功能性可吸收聚醚酯嵌段共聚物的合成及凝膠化行為研究.pdf

1、聚乙二醇(PEG)、聚(環(huán)氧乙烷-環(huán)氧丙烷-環(huán)氧乙烷)(PEO-PPO-PEO)是一類(lèi)分子鏈柔軟、親水性好、無(wú)毒、生物安全性好，分子量在20000以下可以通過(guò)腎臟濾出的聚醚。它們常與疏水性可降解聚酯(如PLA、PCL、PGA和PLGA等)形成兩親性聚醚酯嵌段共聚物或多嵌段共聚物。這些共聚物具備優(yōu)異的自組裝性能，在低濃度水溶液中可自組裝成膠束，而在高濃度水溶液中可形成水凝膠，或者在聚醚酯端基引入可交聯(lián)的基團(tuán)通過(guò)化學(xué)交聯(lián)形成水凝膠。這類(lèi)水凝

2、膠常應(yīng)用于傷口治療、藥物控制釋放和組織工程支架。但目前聚醚酯水凝膠存在一些問(wèn)題：化學(xué)交聯(lián)聚醚酯水凝膠，由于引入交聯(lián)劑，導(dǎo)致其生物安全性能及降解性的下降，其應(yīng)用受到局限：而物理交聯(lián)聚醚酯水凝膠，力學(xué)性能普遍較差，且缺乏功能性基團(tuán)，難以對(duì)這類(lèi)水凝膠直接進(jìn)行生物學(xué)修飾。在智能性方面，主要為溫敏性，缺乏其他敏感性。 基于以上考慮，本論文設(shè)計(jì)合成兩類(lèi)可吸收的聚醚酯嵌段共聚物，通過(guò)研究它們?cè)谒芤褐械淖越M裝行為，探討這類(lèi)共聚物凝膠化的機(jī)制，

3、最終建立其組成結(jié)構(gòu)與凝膠性能之間的關(guān)系。 (1)PLA-(L-Asp-alt--DiM)<,x>-PLA嵌段共聚物首先合成出親水鏈段含側(cè)氨基的PLA-(L-Asp-alt-Diol)<,x>-PLA系列兩親性嵌段共聚物：并且采用納米沉淀技術(shù)制備了該系列共聚物的膠束溶液：采用動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)、芘熒光探針技術(shù)、透射電鏡技術(shù)等分別考察了共聚物組成結(jié)構(gòu)、聚合物溶液的濃度、介質(zhì)溫度和pH值等因素對(duì)共聚物膠束化行為的影響。 結(jié)果表明：

4、當(dāng)親水性的預(yù)聚物鏈段(L-Asp-alt-Diol)<,x>、長(zhǎng)度相當(dāng)時(shí)，共聚物膠束粒徑隨著疏水鏈段PLA長(zhǎng)度增加而增大；當(dāng)PLA鏈段長(zhǎng)度相當(dāng)時(shí)，(L-Asp-alt-Diol)<,x>?；駾iol分子量越大，膠束的粒徑越小。預(yù)聚物中所采用的Diol分子量越小，形成的膠束親水外殼層所含氨基越多，這將有利于對(duì)膠束表面做進(jìn)一步功能修飾。 研究還發(fā)現(xiàn)，預(yù)聚物中Diol采用PEG2000時(shí)，所合成的PLA-(L-Asp-alt-PEG2

5、000)<,x>-PLA共聚物在一定的條件下具有凝膠化的性能。而Diol分子量在62～600時(shí)難以凝膠化。 (2)PTMC-F127-PTMC系列共聚物F127是常用的一種具備熱響應(yīng)特性的兩親性聚醚嵌段共聚物，在一定的條件下可通過(guò)自組裝形成物理交聯(lián)水凝膠，這種水凝膠主要缺陷是力學(xué)性能較差，在體內(nèi)很短時(shí)間即崩解。為提高這類(lèi)水凝膠的穩(wěn)定性和力學(xué)強(qiáng)度，論文采用短鏈聚三亞甲基碳酸酯(PTMC)對(duì)F1272生行疏水改性，合成出PTMC-F

6、127-PTMC系列嵌段共聚物，通過(guò)<'1>H NMR、IR、GPC及DSC對(duì)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)進(jìn)行了確證，并研究了這種嵌段共聚物在溶液中的自組裝行為。 <'1>H NMR、IR、GPC結(jié)果顯示，以F127為大分子引發(fā)劑，Sn(Oct)<,2>為催化劑，引發(fā)TMC單體的聚合，成功合成出系列組成和結(jié)構(gòu)的PTMC-F127-PTMC嵌段共聚物。共聚物的分子量隨著TMC/F127摩爾投料比的增加而增大。DSC結(jié)果顯示，PTMC嵌段的引入，影響了

7、F127嵌段的結(jié)晶，使其熔融溫度下降。 采用芘熒光探針技術(shù)研究了PTMC-F127-PTMC共聚物在稀溶液中的臨界聚集濃度(CAC)，結(jié)果顯示：PTMC的引入使其CAC從F127的10<'-1>mg/ml下降到10<'-3>mg/ml。動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)測(cè)試表明：當(dāng)PTMC嵌段較短時(shí)(PTMC<,3-5>-F127-PTMC<,3-5>)時(shí)，在稀溶液中所形成的聚集體粒徑與單純F127分子形成的粒子粒徑相近(小于20nm)，且其粒徑分

8、布較寬；而當(dāng)PTMC鏈段聚合度較長(zhǎng)時(shí)(PTMC<,11-18>-F127-PTMC<,11-18>)時(shí)，共聚物所形成的聚集體粒徑增加到100～200nm，且其粒徑分布較窄。<'1>H NMR證明它是一種由PPO和PTMC嵌段形成的多個(gè)疏水微相區(qū)為內(nèi)核，PEO親水相為外殼的聚集體微結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步的研究還證實(shí)，這種多聚體具有溫敏特性，不同溫度下的<'1>H NMR證明其溫敏性是由PPO嵌段的溶解性與溫度的依賴(lài)關(guān)系所致。 采用試管反轉(zhuǎn)的

9、方法研究了F127和PTMC-F127-PTMC系列共聚物凝膠化相圖，當(dāng)PTMC嵌段較短(PTMC<,3-5>-F127-PTMC<,3-5>)時(shí)，與F127類(lèi)似，共聚物具有溶膠-凝膠-溶膠轉(zhuǎn)變的特性，其最低臨界凝膠化濃度約為16﹪，其凝膠化溫度在～36℃范圍；而當(dāng)PTMC鏈段聚合度較長(zhǎng)(PTMC<,11-18>-F127-PTMC<,11-18>)時(shí)，共聚物只有溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變特性，其最低臨界凝膠化濃度約為4﹪，其凝膠化溫度在～30℃范

10、圍。 采用高級(jí)旋轉(zhuǎn)流變儀對(duì)F127和PTMC-F127-PTMC系列共聚物形成的水凝膠的流變性能進(jìn)行研究，結(jié)果顯示： PTMC-F127-PTMC系列共聚物可形成比F127更穩(wěn)定的水凝膠，其力學(xué)性能優(yōu)于F127水凝膠。 因此，PTMC-F127-PTMC嵌段共聚物在低溫溶于水，在接近體溫時(shí)由于物理纏結(jié)形成水凝膠，這非常有利于在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。PTMC嵌段的引入，不僅增加了這種凝膠的穩(wěn)定性和力學(xué)強(qiáng)度，同時(shí)也保留了它的溫敏特