[发明专利]一种L-氨基酸改性的温敏型微凝胶

说明书

技术领域

本发明涉及一种温敏型高分子材料，具体为一种L-氨基酸改性的温敏型微凝胶。该微凝胶大小在200～950nm范围内，具有温度敏感性，同时由于该微凝胶含有L-氨基酸手性基团，因此具有识别、吸附手性分子的功能，可用于手性化合物的拆分。

背景技术

手性和手性拆分技术已成为目前研究的热点，随着科技的发展，手性药物的研发将成为新药研究与开发的新方向。因此，随着对手性分子认识的不断深入，人们对单一手性物质的需求量越来越大，对其纯度的要求也越来越高。单一手性物质的获得方法大致有3种：①从天然产物中提取，这种提取方法后期合成步骤繁多，产物成本高昂。不仅如此，天然产物来源有限，不能够获得大量的低价药物。②不对称合成法，不对称化学合成所得产物的旋光纯度对于多数应用仍不够高；生物不对称合成具有很高的选择性，反应条件温和，但对底物要求高、反应慢、产物的分离困难，因而在应用上也受到一定的限制。③外消旋体拆分法，成本较低，应用广泛，大约有65％的非天然手性药物是由外消旋体或中间产物拆分得到的，该方法具有获得对映体纯度高、经济实用和易于实现工业化的优点，是最有希望、最有前途的获得手性药物的方法。

近年来，手性材料的发展大大推进了手性拆分技术的进步，许多高效快捷的手性拆分技术依赖于高性能手性材料，例如手性固定相、手性膜、手性分子印迹聚合物等等。同时，为了提高材料的适用性和识别性能，将手性材料智能化成为该领域又一新的发展趋势。智能型水凝胶作为一种新型的高分子分离材料，引起了研究者的广泛兴趣。所谓智能凝胶是一类对外界刺激例如温度、pH值、溶剂、离子浓度、光、电场、磁场等的变化能产生响应性的水凝胶，其良好的生物亲和性和环境响应性使之在组织工程、生物分离、固定化酶和药物缓/控释等方面具有很好的应用前景。

作为智能凝胶的一种，温度敏感型微凝胶比宏观凝胶具有尺寸小、比表面积大、响应速度快和稳定性好等优点，可更好和有效地应用于手性分离领域。因此，目前对于温度敏感型微凝胶的研究较多，例如典型的温度敏感性材料聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)，它具有低临界溶解温度LCST(～32.0℃)。当温度低于32.0℃时，微凝胶的大分子链水合而伸展，微凝胶吸水溶胀；当温度高于32.0℃时，微凝胶发生急剧的脱水合作用。导致这种现象的原因，一般认为与“疏水/亲水平衡”有关。温敏型微凝胶具有一定比例的疏水基团(例如异丙基)和亲水基团(例如酰胺基团)，低温时，由于酰胺基与水发生氢键作用，而使高分子链延展，微凝胶呈现溶胀状态。当温度升高时，聚合物与溶剂之间的氢键被破坏，聚合物之间的疏水相互作用增强，从而使微凝胶收缩，发生体积相变。这一特殊性质使得PNIPAM等温敏材料在生物分离领域备受重视，并由于其具有操作简便、分离条件温和、可重复使用和批处理量大而受到人们的青睐。

温敏型微凝胶可以通过改变温度来调控微凝胶粒径大小，从而吸收和释放手性分子，达到分离的目的。目前，已有研究用微乳液聚合制备的PNIPAM微凝胶对蛋白质和酶进行吸附，结果表明蛋白质和酶通过物理吸附作用结合到PNIPAM微凝胶上，可以通过改变温度控制微凝胶对蛋白质和酶的吸附和脱附。还有研究者分别将不同的蛋白质(血清白蛋白、卵清蛋白和溶解酵素)在不同温度下在温敏性微凝胶上吸附，研究发现，在相转变温度以下，吸附的量随分子量的降低而增加，而在相转变温度以上，吸附的量没有明显差别。

然而目前对应用于手性拆分方面的智能微凝胶的研究尚少。本发明利用烷基丙烯酰胺类微凝胶的温敏性，在微凝胶中引入手性识别单元，通过无皂乳液聚合和自由基聚合方法制备兼具温度敏感性和手性拆分功能的智能型微凝胶。该微凝胶可以选择性吸附手性药物外旋体中的一种对映体，使其与其他对映体相分离，从而实现对手性药物的拆分。

发明内容

本发明的目的是克服常规分离材料和宏观凝胶材料的不足，制备一种L-氨基酸改性的温敏型微凝胶，从而提供一种兼具温度响应性和手性识别能力的智能型微凝胶。这种微凝胶可通过外界环境变化调节其粒径大小和形态，进而调节手性识别单元与被分离物质之间的识别、吸附等相互作用，从而实现手性拆分功能，因此是一种潜在的手性拆分材料。

本发明所制备的一种L-氨基酸改性的温敏型微凝胶，由结构如M₁所示的手性单体、如M₂所示的烷基丙烯酰胺类高分子单体和如M₃所示的化学交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酰胺构成。