[发明专利]一种pH响应性阳离子纳米凝胶的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子化学材料技术领域，涉及一种纳米凝胶的制备方法，特别是涉及一种由疏水性单体合成的，具有pH响应性的阳离子纳米凝胶的制备方法。

背景技术

pH响应性微凝胶是指随环境pH值的变化而发生自身体积溶胀或收缩，且各种性能也发生响应变化的一类微凝胶，其在药物分离、释放、催化剂载体以及组织工程等方面有很大的应用潜力。

按分子链中所含有可离子化的弱酸性或弱碱性基团，pH响应性微凝胶可分为阴离子型和阳离子型。通常阴离子型微凝胶表面分布有一定的羧基、磺酸基等基团，阳离子型微凝胶则分布有氨基、吡啶等基团。目前制备阳离子型微凝胶的单体主要包括亲水性与疏水性两类。亲水性单体一般采用溶液聚合或反相乳液聚合的方法制备微凝胶，而此两种方法由于分别存在单体浓度低、所需乳化剂量较大的缺点，使得此类微凝胶的应用范围受限。疏水性单体不溶于水，而溶于大部分有机溶剂，其采用乳液聚合法制备得到的微凝胶在水中溶胀并不溶解，使得以此为基的微凝胶应用范围非常广泛，如可用于负载非水溶性药物，另外此类微凝胶与金属纳米粒子的复合体系同时可作为以水或油性溶剂为分散介质等化学反应的高效催化剂。

孙桂香等[孙桂香, 张明祖, 许杨, 等, pH响应性阳离子型微凝胶的制备及性质研究. 化学学报, 2009, 67(14): 1685-1690.]以亲水性的甲基丙烯酸-(N,N-二甲氨基)乙酯(DMAEMA)与疏水性的乙酸乙酯(EA)为单体，二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)为交联剂，采用半连续乳液聚合法制备了P(DMAEMA-co-EA)微凝胶。该工艺中所使用的阳离子单体DMAEMA只占单体总摩尔数的25%，制得的微凝胶pH响应性相对较弱，而且此微凝胶颗粒表面的电荷密度较小，从而限制了其应用范围。

Armes等[Dupin D, Fujii S, Armes S P. Langmuir, 2006, 22(7): 3381–3387.]通过乳液聚合法，以2-乙烯基吡啶(2VP)为单体制备了粒径分布较宽的P2VP微凝胶。此课题组还以甲基丙烯酸-(N,N-二乙氨基)乙酯(DEA)、2-(二异丙基氨基)甲基丙烯酸乙酯(DPA)为单体，聚丙二醇二甲基丙烯酸酯(PPGDA)为交联剂，制备了一系列PDEA和PDPA微凝胶[Amalvy J I, Wanless E J, Li Y, Michailidou V, Armes S P, Langmuir, 2004, 20: 8992–8999]。该聚合工艺首先将乳化剂、大分子稳定剂及水加入到反应器中搅拌制备水相溶液，再将单体及交联剂混合液一次性加入水相溶液中，通氮并搅拌30min后升温至70℃，将引发剂水溶液一次性加入到以上体系中，反应持续16～20h，得到微凝胶分散液。该研究制备的微凝胶粒径较大，粒径范围250～700nm，而且采用价格昂贵且难以获得的大分子交联剂PPGDA(相对分子量757)，并明确指出相对分子量低的EGDMA不可以作为此聚合反应的交联剂，因为在制备微凝胶的过程中会产生沉淀。

发明内容

本发明的目的是采用相对分子量较低的二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)为交联剂，通过改进乳液聚合制备工艺，制备一种粒径小于100nm、pH响应性的、分散稳定性良好的阳离子型纳米凝胶。

本发明的pH响应性阳离子纳米凝胶的制备方法具体包括以下步骤。

1) 将乳化剂十二烷基硫酸钠(SDS)、稳定剂聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(PEGMA)充分溶解在水中制成水相溶液，所述水相溶液中，乳化剂与稳定剂的质量比为1:2～10，乳化剂与稳定剂的总质量占水相溶液质量的0.5%～5%。

2) 将交联剂二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)与阳离子单体甲基丙烯酸-(N,N-二乙氨基)乙酯(DEA)或2-(二异丙基氨基)甲基丙烯酸乙酯(DPA)按照1:80～200的质量比混合均匀，以0.03～0.04mL/min的速度滴加入步骤1)的水相溶液中，搅拌2～3h制成微乳液。

3) 将微乳液保持温度在25～70℃稳定5～10min，以0.25～0.3mL/min的速度滴加引发剂的水溶液，反应20～24h，得到pH响应性阳离子纳米凝胶分散液，其中，所述引发剂的水溶液是将引发剂与水按照1:100～160的质量比混合得到的水溶液。

上述制备方法中，所述稳定剂PEGMA优选相对分子量为475～8000的PEGMA，更优选地，所述稳定剂PEGMA的相对分子量为2000。