一种嵌段共聚物、其制备方法及电活性水凝胶技术

本发明专利技术提供了一种嵌段共聚物，包含具有式（I）或式（II）结构的A嵌段和具有式（III）或式（Ⅳ）结构的B嵌段。将本发明专利技术制备的聚谷氨酸嵌段共聚物与聚赖氨酸嵌段共聚物在水性介质中混合，可立刻由溶液转变形成离子复合型电活性水凝胶材料。由于具有式（III）或式（Ⅳ）结构的B嵌段含有苯胺齐聚物片段，其本身具有分子间π-π作用力，共轭的π电子具有导电性，因此，制备得到的嵌段共聚物具有良好的电化学响应特性；同时，由于一定链节数比例的A和B嵌段所形成的胶束溶于水，因此，本发明专利技术提供的嵌段共聚物还具有良好的水溶性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物医用高分子材料
，尤其涉及一种嵌段共聚物、其制备方法及电活性水凝胶。
技术介绍
水凝胶是一类能够吸收并保有大量水分的具有交联网络结构的聚合物，在聚合物网络结构中含有亲水基团或亲水的链段，它们在水环境中能够与水结合，从而形成水凝胶结构，这种水凝胶结构使得亲水的小分子能够在其中进行扩散。可注射型水凝胶是近年来出现的新型水凝胶体系，它具有独特的溶液-凝胶转变特性，因此可通过注射的方法将具有一定流动性的生物材料植入体内，并充满整个具有不规则形状的缺损部位。这类水凝胶具有流动性好、使用方便、滞留时间长、创面小、性能类似人体组织等特点，而且它对低分子溶质具有较好的透过性，有优良的生物相容性和较好的重现性，容易合成，因此近年来被广泛用于生物医学领域。可注射水凝胶可以使包埋的药物稳定可控的到达体液中，通过把药物与聚合物溶液混合，再原位注射到体内形成凝胶达到药物的控制释放。而电活性材料，如导电聚合物，不仅具有较易合成、价格低廉等优势，还可以方便的以功能基团的形式与其他各种类型的高分子材料以掺杂、复合或接枝的方法相结合，在保留原有高分子材料性能的同时，实现电活性的引入，从而也可以应用到药物控释领域。由于其随pH变化可发生可逆掺杂，随氧化还原电势变化可发生电化学掺杂，引起聚合物材料组装结构的变化，进而具有包埋、释放药物及生物活性分子方面的能力，这使得其可以应用于药物控释领域。同时，基于生物体内反应都与电子传递有关，以及细胞对电信号的敏感性，通过引入电活性材料可以调控细胞的粘附、生长、分化、凋亡，因此具有电活性的导电聚合物在药物控释、组织工程领域具有较大的优势。现有技术公开了多种可注射水凝胶，如聚乙二醇和聚（L-乳酸）的嵌段共聚物水凝胶，在温度变化时可以实现溶胶和凝胶的可逆变化；聚氧化乙烯-聚氧化丙烯聚合物和聚丙氨酸形成的嵌段共聚物在一定浓度下，也可以形成可注射凝胶。但是，现有技术制备的可注射水凝胶均不具有电活性。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种嵌段共聚物、其制备方法及电活性水凝胶，制备得到的嵌段共聚物和电活性水凝胶不仅具有良好的水溶性，而且具有良好的电化学响应特性。本专利技术提供了一种嵌段共聚物，包含具有式（I）或式（II）结构的A嵌段和具有式（III）或式（Ⅳ）结构的B嵌段：其中，n为聚合度，25≤n≤500；a为聚合度，1≤a≤100；b为聚合度，1≤b≤100；2≤x≤5。优选的，所述式（III）或式（Ⅳ）中，x选自3或4。优选的，所述B嵌段占所述嵌段共聚物的质量百分数为5%~80%。本专利技术还提供了一种嵌段共聚物的制备方法，其特征在于，包括：A）将端氨基化的聚乙二醇单甲醚或端氨基化的聚乙二醇与谷氨酸苄酯-N-羧酸酐或苄氧羰基-赖氨酸-N-羧酸酐混合，进行开环聚合反应，然后进行脱保护，得到聚谷氨酸嵌段共聚物中间体或聚赖氨酸嵌段共聚物中间体；B）将步骤A）得到的聚谷氨酸嵌段共聚物中间体与偶联试剂和具有式（Ⅴ）结构的化合物混合，发生缩合反应，得到聚谷氨酸嵌段共聚物；将步骤A）得到的聚赖氨酸嵌段共聚物中间体与偶联试剂和具有式（Ⅵ）结构的化合物混合，发生缩合反应，得到聚赖氨酸嵌段共聚物；其中，x为聚合度，2≤x≤5。优选的，所述端氨基化的聚乙二醇单甲醚或端氨基化的聚乙二醇与谷氨酸苄酯-N-羧酸酐或苄氧羰基-赖氨酸-N-羧酸酐的摩尔比为1：1~100。优选的，所述步骤A）得到的聚谷氨酸嵌段共聚物中间体与所述具有式（Ⅴ）结构的化合物的摩尔比为1：5~20；所述步骤A）得到的聚赖氨酸嵌段共聚物中间体与所述具有式（Ⅵ）结构的化合物的摩尔比为1：5~20。优选的，所述偶联试剂选自1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N,N'-二环己基碳二亚胺和N-羟基琥珀酰亚胺中的任意一种或几种。本专利技术还提供了一种电活性水凝胶，包括水性介质和离子复合嵌段共聚物，所述水性介质选自水、生理盐水、缓冲溶液、组织培养液或体液中的任意一种或几种；所述离子复合嵌段共聚物包括式（I）与式（III）形成的第一嵌段共聚物和式（I）与式（Ⅳ）形成的第二嵌段共聚物；或者包括式（II）与式（III）形成的第一嵌段共聚物和式（II）与式（Ⅳ）形成的第二嵌段共聚物；其中，n为聚合度，25≤n≤500；a为聚合度，1≤a≤100；b为聚合度，1≤b≤100；2≤x≤5。优选的，所述离子复合嵌段共聚物由式（I）与式（III）形成的第一嵌段共聚物、式（I）与式（Ⅳ）形成的第二嵌段共聚物、式（I）与式（Ⅶ）形成的第三嵌段共聚物和式（I）与式（Ⅷ）形成的第四嵌段共聚物形成；或者由式（II）与式（III）形成的第一嵌段共聚物、式（II）与式（Ⅳ）形成的第二嵌段共聚物、式（II）与式（Ⅶ）形成的第三嵌段共聚物和式（II）与式（Ⅷ）形成的第四嵌段共聚物形成；其中，c为聚合度，1≤a≤200。优选的，所述x选自3或4。与现有技术相比，本专利技术提供的嵌段共聚物，包含具有式（I）或式（II）结构的A嵌段和具有式（III）或式（Ⅳ）结构的B嵌段。由于具有式（III）或式（Ⅳ）结构的B嵌段含有苯胺齐聚物片段，其本身具有分子间π-π作用力，共轭的π电子具有导电性，因此，制备得到的嵌段共聚物具有良好的电化学响应特性；同时，由于一定链节数比例的A和B嵌段所形成的胶束溶于水，因此，本专利技术提供的嵌段共聚物还具有良好的水溶性。将本专利技术制备的聚谷氨酸嵌段共聚物与聚赖氨酸嵌段共聚物在水性介质中混合，可立刻由溶液转变形成离子复合型电活性水凝胶材料，得到的水凝胶具有电活性、水溶性、可降解、可注射、快速成胶等性质，可作为药物载体或支架材料等应用于生物医用材料领域。附图说明图1是本专利技术实施例52制备的聚乙二醇单甲醚-聚L-谷氨酸嵌段共聚物的核磁共振氢谱图；图2是本专利技术实施例82制备的聚L-赖氨酸-聚乙二醇-聚L-赖氨酸嵌段共聚物的核磁共振氢谱图；图3是本专利技术实施例62、107和实施例80、143制备的嵌段共聚物形成的水凝胶的动态力学测试图；图4是本专利技术实施例95制备的聚乙二醇单甲醚-聚L-谷氨酸接枝苯胺五聚体嵌段共聚物的紫外吸收图；图5是本专利技术实施例137制备的聚乙二醇单甲醚-聚L-赖氨酸接枝苯胺五聚体嵌段共聚物的紫外吸收图。具体实施方式本专利技术提供了一种嵌本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种嵌段共聚物，包含具有式（I）或式（II）结构的A嵌段和具有式（III）或式（Ⅳ）结构的B嵌段：其中，n为聚合度，25≤n≤500；a为聚合度，1≤a≤100；b为聚合度，1≤b≤100；2≤x≤5。FDA00002601988300011.jpg

【技术特征摘要】
1.一种嵌段共聚物，包含具有式（I）或式（II）结构的A嵌段和具有式
（III）或式（Ⅳ）结构的B嵌段：
其中，
n为聚合度，25≤n≤500；
a为聚合度，1≤a≤100；
b为聚合度，1≤b≤100；
2≤x≤5。
2.根据权利要求1所述的嵌段共聚物，其特征在于，所述式（III）或式
（Ⅳ）中，x选自3或4。
3.根据权利要求1或2所述的嵌段共聚物，其特征在于，所述B嵌段占
所述嵌段共聚物的质量百分数为5%~80%。
4.一种嵌段共聚物的制备方法，其特征在于，包括：
A）将端氨基化的聚乙二醇单甲醚或端氨基化的聚乙二醇与谷氨酸苄酯
-N-羧酸酐或苄氧羰基-赖氨酸-N-羧酸酐混合，进行开环聚合反应，然后进行
脱保护，得到聚谷氨酸嵌段共聚物中间体或聚赖氨酸嵌段共聚物中间体；
B）将步骤A）得到的聚谷氨酸嵌段共聚物中间体与偶联试剂和具有式
（Ⅴ）结构的化合物混合，发生缩合反应，得到聚谷氨酸嵌段共聚物；将步
骤A）得到的聚赖氨酸嵌段共聚物中间体与偶联试剂和具有式（Ⅵ）结构的
化合物混合，发生缩合反应，得到聚赖氨酸嵌段共聚物；
其中，
x为聚合度，2≤x≤5。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述端氨基化的聚乙二醇
单甲醚或端氨基化的聚乙二醇与谷氨酸苄酯-N-羧酸酐或苄氧羰基-赖氨酸-N-
羧酸酐的摩尔比为1：1~100。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤A）得到的聚谷
氨酸嵌段共聚物中间体与所述具有式（Ⅴ）结构的化合物的摩尔比为1：5~20；

【专利技术属性】
技术研发人员：陈学思，崔海涛，刘亚栋，庄秀丽，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：