[发明专利]可点击的温度/pH-敏感性微凝胶

说明书

技术领域

本发明属于高分子合成化学领域，具体涉及在水相中自由基引发聚合生成温度/pH-敏感性并且具有可点击性(clickable)的高分子微凝胶，便于微凝胶的多官能化，在靶向药物释放，生物/化学传感器，多功能薄膜等方面有潜在应用价值。

背景技术

高分子微水凝胶(microgel)或者水凝胶微粒(hydrogelmicroparticles)是一种纳米到微米级的水溶胀的交联高分子微粒。早在1935年Staudinger等就合成了基于苯乙烯的高分子微凝胶，此时的溶胀剂为苯或者甲苯等有机溶剂，可称之为有机微凝胶(organo-microgel)。(Staudinger，H.et al.Ber.1935，67，1164)1949年Baker首先提出了微凝胶(microgel)这个术语，特别强调了是在微米尺度上的颗粒内部为高分子交联结构，把微凝胶和常见的体型高分子凝胶在概念上进行了区分。(Baker，W.O.Ind.Eng.Chem.1949，41，511)另一方面，Heskins和Guillet发现了N-烃基丙烯酰胺，特别是N-异丙基丙烯酰胺(N-isopropylacrylamide，NIPAm)，可以聚合形成温度敏感性聚合物：当溶剂(如水)温度升高到最低临界共溶温度(lowest criticalsolution temperature，LCST)的时候，在常温时溶解的聚N-异丙基丙烯酰胺(poly(N-isopropylacrylamide)，pNIPAm)会从水中沉淀出来。(Heskins，M.；Guillet，J.E.J.Macromol.Sci.Chem.1968，A2，1441)1986年Pelton等利用pNIPAm的温敏特性首次合成了pNIPAm的微水凝胶。(Pelton，R.H.et al.Colloid Surf.1986，120，247)随后，一系列基于NIPAm的共聚物微水凝胶，比如丙烯酸(acrylic acid，AAc)等被开发出来，AAc的引入增加了聚合物的pH和离子强度敏感性。(Snowden，M.J.et al.J.Chem.Soc.，Faraday Trans.1996，92，5013)然而，带有官能团侧链的单体毕竟是有限的，不能随心所欲的将官能团，特别是巯基(-SH)，通过聚合进入微水凝胶。点击化学(click chemistry)是于2001年由Sharpless等提出的，(Kolb，H.C.；Finn，M.G.；Sharples，K.B.Angew.Chem.Int.Ed.2001，40，2004)由于其高反应特异性(specificity)，高产率(yield)，很少或者无副产物(by-product)，能耐受水和氧气的存在，目前越来越受重视。(Sharpless K.B.et al.，Angew.Chem.Int.Ed.2002，41，2596)到目前为止，尚无将点击化学和基于NIPAm的高分子微水凝胶相结合的报道，本专利将通过把点击化学引入微水凝胶为同步多官能化创造有利的反应环境。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可点击的(clickable)温度-/pH-敏感性的高分子微水凝胶，并作为高分子多官能化修饰的手段。为了实现高分子微水凝胶的点击化，本发明使用如下化合物进行共聚合：第一，温度敏感性单体：N-异丙基丙烯酰胺(NIPAm)；第二，pH-敏感性单体：丙烯酸(AAc)；第三，可点击单体：环氧丙基甲基丙烯酸酯(glycidylmethacrylate，GMA)+叠氮化钠(NaN₃)，或者，炔丙基丙烯酸酯(propargylacrylate，PA)；第四，交联剂：N，N’-亚甲基双丙烯酰胺(N，N’-methylenebisacrylamide，BIS)。

温度敏感性单体的通式如下：

其中R₁为氢或者甲基；R₂为烃基，特别是异丙基，乙基；R₃为氢或者甲基，乙基；当然R₂，R₃也可以成环，比如吡咯烷酮(pyrrolidone)等。

酸性pH-敏感性单体的通式如下：

其中R’为氢或者甲基；

吡啶型碱性pH-敏感性单体的通式如下：

其中R’为氢或者甲基，R”为氢或者烃基，如甲基，乙基等。

烯丙基铵盐型碱性pH-敏感性单体的通式如下：