專利名稱：一種溫度響應(yīng)性水溶性非離子型聚氨基酸及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有溫度響應(yīng)性的水溶性非離子型聚氨基酸及其制備方法，屬于高分子生物材料及其制備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
聚氨基酸是一種具有良好生物相容性和生物降解性的高分子生物材料，在生物材料領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。普通的水溶性聚氨基酸(如聚賴氨酸、聚天冬氨酸和聚谷氨酸)為聚電解質(zhì)，在特定的PH范圍內(nèi)才具有水溶性，而且由于其帶電荷，會與體內(nèi)的生物大分子相互作用而聚集，因而實(shí)際應(yīng)用方面具有局限性。水溶性非離子型聚氨基酸在保留聚氨基酸的生物特性基礎(chǔ)上能夠克服這些難題，然而所有長鏈的(大于25個(gè)段)非離子聚氨基酸(天然存在的氨基酸)基本上是非水溶性的。目前已經(jīng)有幾個(gè)課題組在這方面有很重要的工作，包括1999-2010年在J. Am. Chem. Soc.上發(fā)表了關(guān)于水溶性聚氨基酸的文章，利用賴氨酸側(cè)鏈上的氨基和帶有NHS基團(tuán)的短鏈聚乙二醇和糖類分子縮合，得到了側(cè)鏈修飾的賴氨酸，然后制成NCA，并用過渡金屬催化劑引發(fā)聚合，得到了水溶性的非離子聚氨基酸。 然而這些聚氨基酸不具有任何對外界環(huán)境的刺激響應(yīng)性。而傳統(tǒng)的智能響應(yīng)性高分子，在生物分離、藥物控制釋放方面有很大的用途，但是其生物相容性和生物可降解性是一個(gè)難題。因此如果通過化學(xué)合成的方法將刺激響應(yīng)官能團(tuán)與天然氨基酸結(jié)合起來，制備具有溫度響應(yīng)性的水溶性非離子型聚氨基酸將是高分子領(lǐng)域的一個(gè)突破。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有溫度響應(yīng)性的水溶性非離子型聚氨基酸及其制備方法。本發(fā)明提供的水溶性非離子型聚氨基酸，如式(I)
權(quán)利要求
1. 一種式(I)所示聚氨基酸
2.權(quán)利要求1所述水溶性非離子型聚氨基酸的制備方法，包括如下步驟(1)谷氨酸或天冬氨酸和聚乙二醇單甲醚在酸性催化劑下進(jìn)行反應(yīng)得到側(cè)鏈帶聚乙二醇的氨基酸化合物；(2)所述側(cè)鏈帶聚乙二醇的氨基酸化合物與三光氣進(jìn)行反應(yīng)得到N-羧基-環(huán)內(nèi)酸酐化合物；(3)所述N-羧基-環(huán)內(nèi)酸酐化合物在引發(fā)劑的作用下進(jìn)行聚合反應(yīng)即得所述水溶性非離子型聚氨基酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于步驟(1)所述聚乙二醇單甲醚為乙二醇單甲醚、二乙二醇單甲醚或三乙二醇單甲醚。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的制備方法，其特征在于步驟(1)所述酸性催化劑為濃硫酸、無水氯化氫或三甲基氯硅烷。
5.根據(jù)權(quán)利要求2-4中任一所述的制備方法，其特征在于步驟(1)中，所述谷氨酸或天冬氨酸與所述聚乙二醇單甲醚的質(zhì)量份數(shù)比為1 G-8)；所述谷氨酸或天冬氨酸與所述酸性催化劑的質(zhì)量份數(shù)比為1 (0.5-2)；所述反應(yīng)的溫度為20°C-30°C;所述反應(yīng)的時(shí)間為8小時(shí)-48小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2-5中任一所述的制備方法，其特征在于步驟( 所述側(cè)鏈帶聚乙二醇的氨基酸化合物與所述三光氣的摩爾份數(shù)比為1 (0. 30-0. 50)；步驟( 所述反應(yīng)在惰性氣體下進(jìn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求2-6中任一所述的制備方法，其特征在于步驟( 所述反應(yīng)的溶劑為四氫呋喃、乙酸乙酯或二氯甲烷；步驟(2)所述反應(yīng)的溫度為35°C -55°C ；步驟(2)所述反應(yīng)的時(shí)間為4小時(shí)-6小時(shí)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2-7中任一所述的制備方法，其特征在于步驟(3)所述引發(fā)劑為伯胺、仲胺、叔胺、六甲基二硅胺或1，5-環(huán)辛二烯-1，2-二(二乙基膦基)乙烷-鎳(零價(jià)) 絡(luò)合物或1，5-環(huán)辛二烯-二聯(lián)吡啶-鎳(零價(jià))絡(luò)合物；步驟( 所述聚合反應(yīng)的溶劑為二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、四氫呋喃或二氧六環(huán)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2-8中任一所述的制備方法，其特征在于步驟(3)所述聚合反應(yīng)中， 所述引發(fā)劑和所述N-羧基-環(huán)內(nèi)酸酐化合物的摩爾份數(shù)比為1 (50-200)。
10.根據(jù)權(quán)利要求2-9中任一所述的制備方法，其特征在于步驟(3)所述聚合反應(yīng)的溫度為20°C -50°C ；步驟(3)所述聚合反應(yīng)的時(shí)間為M小時(shí)-36小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種水溶性非離子型聚氨基酸及其制備方法。所述水溶性非離子型聚氨基酸的結(jié)構(gòu)式如式(I)所示，其中，x為1或2，m為1、2或3，n為30-500之間的數(shù)。本發(fā)明提供的所述聚氨基酸的制備方法包括如下步驟(1)谷氨酸或天冬氨酸和聚乙二醇單甲醚在酸性催化劑下進(jìn)行反應(yīng)得到側(cè)鏈帶聚乙二醇的氨基酸化合物；(2)所述側(cè)鏈帶聚乙二醇的氨基酸化合物與三光氣進(jìn)行反應(yīng)得到N-羧基-環(huán)內(nèi)酸酐化合物；(3)所述N-羧基-環(huán)內(nèi)酸酐化合物在引發(fā)劑的作用下進(jìn)行聚合反應(yīng)即得所述水溶性非離子型聚氨基酸。本發(fā)明提供的制備方法的原料來源廣泛，成本低廉，合成方法簡單易行；本發(fā)明提供的水溶性非離子聚氨基酸在控制釋放、生物傳感器等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號C08G69/40GK102167819SQ20111006457
公開日2011年8月31日 申請日期2011年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月17日
發(fā)明者李志波, 陳重一 申請人:中國科學(xué)院化學(xué)研究所