有机催化两亲性嵌段共聚物的合成及纳米胶束的研究

发布时间：2018-05-05 21:25

本文选题：聚L-丙交酯 + 聚乙二醇　；参考：《山西师范大学》2017年博士论文

【摘要】：聚L-丙交酯(PLLA)是一种在生物医用高分子材料领域中有着重要地位的脂肪族聚酯。PLLA因具有良好的生物相容性和生物可吸收性,可将其用于组织工程、药物控制释放载体和手术缝合线等方面。然而PLLA由于强疏水性和脆性等因素,在很大程度上限制了它在医药领域中的应用。为了弥补PLLA存在的不足,最佳的方法是在PLLA中引入亲水链段调控材料的亲水性与降解性。双羟基聚乙二醇(PEG)和四臂聚乙二醇(4-arm PEG-OH)具有优异的生物相容性、亲水性、无毒性,其安全性已得到美国食品和药品管理局(FDA)认证。同时分子量在3×104 g/mol以下的PEG能够通过体内的正常新陈代谢排出体外,在体内不残留,不会产生任何毒副作用。因此本文以合成两亲性共聚物为目的,开发了新型的2,3,6,7-四氢-5H-噻唑并[3,2-a]嘧啶(ITU1)有机催化剂,分别用PEG和4-armPEG-OH作为引发剂合成了三嵌段聚L-丙交酯-聚乙二醇-聚L-丙交酯共聚物(PLLA-b-PEG-b-PLLA)和四臂星型聚乙二醇-聚L-丙交酯共聚物(4-arm PEG-b-PLLA)。研究期间的主要工作如下:(1)以苯甲醇为引发剂,二氯甲烷溶剂中,ITU 1催化LLA单体开环聚合制备了PLLA均聚物。详细考察了单体浓度、单体与催化剂摩尔比、单体与引发剂摩尔比、聚合温度和时间等因素对PLLA收率和分子量的影响,得出ITU 1催化LLA聚合的最佳条件:反应温度30℃,二氯甲烷为溶剂,[LLA]=2.0 mol/L,[LLA]/[C]/[I]=20:1:0.1摩尔比,反应62 h,制备的PLLA数均分子量为1.23×104 g/mol,分子量分布为1.10。采用FTIR、NMR、DSC和XRD对PLLA的结构和性能进行了表征。NMR和DSC分析表明,LLA在ITU1的催化作用下不会发生构型转变,聚合物链中没有D-构型链节存在,得到的聚合物为100%光学纯度,全同立构的PLLA。XRD分析表明PLLA为α-晶型结构。(2)以双羟基PEG为引发剂,ITU 1催化LLA单体进行开环聚合,得到PLLA-b-PEG-b-PLLA三嵌段共聚物。系统研究了LLA在不同反应条件下的聚合行为,得出该共聚反应的最适宜条件:[LLA]=3.0 mol/L,[LLA]/[C]=30摩尔比,30℃,56 h,二氯甲烷为溶剂。在此条件下,可制得数均分子量为2.78×104 g/mol的三嵌段共聚物。经FTIR、1H NMR对聚合物的表征与分析,证明了聚合产物是嵌段共聚物结构。用DSC和TGA研究了三嵌段共聚物的热性能,TGA分析表明PEG链段的引入提高了PLLA的失重温度,改善了PLLA的热性能。随着共聚物分子量的逐渐增大,PEG两端的PLLA链段阻碍PEG链的折叠作用力也越大,致使PEG不能形成晶核,无法结晶。因此在嵌段聚合物分子量达到最高时,在DSC谱图中观察不到PEG的熔融峰,PLLA链段的熔融温度趋近于PLLA均聚物。(3)采用4-arm PEG-OH为引发剂,ITU 1催化LLA单体开环聚合,制备合成了4-arm PEG-b-PLLA星型嵌段共聚物。详细探究了聚合反应条件对共聚物的分子量和收率的影响。聚合物的结构分别用GPC、1H NMR和FTIR等手段进行了表征,分析结果表明聚合物是星型4-armPEG-b-PLLA嵌段共聚结构。利用DSC、接触角等测试手段对合成的星型共聚物进行性能表征,结果表明,随着星型共聚物的分子量逐渐增大,共聚物的熔融温度逐渐趋近PLLA均聚物。亲水性能测试得出共聚物的接触角均小于PLLA,这是由于在PLLA主链中引入亲水性的4-arm PEG-OH,使接触角变小,从而有效地提高了PLLA的亲水性。(4)采用透析法制备了PLLA-b-PEG-b-PLLA和4-armPEG-b-PLLA聚合物纳米胶束,利用动态光散射技术确定了粒径大小和分布状况,并在透射电子显微镜下观察了胶束的形态。结果表明,聚合物在水溶液中自组装形成球形的纳米胶束,粒径大小分布较为均匀,粒径在100 nm之内,可作为生物医用药物载体材料。
[Abstract]:Poly ( L - lactide ) is a kind of aliphatic polyester which plays an important role in the field of biomedical polymer materials . The effects of monomer concentration , molar ratio of monomer to catalyst , molar ratio of monomer to initiator , molar ratio of monomer to initiator , molar ratio of monomer to initiator , molar ratio of monomer to initiator , polymerization temperature and time were investigated . The polymer was characterized by GPC , 1H NMR and FTIR . ( 4 ) The nanoparticles were prepared by dialysis . The size and distribution of the polymer were determined by dynamic light scattering technique , and the morphology of the micelle was observed under the transmission electron microscope . The results showed that the polymer was self - assembled in aqueous solution to form spherical nano - micelle . The particle size distribution was uniform and the particle size was within 100 nm , which could be used as a biomedical drug carrier material .

【学位授予单位】：山西师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O631

【参考文献】