[发明专利]一种具有超支化结构的pH敏感型水凝胶及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种具有超支化结构的pH敏感型水凝胶及其制备方法与应用，是以超支化聚乙烯亚胺为中心的具有pH敏感性、响应速度快、生物相容性好的三维网状高分子水凝胶；本发明首先合成了超支化RAFT试剂，然后采用RAFT水溶液型自由基聚合法制备，并在最后阶段加入室温自交联单体冷却后制得所述水凝胶；所述水凝胶具有以下优点或有益结果：首次公开了以超支化乙烯亚胺为中心的超支化pH敏感水凝胶；所述水凝胶采用水溶液RAFT法聚合而成，保证了所述水凝胶的超支化温敏型链上的共聚物分子量分布均匀；所述的水凝胶RAFT聚合过程在最后阶段添加自交联单体，超支化支链分子量更大，因而所述pH敏感性水凝胶溶胀率更高；基于所述水凝胶的超支化结构，水凝胶可用于药物释放，实现药物经胃肠道给药的有效性。

技术领域

本发明涉及一种具有超支化结构的pH敏感型水凝胶及其制备方法与应用，属于水凝胶技术领域。

技术背景

pH敏型凝胶，是其体积随环境pH值变化的高分子水凝胶。这类凝胶结构中具有可解离成离子的基团(如羧基、磺酸基或氨基等)，它们根据环境pH值变化夺取或释放质子，当外界pH值变化时，这些可解离基团会随之发生相排斥或吸引，使高分子链相应地发生舒展或聚集，表现在宏观上为体积的可逆性膨胀或收缩。

pH敏感性水凝胶的大分子骨架链中通常含有可离子化基团，如羧酸基团或氨基基团等；由于这些基团可随着环境介质pH值的变化而产生不同程度的离子化/质子化，使水凝胶内部渗透压及离子键作用力发生变化，从而引起体积发生溶胀变化，显示出pH敏感性。对于带弱酸性基团的pH敏感性水凝胶，若环境介质pH值大于弱酸性基团的电离平衡常数(pKa)，则水凝胶分子链侧链上的弱酸性基团电离形成带电的阴离子，从而在水凝胶内部产生较大的渗透压，同时由于离子间的相互作用斥力增大，这均使水凝胶发生溶胀。同样的原因，带弱碱性基团的水凝胶则环境介质pH值小于其电离平衡常数pKa时产生溶胀。基于pH敏感水凝胶具有这种对环境pH值的响应性，可将缓蚀剂包埋于该水凝胶中，可通过控制该类水凝胶的溶胀及退溶胀程度来进一步控制包埋在其中的缓蚀剂的释放性能。

发明内容

为克服现有技术存在的缺点与不足，本发明的目的旨在提供一种具有超支化结构的pH敏感型水凝胶。

本发明的再一目的在于提供所述的具有超支化结构的pH敏感型水凝胶的制备方法。

本发明的再一目的在于提供所述的具有超支化结构的pH敏感型水凝胶在药物释放领域的应用。

本发明所述的具有超支化结构的pH敏感型水凝胶，是以超支化聚乙烯亚胺为中心的具有pH敏感性、响应速度快、生物相容性好的三维网状高分子水凝胶。

所述的超支化结构的pH敏感型水凝胶，以室温自交联单体为交联剂，采用RAFT水溶液型自由基聚合法制备而成，其制备方法如下：

(1)超支化RAFT试剂的合成：将8～14份含有酰氯基的二硫代酯或三硫代酯溶解于25～40份有机溶剂中，记为溶液I；将25～30份超支化聚乙烯亚胺入到反应器中，搅拌下加热至40～60℃，然后向反应器中逐滴滴加溶液I，0.5～1h滴加完毕后继续反应2～3h，然后将5～8份环状烷基磺酸内酯加入至反应器中，40～60℃继续反应3～6h，加入氨水溶液沉淀后，过滤沉淀，经有机溶剂洗涤、真空干燥后得超支化RAFT试剂。

(2)RAFT水溶液聚合制备超支化水凝胶：将20～30份的阴离子单体、20～30份的氨基单体、150～250份水、4～12份(1)中超支化RAFT试剂加入到反应器中，充分溶解混合均匀后加热至60～80℃，然后加入6～12份6～10％的引发剂溶液，60～80℃反应12～24h，然后加入4～8份室温自交联单体，60～80℃继续反应6～12h，最后冷却后得到凝胶产物；采用物理方法取出凝胶产物后置入去离子水水中浸泡一周，每天换水，去除未反应的原料即得一种具有超支化结构的pH敏感型水凝胶。