專利名稱：具生物活性水凝膠-導電聚合物納米復合材料及合成方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種納米復合材料，尤其是涉及一種可生物降解的具生物活性水凝膠一導電 聚合物納米復合材料及其合成方法。
技術背景生物玻璃的發(fā)明人Hench教授在Science雜志上(Hench L L, Polak J M. Science, 2002, 295: 1014-1017)明確指出第三代生物材料將不是生物惰性材料，也不單純是生物可降解材料， 而是兼具可降解性和組織細胞誘導活性的生物活性材料。水凝膠的含水量高，有利于營養(yǎng)物 質和氧氣擴散供應及細胞產生的廢物排放；在生物環(huán)境中界面張力低，生物相容性好；且可 通過外界環(huán)境信號的改變，如pH值、離子強度、溫度、電信號等控制體積變化；此外可調節(jié)力學性質，使之與軟組織相近，因而在生物醫(yī)學領域，水凝膠作為藥物釋放載體、軟骨支架、 細胞外基質、生物傳感器、隱形眼睛等顯示出巨大的應用前景。生物高分子水凝膠包括天然 高分子和合成高分子，如膠原、纖維蛋白、透明質酸、海藻酸鈉、殼聚糖等天然高分子，而合成高分子聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)、聚乙二醇(PEG)、 PLA-co-PEG、聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段共聚物(張琰，邵芳可，吳唯，楊武利，府壽寬，高分子通報，2007， (10): 34—40)等各種共聚物是目前應用最廣的幾種凝膠材料(Yu G H, Fan YB. Journal of Biomaterials Science, Polymer Edition, 2008, 19(1): 87-98)。 Leong等(Li Q, Wang J, Shahani S， Sun D D N, Sharma B, Elisseeff J H, Leong K W. Biomaterials, 2006, 27: 1027—1034 )合成一種 生物可降解的帶上丙烯酸基團的聚磷酸酯，采用光引發(fā)的方法交聯(lián)形成凝膠，用作骨髓間質 細胞培養(yǎng)的支架材料。Grinstaff等(Sontjens S H M， Nettles D L， Carnahan M A， Setton L A, Grinstaff M W. Biomacromolecules, 2006, 7: 310-316)合成以PEG為核，由丙三醇與丁二酸縮 聚得到樹枝狀大分子，外圍再用甲基丙烯酸甲酯封端，交聯(lián)形成凝膠，作為軟骨組織修復的 支架材料。張秀芳等(朱琳，劉海霞，公衍道，趙南明，張秀芳.中國組織工程研究與臨床康 復，2007, 11(48): 9650-9654 )將海藻酸鈉與明膠的復合水凝膠作為支架用于關節(jié)軟骨修復。 余斌等(余斌，高成杰，汪志中，蘇秀云，楊建成，中華創(chuàng)傷骨科雜志，2005， 7(5):435-436) 用酒精和藻酸鈣改性聚乳酸一羥基乙酸凝膠，提高其親水性和力學強度。但水凝膠作為生物 活性材料要解決幾個問題(l)雖然凝膠材料容易進行細胞接種，但若內部缺少互相聯(lián)通的孔，不利于材料內部的細胞獲取營養(yǎng)物質；(2)作為支架材料，降解性和生物相容性是兩重要性能 要求，雖然天然高分子生物相容性好，但存在力學性能差，不易加工成型的缺陷。合成力學 強度較好，且具微孔貫穿結構的可生物降解和生物相容的高分子水凝膠是學者們研究的重要 方向。乙二醇一羥基酸嵌段共聚物，有豐富的羥基，容易通過羥基引入其他可聚合的官能團， 形成凝膠體系，改善力學強度，而羥基酸具生物可降解性，可賦予嵌段共聚物生物降解性。 凝膠形成后加入易低沸點溶劑脫水有利于凝膠支架的固定及形成貫穿的微孔結構.導電高分子，如聚吡咯(Polypyrrole， PPy)、聚苯胺(Polyaniline， PAn)、聚噻吩 (Polythiophene， PTh)等具有良好的生物相容性，細胞誘導活性，同時其豐富的電化學活性， 通過電刺激可改變細胞活性；而PPy以其低毒性、生物安全性更是受到研究者的喜愛。當導電 聚合物為納米態(tài)時，其各種活性可得到強化(Abidian M R, Kim D H， Martin D C.Adv. Mater， 2006, 18:405409)。將導電高分子與水凝膠復合必然可以設計出一系列新型的生物活性材料。 Martin (Kim D H, Abidian M, Martin D C. Journal of Biomedical Materials Research Part A， 2004, 71A(4): 577-585; Kim D H， Richardson-Bums S M, Hendricks J L, Sequera C, Martin D C, Adv. Funct. Mater, 2007， 17: 79-86)就導電聚合物/水凝膠復合體系在神經組織工程及藥物釋放等的 應用作了很多工作，主要合成PPy、聚(3,4-乙撐二氧基噻吩)(PEDOT)與海藻酸鈉、聚丙交 酯(PLLA)或丙交酯-乙二醇共聚物水凝膠復合材料，應用于中樞神經修護探針上的支架材料。 Lira等(Lira L M, Cordoba de Torresi S I .Electrochemistry Communications,2005, 7: 717—723) 采用電化學聚合法合成聚丙烯酰胺水凝膠-PAn互穿網絡，并將其用于電位控制藥物釋放。發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于提供一種生物可降解的具生物活性水凝膠一導電聚合物納米復合材料 及合成方法。本發(fā)明所述的具生物活性水凝膠一導電聚合物納米復合材料為乙二醇—羥基酸嵌段共聚 物與聚吡咯或聚苯胺的復合材料，按質量百分比，導電聚合物聚吡咯或聚苯胺占復合材料總 質量的7% 50%。其中所述的羥基酸為乳酸、乙交酯、丁內酯、戊內酯或己內酯等。本發(fā)明所述的具生物活性水凝膠一導電聚合物納米復合材料的合成方法包括以下步驟 1)乙二醇—羥基酸嵌段共聚物的合成在氮氣保護下取聚乙二醇(PEG)與羥基酸混合，羥基酸與PEG的摩爾比為2 10，按 質量百分比，再加入總體系的0.05% 0.1%的辛酸錫催化劑，抽真空，升溫至190 21(TC攪 拌，降至150 170'C繼續(xù)攪拌反應，冷卻至室溫，得到乙二醇一羥基酸嵌段共聚物，將產物溶于二氯乙烷，用無水乙醚沉淀，過濾，干燥，得到純化的乙二醇—羥基酸嵌段共聚物；2) 丙烯酸封端的乙二醇—羥基酸嵌段共聚物的合成取上述純化的乙二醇一羥基酸嵌段共聚物溶于二氯甲烷，按質量百分比，濃度為10% 14%，在冰浴中冷卻至0 5。C，按摩爾比，在無水無氧條件下加入濃度為0.5 0.83mol的丙 烯酰氯和濃度為0.33 0.67mol的三乙胺，在0 5。C下攪拌反應10 18h，而后室溫下攪拌反 應12 18h，過濾除掉三乙胺鹽酸鹽，在濾液中加入過量的干燥的二乙醚，得到丙烯酸基團 封端的乙二醇一羥基酸嵌段共聚物，將丙烯酸基閉封端的乙二醇一羥基酸嵌段共聚物用二氯 甲垸溶解，己烷沉淀純化，干燥；3) 交聯(lián)凝膠的合成將上述丙烯酸基團封端的乙二醇一羥基酸嵌段共聚物溶于水中，采用光引發(fā)交聯(lián)或自由基交聯(lián)的方法得到凝膠；4) 吡咯或苯胺單體原位聚合將步驟3)得到的凝膠烘干，浸泡在pH為3 7、單體濃度為5 5Ommol/L的吡咯或苯 胺鹽酸水溶液中溶漲，然后將經單體溶液溶漲的凝膠置于引發(fā)劑溶液中，冰浴 室溫下攪拌， 單體在凝膠交聯(lián)網絡體系中聚合，形成互穿網絡體系，經過濾、水洗、干燥，再經水溶脹-乙醇脫水循環(huán)，除去雜質，干燥后得到乙二醇一羥基酸嵌段共聚物與聚吡咯或聚苯胺的納米 復合材料。所述聚乙二醇的分子量最好為200 1000。在步驟3)中，所述的引發(fā)劑為過硫酸銨、過硫酸鉀或過硫酸銨一亞硫酸鈉的18% 25 %水溶液；其中過硫酸銨和亞硫酸鈉的摩爾比為1:1。所述的光引發(fā)交聯(lián)為取上述丙烯酸基團封端的乙二醇—羥基酸嵌段共聚物配成按質量百 分比濃度為18% 25%的丙烯酸基團封端的乙二醇—羥基酸嵌段共聚物的水溶液A，將光引 發(fā)劑2,2-二甲基一2—二苯基苯乙酮溶于N-乙烯基吡咯烷酮配成0.3g/mL的溶液B，將溶液A 和溶液B按體積比為1000: (2 5)混合，用光輻射20 60s引發(fā)交聯(lián)，加入過量乙醇脫水， 再經水溶漲-乙醇脫水循環(huán)，除掉雜質，最后干燥。所述的自由基交聯(lián)為取丙烯酸基團封端的乙二醇一羥基酸嵌段共聚物配成按質量百分比 濃度為18% 25%的丙烯酸基團封端的乙二醇_羥基酸嵌段共聚物水溶液，用KOH中和至 pH為6 7,加入引發(fā)劑溶液混合，混合后共聚物與引發(fā)劑的質量百分比為100: (1 5)， 置于70 9(TC烘箱中，引發(fā)交聯(lián)聚合，加入過量乙醇迅速脫水，再經水溶漲-乙醇脫水循環(huán)， 除掉雜質，最后干燥。在步驟4)中，所述的引發(fā)劑為過硫酸銨或三氯化鐵等，其中按摩爾比，單體濃度與引發(fā)劑濃度為1 : (1 3)。本發(fā)明合成的乙二醇一羥基酸嵌段共聚物與聚吡咯、聚苯胺的納米復合材料具有如下優(yōu)點(1) PEG有豐富的端羥基，容易與其他官能團反應，并且通過調節(jié)PEG分子量不同及PEG與羥基酸的當量比，可控制嵌段共聚物的序列結構；(2) PEG本身不具有可降解性，與羥基酸共聚后，乳酸等羥基酸的生物可降解性賦予凝膠體系生物可降解性；(3)采用光聚合交聯(lián)有利于聚合物前驅體水溶液原位交聯(lián)，可用于制備可注射水凝膠，產物幾何形狀易于控制，在室溫或生理溫度下固化時間短，反應熱低；(4)嵌段共聚物交聯(lián)形成凝膠后加入乙醇迅速脫水，有利于凝膠支架的固定及形成貫穿的微孔結構；(5)聚吡咯、聚苯胺具有生物活性，與水凝膠復合后可賦予生物活性，同時對凝膠體系有納米增強作用。


圖1為實施例1中聚苯胺與PEG—乳酸嵌段共聚物復合材料的FTIR譜。在圖1中，橫 坐標為波數Wavenumbers/cm-1 。圖2為實施例2中PEG與乙交酯的FTIR光譜圖。在圖2中，橫坐標為波數 Wavenumbers/cm-1 。圖3為乙二醇一羥基酸嵌段共聚物水凝膠膜的SEM照片，其中A為乙二醇一乳酸、B 為乙二醇一乙交酯、C為乙二醇一s-己內酯、D為乙二醇一5-戊內酯、E為乙二醇一Y-丁內酯具體實施方式
下面通過實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。實施例1:乙二醇一乳酸嵌段共聚物凝膠與聚苯胺納米復合材料的合成(1) 乙二醇一乳酸嵌段共聚物的合成在氮氣保護下取10gPEG (數均分子量200)與36gdl—乳酸，23mg的辛酸錫加入100ml 的三頸圓底燒瓶中。反應混合物在真空、20(TC下攪拌反應4h，而后降至16(TC，繼續(xù)攪拌反 應2h，最后冷卻至室溫，得到乙二醇一乳酸嵌段共聚物，將產物溶于二氯乙垸，用無水乙醚 沉淀，過濾，干燥，得到純化的乙二醇—乳酸嵌段共聚物。從圖3A的SEM照片中可以看到， 所合成的水凝膠膜材料表現(xiàn)出蜂窩狀，這些貫穿的孔洞為導電聚合物提供復合空間。(2) 丙烯酸封端的乙二醇一乳酸嵌段共聚物的合成 取30g上述共聚物溶于270ml二氯甲烷，置于500mL圓底燒瓶，在冰浴中冷卻至0'C，用氮氣置換反應瓶三次，獲得無水無氧環(huán)境，從橡皮塞用針筒加入13.9mL三乙胺和16.2mL 丙烯酰氯，在0。C下攪拌反應12h，而后室溫下攪拌反應12h。過濾除掉三乙胺鹽酸鹽，而后在濾液中加入過量的干燥的二乙醚，得到丙烯酸基團封端的乙二醇一乳酸嵌段共聚物。用二 氯甲垸溶解，己垸沉淀純化一次。最后置于70。C真空干燥24h。G)交聯(lián)凝膠體系的合成取100ml上述嵌段共聚物20%的水溶液，加入0.5ml0.3g/mL 的2,2-二甲基一2—二苯基苯乙酮N-乙烯基吡咯烷酮溶液。至于一玻璃培養(yǎng)皿中，用氬離子 紫外激光燈輻照30s引發(fā)交聯(lián)。加入過量乙醇迅速脫水，再經兩次水溶漲一乙醇脫水循環(huán)， 除掉雜質。置于6(TC真空干燥24h。(4)苯胺原位聚合裁取上述干凝膠5g，室溫浸泡在10mmol/L的苯胺水溶液中30min，用HC1調節(jié)pH為5， 然后將溶漲的凝膠置于20mmol/L過硫酸銨水溶液中，冰浴下，磁力攪拌24h。最后經過濾、 水洗、干燥，再經一次去離子水溶脹一脫水循環(huán)，除去剩余雜質，干燥后得到乙二醇一乳酸 嵌段共聚物與聚苯胺的納米復合材料。從聚苯胺與PEG—乳酸嵌段共聚物復合材料的FTIR 譜(圖l)可見，1575、 1496cm—l是聚苯胺的醌式結構與苯式結構吸收峰，1728、 1110cm— i對應于羰基與C-O-C的伸縮振動峰，說明分子鏈中存在酯基。這證明了聚苯胺復合進入了 嵌段共聚物中。納米復合材料的各項理化性能測試結果見表1，其中降解時間測試為將干凝 膠浸泡在pH7.4的磷酸緩沖溶液中(0.2g/LKCl、 0.2g/LKH2PO4、 8g/L1.15g/LNa2HP04)，每 隔一定時間測試其重量損失。實施例2:乙二醇一乙交酯嵌段共聚物凝膠與聚吡咯納米復合材料的合成(1) 乙二醇一乙交酯嵌段共聚物的合成在氮氣保護下取20g PEG (數均分子量400)與22.8g乙交酯(0.2mol， M144)， 25mg 的辛酸錫加入100ml的三頸圓底燒瓶中。反應混合物在真空，19(TC下攪拌反應5h，而后降 至150。C，繼續(xù)攪拌反應4h，最后冷卻至室溫。得到乙二醇一乙交酯嵌段共聚物，將產物溶 于二氯乙垸，用無水乙醚沉淀，過濾，干燥，得到純化的乙二醇一乙交酯嵌段共聚物。從圖 3B的SEM照片中可以看到，所合成的水凝膠膜材料表現(xiàn)出蜂窩狀，這些貫穿的孔洞為導電 聚合物提供復合空間。(2) 丙烯酸封端的乙二醇一乙交酯嵌段共聚物的合成 取33g上述共聚物溶于267ml二氯甲垸，置于500mL圓底燒瓶，在冰浴中冷卻至3'C，用氮氣置換反應瓶三次，獲得無水無氧環(huán)境，從橡皮塞用針筒加入15mL三乙胺和12.2mL丙 烯酰氯，在3。C下攪拌反應10h，而后室溫下攪拌反應10h。過濾除掉三乙胺鹽酸鹽，而后在 濾液中加入過量的干燥的二乙醚，得到丙烯酸基團封端的乙二醇一乙交酯嵌段共聚物。用二 氯甲烷溶解，己垸沉淀純化一次。最后置于6(TC真空干燥18h。從PEG與乙交酯的FTIR光譜(圖2)可見，1756cnT1羰基吸收峰和1110 cm—1的C-O-C伸縮振動峰說明分子鏈中存在酯基，PEG與乙交酯發(fā)生縮聚反應。與PEG相比較，嵌段共聚 物中3500 cm—1附近的羥基吸收峰消失，說明內烯酰氯已與嵌段共聚物的端羥基發(fā)生封端反 應。嵌段共聚物的分子量分析，共聚物的分子量高于PEG預聚體，這些均說明所得的產物為 丙烯酸封端的PEG與乙交酯的嵌段共聚物。(3) 交聯(lián)凝膠體系的合成取乙二醇—乙交酯嵌段共聚物18%的水溶液100mL，用KOH 中和至pH為6，加入3mL過硫酸銨溶液(18% )混合，置于玻璃培養(yǎng)皿中，置于80。C烘箱 3h，引發(fā)交聯(lián)聚合。加入過量乙醇迅速脫水，再經兩次水溶漲一乙醇脫水循環(huán)，除掉雜質。 最后置于6(TC真空干燥18h。(4) 吡咯原位聚合裁取上述干凝膠6g，室溫浸泡在5mmol/L的吡咯水溶液中50min，用HC1調節(jié)pH為6， 然后將溶漲的凝膠置于15mmol/L過硫酸銨水溶液中，室溫下磁力攪拌24h。最后經過濾、水 洗、干燥，再經一次去離子水溶脹一脫水循環(huán)，除去剩余雜質，干燥后得到乙二醇一乙交酯 嵌段共聚物與聚吡咯的納米復合材料。其各項理化性能測試結果見表1。實施例3:乙二醇一s-己內酯嵌段共聚物凝膠與聚苯胺納米復合材料的合成(1) 乙二醇一e-己內酯嵌段共聚物的合成在氮氣保護下取30g PEG (數均分子量600)與45.6gs-己內酯(0.4mol, M114), 48mg 的辛酸錫加入100ml的三頸圓底燒瓶中。反應混合物在真空，21(TC下攪拌反應3h，而后降 至17(TC，繼續(xù)攪拌反應1.5h，最后冷卻至室溫。得到乙二醇一e-己內酯嵌段共聚物，將產物 溶于二氯乙烷，用無水乙醚沉淀，過濾，干燥，得到純化的乙二醇一s-己內酯嵌段共聚物。 從圖3C的SEM照片中可以看到，所合成的水凝膠膜材料表現(xiàn)出蜂窩狀，這些貫穿的孔洞為 導電聚合物提供復合空間。(2) 丙烯酸封端的乙二醇一s-己內酯嵌段共聚物的合成 取36g上述共聚物溶于264ml二氯甲烷，置于500mL圓底燒瓶，在冰浴中冷卻至5'C，用氮氣置換反應瓶三次，獲得無水無氧環(huán)境，從橡皮塞用針筒加入21mL三乙胺和20.3mL丙 烯酰氯(0.25mol)，在5'C下攪拌反應18h，而后室溫下攪拌反應18h。過濾除掉三乙胺鹽酸 鹽，而后在濾液中加入過量的干燥的二乙醚，得到丙烯酸基團封端的乙二醇一s-己內酯嵌段 共聚物。用二氯甲烷溶解，己烷沉淀純化一次。最后置于7(TC真空干燥36h。(3) 交聯(lián)凝膠體系的合成取乙二醇一s-己內酯嵌段共聚物25%的水溶液100mL，用 KOH中和至pH為7，加入5mL過硫酸鉀溶液(25%)混合，置于玻璃培養(yǎng)皿中，置于70°C 烘箱6h，引發(fā)交聯(lián)聚合，加入過量乙醇迅速脫水，再經兩次水溶漲一乙醇脫水循環(huán)，除掉雜9質。最后置于7(TC真空干燥36h。 (4)苯胺原位聚合裁取上述干凝膠8g，室溫浸泡在20mmol/L的苯胺水溶液中45min，用HC1調節(jié)pH為7, 然后將溶漲的凝膠置于50mmol/L三氧化鐵水溶液中，冰浴下磁力攪拌12h。最后經過濾、水 洗、干燥，再經一次去離子水溶脹一脫水循環(huán)，除去剩余雜質，干燥后得到乙二醇一e-己內 酯嵌段共聚物與聚苯胺的納米復合材料。其各項理化性能測試結果見表1。實施例4:乙二醇一S-戊內酯嵌段共聚物凝膠與聚吡咯納米復合材料的合成(1) 乙二醇一S-戊內酯嵌段共聚物的合成在氮氣保護下取40gPEG (數均分子量800)與60gS-戊內酯(0.6mol， MIOO)， 75mg的 辛酸錫加入150ml的三頸圓底燒瓶中。反應混合物在真空，205'C下攪拌反應4h，而后降至 165°C，繼續(xù)攪拌反應2h，最后冷卻至室溫。得到乙二醇一S-戊內酯嵌段共聚物，將產物溶于 二氯乙烷，用無水乙醚沉淀，過濾，干燥，得到純化的乙二醇一S-戊內酯嵌段共聚物。從圖 3D的SEM照片中可以看到，所合成的水凝膠膜材料表現(xiàn)出蜂窩狀，這些貫穿的孔洞為導電 聚合物提供復合空間。(2) 丙烯酸封端的乙二醇一S-戊內酯嵌段共聚物的合成 取39g上述共聚物溶于261ml二氯甲烷，置于500mL圓底燒瓶，在冰浴中冷卻至O'C，用氮氣置換反應瓶三次，獲得無水無氧環(huán)境，從橡皮塞用針筒加入23.4mL二乙胺和18.7mL 丙烯酰氯(0.23mol)，在0"C下攪拌反應14h，而后室溫下攪拌反應14h。過濾除掉三乙胺鹽 酸鹽，而后在濾液中加入過量的干燥的二乙醚，得到丙烯酸基團封端的乙二醇一S-戊內酯嵌 段共聚物。用二氯甲垸溶解，己烷沉淀純化一次。最后置于7(TC真空干燥26h。(3) 交聯(lián)凝膠體系的合成取100ml上述嵌段共聚物25%的水溶液，加入0.2ml 0.3g/mL 的2，2-二甲基—2 —二苯基苯乙酮N-乙烯基吡咯烷酮溶液。至于一玻璃培養(yǎng)皿中，用氬離子 紫外激光燈輻照60s引發(fā)交聯(lián)。加入過量乙醇迅速脫水，再經兩次水溶漲一乙醇脫水循環(huán)， 除掉雜質。置于7(TC真空干燥16h。(4) 吡咯原位聚合裁取8g上述干凝膠，室溫浸泡在30mmol/L的吡咯水溶液中40min，用HC1調節(jié)pH為 6.5，然后將溶漲的凝膠置于45mmol/L三氯化鐵水溶液中，室溫下磁力攪拌14h。最后經過 濾、水洗、干燥，再經一次去離子水溶脹一脫水循環(huán)，除去剩余雜質，干燥后得到乙二醇一S-戊內酯嵌段共聚物與聚吡咯的納米復合材料。其各項理化性能測試結果見表1。實施例5:乙二醇一，丁內酯嵌段共聚物凝膠與聚苯胺納米復合材料的合成(1) 乙二醇一，丁內酯嵌段共聚物的合成在氮氣保護下取50g PEG (數均分子量IOOO)與68.8gy-丁內酯(0.8mol， M86)， 60mg 的辛酸錫加入100ml的三頸圓底燒瓶中。反應混合物在真空，200'C下攪拌反應4h，而后降 至160°C，繼續(xù)攪拌反應2h，最后冷卻至室溫。得到乙二醇一Y-丁內酯嵌段共聚物，將產物 溶于二氯乙烷，用無水乙醚沉淀，過濾，干燥，得到純化的乙二醇一？丁內酯嵌段共聚物。 從圖3E的SEM照片中可以看到，所合成的水凝膠膜材料表現(xiàn)出蜂窩狀，這些貫穿的孔洞為 導電聚合物提供復合空間。(2) 丙烯酸封端的乙二醇一，丁內酯嵌段共聚物的合成取42g上述共聚物溶于258ml 二氯甲烷，置于500mL圓底燒瓶，在冰浴中冷卻至4'C， 用氮氣置換反應瓶三次，獲得無水無氧環(huán)境，從橡皮塞用針筒加入27.8mL三乙胺和14.6mL 丙烯酰氯(0.18mol)，在O'C下攪拌反應16h，而后室溫下攪拌反應16h。過濾除掉二乙胺鹽 酸鹽，而后在濾液中加入過量的干燥的二乙醚，得到丙烯酸基團封端的乙一醇一Y-丁內酯嵌 段共聚物。用二氯甲烷溶解，己烷沉淀純化一次。最后置于75。C真空干燥24h。(3) 交聯(lián)凝膠體系的合成取100ml上述嵌段共聚物18%的水溶液，加入0.4ml 0.3g/mL 的2,2-二甲基一2—二苯基苯乙酮N-乙烯基吡咯垸酮溶液。至于一玻璃培養(yǎng)皿中，用氬離子 紫外激光燈輻照40s引發(fā)交聯(lián)。加入過量乙醇迅速脫水，再經兩次水溶漲一乙醇脫水循環(huán)， 除掉雜質，置于65。C真空干燥20h。(4) 吡咯原位聚合裁取10g上述干凝膠，室溫浸泡在50mmol/L的吡咯水溶液中60min，用HC1調節(jié)pH為 7，然后將溶漲的凝膠置于50mmol/L過硫酸銨水溶液屮，室溫下磁力攪拌16h。最后經過濾、 水洗、干燥，再經一次去離子水溶脹一脫水循環(huán)，除去剩余雜質，干燥后得到乙二醇一y-丁 內酯嵌段共聚物與聚吡咯的納米復合材料。其各項理化性能測試結果見表1。表l理化性能測試結果實施例PEG 分子量羥基酸嵌段共聚物 分子量交聯(lián)后 凝膠外觀凝膠吸 水倍數生理鹽水吸 水倍數復合材料完全 降解時間(天)1200乳酸900透明38080452400乙交酯1080透明25060103600e-己內酯1120半透明500135204800s-戊內酯1500透明320703051000Y-丁內酯1680半透明4601008
權利要求
1. 具生物活性水凝膠-導電聚合物納米復合材料，其特征在于為乙二醇-羥基酸嵌段共聚物與聚吡咯或聚苯胺的復合材料，按質量百分比，導電聚合物聚吡咯或聚苯胺占復合材料總質量的7％～50％。
2. 如權利要求1所述的具生物活性水凝膠一導電聚合物納米復合材料，其特征在于所述 的羥基酸為乳酸、乙交酯、丁內酯、戊內酯或己內酯。
3. 如權利要求l所述的具生物活性水凝膠一導電聚合物納米復合材料的合成方法，其特 征在于包括以下步驟-1) 乙二醇一羥基酸嵌段共聚物的合成在氮氣保護下取聚乙二醇與羥基酸混合，羥基酸與PEG的摩爾比為2 10，按質量百分 比，再加入總體系的0.05% 0.1%的辛酸錫催化劑，抽真空，升溫至190 21(TC攪拌，降至 150 17(TC繼續(xù)攪拌反應，冷卻至室溫，得到乙二醇—羥基酸嵌段共聚物，將產物溶于二氯 乙烷，用無水乙醚沉淀，過濾，干燥，得到純化的乙二醇一羥基酸嵌段共聚物；2) 丙烯酸封端的乙二醇—羥基酸嵌段共聚物的合成取上述純化的乙二醇—羥基酸嵌段共聚物溶于二氯甲烷，按質量百分比，濃度為10% 14%，在冰浴中冷卻至0 5'C，按摩爾比，在無水無氧條件下加入濃度為0.5 0.83mol的丙 烯酰氯和濃度為0.33 0.67mol的三乙胺，在0 5。C下攪拌反應10 18h，而后室溫下攪拌反 應12 18h，過濾除掉三乙胺鹽酸鹽，在濾液中加入過量的干燥的二乙醚，得到丙烯酸基團 封端的乙二醇一羥基酸嵌段共聚物，將丙烯酸基團封端的乙二醇一羥基酸嵌段共聚物用二氯 甲烷溶解，己烷沉淀純化，干燥；3) 交聯(lián)凝膠的合成將上述丙烯酸基團封端的乙二醇一羥基酸嵌段共聚物溶于水中，采用光引發(fā)交聯(lián)或自由基交聯(lián)的方法得到凝膠；4) 吡咯或苯胺單體原位聚合將步驟3)得到的凝膠烘干，浸泡在pH為3 7、單體濃度為5 50mmol/L的吡咯或苯 胺鹽酸水溶液中溶漲，然后將經單體溶液溶漲的凝膠置于引發(fā)劑溶液中，冰浴 室溫下攪拌， 單體在凝膠交聯(lián)網絡體系中聚合，形成互穿網絡體系，經過濾、水洗、干燥，再經水溶脹-乙醇脫水循環(huán)，除去雜質，干燥后得到乙二醇一羥基酸嵌段共聚物與聚吡咯或聚苯胺的納米 復合材料。
4. 如權利要求3所述的具生物活性水凝膠一導電聚合物納米復合材料的合成方法，其特 征在于所述聚乙二醇的分子量為200 1000。
5. 如權利要求3所述的具生物活性水凝膠—導電聚合物納米復合材料的合成方法，其特 征在于在步驟3)中，所述的引發(fā)劑為過硫酸銨、過硫酸鉀或過硫酸銨一亞硫酸鈉的18% 25%水溶液。
6. 如權利要求5所述的具生物活性水凝膠一導電聚合物納米復合材料的合成方法，其特 征在于過硫酸銨和亞硫酸鈉的摩爾比為1:1。
7. 如權利要求3所述的具生物活性水凝膠—導電聚合物納米復合材料的合成方法，其特 征在于所述的光引發(fā)交聯(lián)為取上述丙烯酸基團封端的乙二醇一羥基酸嵌段共聚物配成按質量 百分比濃度為18% 25%的丙烯酸基團封端的乙二醇一羥基酸嵌段共聚物的水溶液八，將光 引發(fā)劑2,2-二甲基一2_二苯基苯乙酮溶于N-乙烯基吡咯烷酮配成0.3g/mL的溶液B，將溶 液A和溶液B按體積比為1000 : 2 5混合，用光輻射20 60s引發(fā)交聯(lián)，加入過量乙醇脫水， 再經水溶漲-乙醇脫水循環(huán)，除掉雜質，最后干燥；
8. 如權利要求3所述的具生物活性水凝膠—導電聚合物納米復合材料的合成方法，其特 征在于所述的自由基交聯(lián)為取丙烯酸基團封端的乙二醇—羥基酸嵌段共聚物配成按質量百分 比濃度為18% 25%的丙烯酸基團封端的乙二醇一羥基酸嵌段共聚物水溶液，用KOH中和 至pH為6 7，加入引發(fā)劑溶液混合，混合后共聚物與引發(fā)劑的質量百分比為100: 1 5，置 于70 90'C烘箱中，引發(fā)交聯(lián)聚合，加入過量乙醇迅速脫水，再經水溶漲-乙醇脫水循環(huán)，除 掉雜質，最后干燥；
9. 如權利要求3所述的具生物活性水凝膠一導電聚合物納米復合材料的合成方法，其特 征在于在步驟4)中，所述的引發(fā)劑為過硫酸銨或三氯化鐵。
10. 如權利要求3所述的具生物活性水凝膠—導電聚合物納米復合材料的合成方法，其 特征在于按摩爾比，引發(fā)劑濃度單體濃度=1 3 : 1。
全文摘要
具生物活性水凝膠—導電聚合物納米復合材料及合成方法，涉及一種生物活性材料，首先將聚乙二醇與羥基酸在辛酸錫催化下合成得到乙二醇—羥基酸嵌段共聚物；共聚物與丙烯酰氯和三乙胺反應后得到丙烯酸基團封端的乙二醇—羥基酸嵌段共聚物；將上述共聚物溶于水中，采用光引發(fā)交聯(lián)或自由基交聯(lián)的方法得到凝膠；最后將凝膠經吡咯或苯胺單體溶液溶漲，并在引發(fā)劑作用下聚合得到乙二醇—羥基酸嵌段共聚物與聚吡咯或聚苯胺的納米復合材料。將PEG通過與羥基酸共聚，賦予凝膠體系生物可降解性；且水凝膠膜材料蜂窩狀的孔洞為導電聚合物提供復合空間；而聚吡咯、聚苯胺所具有的生物活性，與水凝膠復合后可賦予生物活性，同時對凝膠體系有納米增強作用。
文檔編號C08L79/04GK101280094SQ20081007114
公開日2008年10月8日 申請日期2008年5月27日 優(yōu)先權日2008年5月27日
發(fā)明者戴李宗, 波 瞿, 許一婷, 鄧遠名, 馬瑩瑩 申請人:廈門大學