[发明专利]一种温敏型嵌段共聚物修饰纳米金刚石的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种温敏型嵌段共聚物修饰纳米金刚石的方法，属于高分子材料技术领域，也属于纳米材料技术领域。

背景技术

纳米金刚石是一种具有生物相容性，低毒性，荧光效应等特性的纳米惰性材料。近年来纳米金刚石在药物载体材料、生物成像工具、荧光探针材料以及量子探针等生物医药领域突显出愈来愈重要的作用。但是纳米金刚石由于其超高的比表面积，以及颗粒之间的范德华力、静电力、表面官能团之间的化学键合等众多因素，使得纳米金刚石容易形成微米级的团聚体，这大大限制了纳米金刚石的应用。因此，对纳米金刚石进行修饰，解团聚，发挥其在生物医药方面的应用，是国内外研究的重点和热点之一。

温敏型嵌段共聚物PCL-PEG-PCL是由亲水性的聚乙二醇和疏水性的聚ε-己内酯组成，疏水段和亲水段能形成聚合物胶束，随着温度的变化该胶束会发生溶胶到凝胶的转变，利用溶胶-凝胶转变的性能传送一些易分解的药物，用于癌症治疗。该嵌段共聚物被认为安全无毒，生物相容性好，且生物降解速度可调的共聚物，在生物医用材料领域具有广阔的应用前景。

近年来国内外对纳米金刚石在生物医药方面的研究主要在纳米金刚石表面共价接枝生物可降解性聚酯(如：聚ε-己内酯，聚乳酸等)。刘若锦等(Ruojin Liu,Fenghua Zhao,et al.Synthesis of biopolymer-grafted nanodiamond by ring-opening polymerization.Diamond&Related Materials,2014,50:26-32)把生物聚酯接枝到纳米金刚石表面来对纳米金刚石解团聚和表面功能化。由于聚酯是疏水性的，把聚酯接枝到纳米金刚石表面明显改善了纳米金刚石在有机溶剂中的分散性，并没有改善纳米金刚石在水溶液的稳定性。中国申请专利号：200710032857.1公开了名称为“一种壳聚糖-纳米金刚石微球及其制备方法和用途”的专利，采用生物相容性好的壳聚糖接枝到纳米金刚石上。使纳米微球在pH为1-7的水溶液中溶解性较好，但并没有提及到该纳米微球在有机溶剂中的分散情况。

但目前未见有温敏型嵌段共聚物和纳米金刚石制备的纳米微球产品及其公开的文献和专利。

发明内容

本发明的目的为针对当前技术中存在的不足，提供一种温敏型嵌段共聚物修饰纳米金刚石的方法。该方法利用反应活性高的异氰酸酯基(-NCO)作为一个连接的桥梁，一端与纳米金刚石表面的羧基(-COOH)和羟基(-OH)反应，另一端与嵌段共聚物中的羟基反应，从而将既具有亲水性又具有疏水性的温敏型的嵌段共聚物接枝到纳米金刚石表面，使纳米金刚石在有机溶剂和水溶剂中都具有很好的分散性。

本发明的技术方案为：

一种温敏型嵌段共聚物修饰纳米金刚石的方法，包括以下步骤：

(1)温敏型嵌段共聚物的制备：

向反应器中加入聚乙二醇和辛酸亚锡，在氮气氛围下加入干燥的甲苯，采用分水回流装置，加热至130～140℃，待蒸去6％～12％体积的甲苯，注入ε-己内酯，110～120℃下回流反应10～12h；冷却至室温，旋转蒸发除去甲苯，再经提纯后，30～40℃真空干燥24～48h，密封保存，得到温敏型嵌段共聚物；其中，物料质量配比为聚乙二醇：辛酸亚锡：ε-己内酯：甲苯＝300～350:1:500～600:6000～8000；

(2)携带异氰酸酯基的纳米金刚石的制备：

第一步：将纳米金刚石与混酸混合，其配比为质量比纳米金刚石：混酸＝1:100～400,室温下超声分散1～3h后，在60～80℃中反应48～72h,然后取出固体物质，用去离子水洗涤，待滤液为中性后，真空干燥，得到酸化后的纳米金刚石；第二步：向反应器中加入酸化后的纳米金刚石，或者酸化后的纳米金刚石与干燥的甲苯的混合物，然后再在N₂下加入六亚甲基二异氰酸酯，超声2～3h后，在50～80℃下反应12～24h，经洗涤，真空干燥后，得到携带异氰酸酯基的纳米金刚石；

其中，物料质量配比为：酸化后纳米金刚石：六亚甲基二异氰酸酯：甲苯＝1:20～50:0～200；

(3)温敏型嵌段共聚物共价接枝到纳米金刚石表面：

将携带异氰酸酯基的纳米金刚石、温敏型嵌段共聚物在干燥的甲苯中混合，搅拌均匀，室温下超声2～3h，在N₂下110～120℃反应48～72h；反应结束后用有机溶剂洗涤，真空50～60℃下干燥24～48h,得到产物即为温敏型嵌段共聚物修饰的纳米金刚石。