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1、pH响应性聚膦腈水凝胶的制备与表征V0I.3l2010年2月高等学校化学CHEMICALJOURNALOFCHINESEUNIVERSITIESNo.2413～417pH响应性聚膦腈水凝胶的制备与表征洪挺,刘志玲,周圆圆,蔡晴,金目光(北京市新型高分子材料制备与加工重点实验室,北京化工大学材料科学与工程学院,北京100029)摘要以Ⅳ,Ⅳ一二甲基乙二胺为阳离子型取代基,甲基丙烯酸羟乙酯或烯丙胺为共取代基,制备了同时带有pH响应性侧基和不饱和双键侧基的聚膦腈.该聚合物的结构和组成经HNMR和FTIR确认后,通过自由
2、基引发交联得到聚膦腈凝胶.凝胶在不同介质中的吸水率测试结果表明,该阳离子型聚膦腈水凝胶的溶胀行为受聚合物侧基组成,介质pH,离子强度和阴离子价态影响显着,有望与葡萄糖氧化酶结合后实现对胰岛素的葡萄糖响应释放.关键词聚膦腈;水凝胶;pH响应性中图分类号0631;0657.3文献标识码A文章编号0251-0790(2010)02--0413-05对于长效药物控释制剂,通常希望能将血药浓度稳定地保持在治疗浓度和中毒浓度之间,理想状态是要求药物能按零级动力学从制剂中线性释放.但对于胰岛素的给药,则更需要其能在适当的时间(
3、如进食后)给予准确的剂量以保证正常的血糖浓度.因此,能够根据实际需要自动作出反应的智能型药物控释体系是目前高分子药物载体研究的热点¨J.胰岛素的葡萄糖响应释放,可以通过将葡萄糖酶和胰岛素共包埋在pH响应性高分子水凝胶中实现,具体原理是利用葡萄糖酶将葡萄糖氧化成葡萄糖酸,pH的下降使凝胶吸水膨胀,从而释放出所包埋的胰岛素J.依据这种设计思想,采用聚阳离子,主要是甲基丙烯酸(Ⅳ,Ⅳ一二乙基)氨乙酯和甲基丙烯酸羟乙(丙)酯的共聚物,可以制备水凝胶膜进行胰岛素的控制释放J.如果采用丙烯酸共聚物聚阴离子,则通常将葡萄糖氧化
4、酶固定在多孔水凝胶膜中,制成仓贮式胰岛素释放体系,该水凝胶在pH=7时溶胀,葡萄糖氧化酶将葡萄糖氧化成葡萄糖酸,pH下降导致凝胶塌陷,孔径变大,从而促使胰岛素从孔中扩散释放J.但这些聚合物都是不可降解的,以植人体内的方式进行胰岛素的释放,需在药物释放完毕后二次手术取出.聚膦腈是氮,磷原子以交替的单键和双键构成主链,有机基团作为侧基的高分子,改变侧基的种类和比例,可使其具有良好的生物降解性和生物相容性,作为一类药物控释材料具有明显的优越性,已引起人们的兴趣.虽然聚膦腈微球已用于胰岛素的控制释放,但尚未见用聚膦腈水凝
5、胶实现胰岛素的葡萄糖响应释放的研究报道.Allcock等¨曾合成了能在碱性条件下发生响应的侧链带有羧基基团的聚膦腈,利用二价阳离子交联形成了水凝胶,研究了对大分子药物的控制释放和电化学响应性.但在酸性条件下发生响应的聚膦腈水凝胶未见报道.本文通过在聚膦腈的侧链上引入含有叔氨基团及带有双键的两种有机基团,利用自由基引发交联制备了一种pH响应性聚膦腈水凝胶.该水凝胶能在酸I生条件下溶胀,可结合葡萄糖氧化酶用于对胰岛素的葡萄糖响应释放研究.1实验部分1.1试剂和仪器六氯环三磷腈,宁波博源新材料技术有限公司,使用前用干燥
6、正庚烷重结晶后,在50℃下减压升华;N,Ⅳ-二甲基乙二胺(DMAEA),99%,上海嘉辰化工有限公司,以CaH为干燥剂,回流干燥后蒸出;甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)(98%,天津市化学试剂研究所)和烯丙基胺(99%,山东邹平矿业总公收稿日期:2009-04-21.基金项目:国家自然科学基金(批准号:50873012)资助.联系人简介:蔡晴,女,博士,副教授,主要从事生物医用高分子研究.E-mail:caiqing@mail.buct.edu.CB414高等学校化学V0】.31司)分别采用KHCO和CaH:浸泡3d
7、后,减压蒸出;四氢呋喃(THF),分析纯,北京化工厂,经金属钠回流干燥后蒸出;吡啶,分析纯,广东汕头市西陇化工厂,以CaH:为干燥剂,回流干燥后蒸出;偶氮二异丁氰(AIBN),分析纯,北京试剂公司,用无水乙醇重结晶.其它试剂均为分析纯,按常规方法干燥,蒸馏.德国Broker公司AV600型核磁共振仪(NMR),以DO为溶剂;Nicolet公司Nexus~70型傅里叶红外光谱仪(FrIR).1.2聚二氯磷腈的合成参照文献[17]方法,将六氯环三磷腈真空封管后于260℃熔融开环聚合48h后取出,依次经热石油醚洗涤,苯
8、溶解,G:砂芯漏斗过滤,正庚烷沉淀,获得聚二磷腈,经真空干燥至恒重.1.3DMAEA和烯丙胺共取代聚膦腈(PolymerA)的合成将聚二氯磷腈(PNC1,0.014too1)溶于100mL干燥THF中,置于冰水浴中,于搅拌下向其中缓慢滴加溶有过量DMAEA和吡啶(摩尔比1:1.2)的THF溶液(100mL).室温反应5d后,再加入溶有一定量烯丙胺和吡啶(摩尔比1:1.2)
