[发明专利]RAFT共聚制备热敏性高分子及热敏性核壳结构纳米颗粒的方法

说明书

技术领域

  本发明涉及一种热敏性高分子及热敏性纳米颗粒的制备方法，通过RAFT聚合的方法共聚两种单体得到。 

背景技术

  自由基聚合是高分子工业生产中应用最广泛的一种聚合方法，但是由于存在链转移和链终止反应，不能较好的控制分子量及大分子结构。1956年Szware等提出活性聚合的概念，给高分子工业带来巨大变革，活性自由基聚合保持了传统自由基聚合的优点，但是条件比较苛刻、适用单体范围少且只能在非水介质中进行。鉴于活性聚合和自由基聚合的优缺点，近年来发展起来可控活性自由基聚合，可逆断裂链转移聚合就是其中一种应用广泛的聚合方法。 

RAFT聚合由于其单体适用范围广、方法简单、反应条件温和、精确控制聚合过程和便于工业化生产等一系列优点，逐渐成为聚合研究者的一种非常强大而且通用的合成方法。 

近年来敏感响应的聚合物得到广泛的关注，尤其是热敏性的聚合物，因其在温度改变的情况下会发生溶解性的变化，所以在药物控制输送、分离过程、组织工程方面有着潜在的应用。目前被广泛研究的聚合物是PNIPAM，其LCST在32℃，较接近人体温度，但是这一类聚合物也存在着一些固有的不足。比如温度响应的滞后性以及高融点，以及末端功能团对于温度敏感性也有很大的影响，所以开发温度响应性好而且生物兼容性的聚合物就非常有必要。 

利用RAFT聚合的方法，通过共聚两种单体，调节疏水和亲水性平衡，制得生物兼容性好的无毒性、热敏性高分子，在异相聚合中制得的热敏性纳米球，不仅保持了RAFT聚合的优点，高分子分子量能够很好的控制，纳米球大小规整，形状规则，而且制得的高分子温度响应性更为剧烈，解决了温敏滞后性的问题。 

发明内容

  本发明的目的是提供一种适合在水相中聚合的单体/高分子体系，以及制备热敏性高分子和纳米颗粒的方法。 

本发明利用丙烯酸-2-甲氧乙基酯和聚乙二醇甲醚丙烯酸酯作为共聚单体聚合制备热敏性高分子及纳米球。该单体/高分子体系适宜于在水分散相中通过传统或活性可控自由基聚合，包括原子转移自由基聚合（ATRP），氮氧自由基聚合（NMP），可逆加成-断裂链转移聚合（RAFT）以及其它可控自由基聚合方法来进行聚合反应制备热敏性高分子及纳米颗粒。其反应机理为： 

热敏性高分子的制备机理为：

制备热敏性纳米球，机理为：

根据上述反应机理，本发明采用如下技术方案：

一种在水相中聚合制备热敏性高分子及纳米颗粒的方法，其特征在于该方法的具体步骤为：

a. 合成高分子链转移剂（macro-CTA）PDMA

将小分子CTA，单体按照一定摩尔比1:80溶于70mLDMF 中，室温N2鼓泡除氧30min后放入70℃油浴锅中，至恒温后加入除氧后的AIBN，反应4h后冰水中猝灭。将产物在乙醚中沉淀，离心分离。离心分离完以后，去除上清液，收集下层沉淀，用THF溶解，再用乙醚沉淀，重复THF-乙醚过程三次，将最终所得沉淀真空干燥。

  

b．制备热敏性高分子：将小分子链转移剂、单体丙烯酸-2-甲氧乙基酯、单体聚乙二醇甲醚丙烯酸酯，按照1：100（大约）的摩尔比溶于DMF中（固定CTA的摩尔浓度，不断调节两单体的摩尔比，制备具有不同LCST的一系列高分子）。密封后，在冰水浴中用氮气鼓泡除氧40min，在惰性气氛下，在70℃温度下搅拌反应至温度稳定，然后加入同样条件鼓泡的引发剂AIBN的DMF溶液，其用量为两单体摩尔总数的0.2%；恒温反应6小时后，在冰水中猝灭反应，得到淡黄色热敏性高分子。将产物在乙醚中沉淀，离心分离。离心分离完以后，去除上清液，收集下层沉淀，用二氯甲烷溶解，再用乙醚沉淀，重复二氯甲烷-乙醚过程三次，将最终所得沉淀真空干燥，最终得到淡黄色粘稠热敏性高分子。

c. RAFT聚合制备热敏性纳米颗粒： 

将步骤a所得高分子链转移剂、单体丙烯酸-2-甲氧乙基酯、单体聚乙二醇甲醚丙烯酸酯和交联剂聚乙二醇二丙烯酸酯，按照1：（100~200）：3的摩尔比溶于水中（单体以及C-L的重量为水的10%，不断调节两单体的摩尔比，制备具有不同温度响应范围的纳米颗粒，调节macro-CTA与单体的比例，调节纳米球的大小），密封后，在冰水浴中，在惰性气氛下，在70℃温度下搅拌反应至温度稳定；然后加入引发剂V50，其用量为macro-CTA摩尔数的5%；恒温反应5小时后，在冰水中猝灭反应，得到蓝色纳米粒子溶胶即为热敏性纳米颗粒。