[发明专利]具有生物相容性的超支化聚磷酸酯及其合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种高分子材料技术领域的材料及其制备方法，具体是一种 具有生物相容性的超支化聚磷酸酯及其合成方法。

背景技术

聚磷酸酯是一类新型的生物材料，已引起人们广泛的关注。由于其结构类似 于生物体内核酸和磷壁质酸等天然含磷聚合物，生物相容性和生物降解性良好， 具有较强的细胞亲饮能力和细胞膜的通透能力，而且其结构可变性大，已应用于 生物医用领域，特别是基因工程和神经导管修复等方面。Leong小组在该领域做 了很多有益的探索性工作，研究发现在聚合物中引入聚磷酸酯可以有效的改善材 料的物理机械性能，提高聚合物的亲水性和降解性能，而且可以使基因免于核酸 酶的降解，得到缓慢释放，提高了基因的表达效率(见《Journal of Polymer Science Part A：Polymer Chemistry》，1996，V34，P621；《Journal of American Chemical Society》，2001，V123，P9480)。可见聚磷酸酯将会是一类非常有前 途的生物医用高分子材料。

迄今为止，聚磷酸酯的合成方法主要包括缩聚、开环和酶催化反应等几种类 型。由于缩聚反应不仅需除去反应过程中不断产生的小分子化合物，而且对单体 投料比要求严格，因而利用缩聚方法合成高分子量的聚合物较为困难。酶催化反 应对反应条件要求苛刻，体系中的微量水分会对聚合反应产生巨大影响，很难得 到结构可控的高分子量聚合物。开环聚合可有效地避免这些不利因素，可方便得 到高分子量的聚磷酸酯，而且通过调节引发剂与单体的投料比，可以得到结构和 分子量可控的聚合物。Wang和Iwasaki等人分别利用开环聚合合成了一系列新 型聚磷酸酯(见《Biomacromolecules》，2006，V7，P1433；《Macromolecules》， 2007，V40，P8136；《Macromolecules》，2006，V39，P473；《Biomacromolecules》， 2009，V10，P66)。但开环聚合反应中残留在聚合物中的金属催化剂一旦不能完 全除尽，其潜在的毒性也会限制该聚合物在生物医用领域的应用。

近年来，具有生物相容性且可生物降解的超支化聚合物引起了人们广泛的关 注。超支化聚合物具有传统线性聚合物所没有的结构特点和优势，如具有准球形 分子结构、含有大量末端官能团和内部空穴、具有低粘度和高流变性等特性，且 合成相对简单。因此，利用超支化聚合物开发功能性材料具有广阔的前景。此外， 通过功能性基团引入超支化聚合物的结构单元，可以大大拓展其应用领域，例如 用于药物输送和靶向控制释放、基因治疗和转染以及生物组织工程等。通过现有 文献检索发现，利用具有自引发基团的环状磷酸酯开环聚合制备超支化聚磷酸酯 的合成方法还未见报道。同样，在无催化剂的情况下进行环状磷酸酯开环聚合也 尚未见报道。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种具有生物相容性的超支化聚 磷酸酯及其合成方法，利用AB型环状磷酸酯单体，经自缩合开环聚合反应，一 步制得末端为羟基的亲水性超支化聚磷酸酯。本发明涉及的超支化聚磷酸酯合成 简便，无需任何催化剂，所得产物纯净，是一种绿色的合成方法；聚合反应得到 的超支化聚磷酸酯具有生物相容性，且可生物降解，其大量的末端羟基可供进一 步修饰改性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及具有生物相容性超支化聚磷酸酯的化学式如下：

其中：R＝-CH₂CH₂-、-CH₂CH₂CH₂CH₂-或-CH₂CH₂OCH₂CH₂-。

所述的具有生物相容性的超支化聚磷酸酯为淡黄色到黄色的粘稠液体，分子 量为2200～5000，分子量分布指数为2.50～4.10，其玻璃化转变温度T_g和热分 解温度T_d分别为-38.2℃～-38.6℃和318℃～322℃。

本发明涉及具有生物相容性的超支化聚磷酸酯的制备方法包括：

第一步、将AB型环状磷酸酯单体置于20℃～60℃温度下进行本体聚合反应 后溶解于水、甲醇、乙醇、N，N-二甲基甲酰胺或二甲基亚砜中；