[发明专利]一种温敏性淀粉衍生物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种温敏性淀粉衍生物及其制备方法，属于功能高分子材料领域。这种温敏性淀粉衍生物可用于药物载体、传感器、生物技术、表面活性剂、智能催化、分离工程等领域。

背景技术

近年来，温敏性高分子的研究发展很快，它和传统的水溶性高分子不同，存在低临界溶解温度(LCST)，温度低于LCST时，水是高分子的良溶剂，分子链在水中以伸展的无规线团形式溶解在水相中；相反，当温度高于LCST时，分子链与水的相互作用被破坏，高分子链脱水收缩，并出现相分离现象，而且这一现象是可逆的。由于这种特殊性质，温度敏感性高分子在药物载体、传感器、生物技术、智能催化、分离工程等领域有着广阔的应用前景。

最典型、研究最多的温敏性高分子是聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)类高分子。这类高分子通常由N-取代丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺或类似单体合成，其共同特点是都有一个温度转变区域一低临界溶解温度(LCST)。除了以上聚N-异丙基丙烯酰胺类聚合物外，其它功能团类聚合物亦具有温敏性。如含醚功能团的聚环氧乙烷(PEO)、环氧乙烷/环氧丙烷共聚物、聚(乙烯基甲醚)、含取代酰胺功能团的聚(N-取代丙烯酰胺)、聚(N-乙烯基吡咯烷酮)。主要为石油基合成高分子。

但合成高分子生物相容性差、不易降解、聚N-异丙基丙烯酰胺价格昂贵，其单体是可疑的致癌物质和神经毒素，且有强烈的刺激性味道。使其在细胞或蛋白质分离、药物控释/缓释等生物医药领域的应用受到一定的限制。在生物医学领域应用的材料必须是良好生物相容性和毒性小。另外，高分子的LCST最好是可调节的，以便更广泛适应各种用途。为了得到合适LCST，合成高分子常用方法为具有温敏官能团的单体和第二种具有不同疏水性能的单体共聚，但在共聚过程中精确的控制影响LCST的合成高分子的分子量、聚合物骨架上各种单体的分布以及共聚物的组分是困难的。因此寻找绿色合成技术，制备廉价、无毒毒性小、生物相容性好、可精确调节LCST的温敏材料，显得尤为重要。

淀粉衍生物由于原料淀粉价廉、可再生、无毒、生物可降解，其制备和应用研究得到人们的广泛关注。淀粉通过接枝阳离子基团、羧甲基等阴离子基团、羟乙基等亲水性基团制备的水溶性高分子，可广泛应用于纺织、医药、造纸、污水处理、涂料等领域。近年来为了提高其应用性能、拓宽其应用领域，新结构、新功能淀粉衍生物不断涌现，其中研究最多的是在传统的含有亲水基团的淀粉衍生物中通过引入疏水基团制备新结构、新功能淀粉衍生物。但目前，由淀粉为原料通过引入疏水基团制备温敏性高分子文献报道较少，仅见淀粉和N-异丙基聚丙烯酰接枝共聚制备温敏性淀粉衍生物的方法(TaniharaM，Yamaoka T，Mikami H，et al.JP2002256075)，并用于组织粘合剂、创伤敷料、止血材料和药物输送。

因此，以淀粉为原料，通过使用亲水基团和疏水基团取代淀粉羟基上的氢，调控淀粉衍生物的亲水/亲油平衡来制备具有温敏性能的淀粉衍生物，拓展淀粉衍生物的应用领域显得非常有意义。

发明内容

本发明提供一种温敏性淀粉衍生物及其制备方法。本发明的目的是：使用廉价、无毒、生物可降解、可再生的天然高分子化合物淀粉为原料，制备具有温敏性能的新型淀粉衍生物。使该淀粉衍生物同时具有淀粉和温敏高分子的优点。另外，通过调控淀粉链上亲水基团和疏水基团的取代度来制备具有大范围可调节的低临界溶解温度的温敏性淀粉衍生物。将其应用在药物载体、生物传感器、生物技术、智能催化、分离工程等领域，具有更大的优势。

本发明的具体技术方案是：一种温敏性淀粉衍生物是淀粉羟基中的氢部分被第一疏水基团、亲水基团和第二疏水基团取代得到的，它们的结构通式如下：

第一疏水基团的结构通式为-CH₂CHOHCH₂OR₁，

亲水基团的结构通式为-CH₂COOM，

第二疏水基团的结构通式为-CH₂CONR₂R₃；

通式中：R₁＝C_2-10直链或支链烷基，

M＝H⁺、Na⁺、K⁺、Li⁺或NH₄⁺，

R₂，R₃＝H或C_1-6的直链或支链烷基；