子水和浓度为0.1-1mol/L稀盐酸依次洗涤。
10.权利要求1所述光致异构手性水凝胶材料在细胞三维培养和释放方面或在药物控制释放载体中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种光致异构手性水凝胶材料，其特征在于：所述光致异构手性水凝胶材料结构式分别如式（ⅰ）或式（ⅱ）所示：
2.权利要求1所述光致异构手性水凝胶材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述光致异构手性水凝胶材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中boc-l-苯丙氨酸或boc-d-苯丙氨酸、二甘醇胺、n,n-二异丙基乙胺、1-羟基苯并三唑、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐的摩尔比为1:（1-3）:（1-4）:（1-3）:（1-4）。
4.根据权利要求2所述光致异构手性水凝胶材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中冰浴反应的时间为20-50 min，继续反应的条件为：冰浴中反应20-50 min，然后升温至20-40℃，反应12-24h，所述步骤（1）、（2）和（4）中的有机溶剂i为二氯甲烷、n-甲基甲酰胺或四氢呋喃。
5.根据权利要求2所述光致异构手性水凝胶材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中所述除杂后处理包括，依次用饱和氯化铵溶液、饱和碳酸氢钠溶液、饱和氯化钠溶液洗涤；采用旋转蒸发干燥；采用乙酸乙酯和石油醚重结晶，然后油泵抽干。
6.根据权利要求2所...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘进营，张雯，扈嘉怡，刘俊杰，陈茜，张言言，张健，
申请(专利权)人：河南大学，
类型：发明
国别省市：
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