[发明专利]pH响应接枝共聚物及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明属于pH响应型高分子材料的制备技术，具体涉及一种基于甲基丙烯酸氨基酯的pH响应接枝共聚物纳米粒子的制备方法。

背景技术

pH响应高分子材料主要是一些弱酸或者弱碱型聚电解质，此类高分子在水溶液中处于离子状态时溶剂化、亲水、胀大，而在中性状态去溶剂化、疏水、收紧，且两种状态之间的转变表现出高度的非线性，也就说高分子的性能在一个很窄的pH范围内发生突变。能在特定的pH值形成核壳结构粒子的pH值响应高分子材料是其中非常重要的一类，由于这种材料具有合适的微观尺寸和广泛的功能多样性，使其在纳米反应器、表面活性剂、成像光子探针以及靶向药物载体等领域具有极高的应用价值。因此其制备技术及性能研究受到人们持续广泛的关注。

pH响应共聚物纳米粒子的制备技术及性能研究受到人们广泛的关注。2002年Liu等通过连续的原子转移自由基聚合（简称为ATRP）合成的一系列基于聚氧乙烯和甲基丙烯酸氨基酯的三嵌段共聚物，该类共聚物在低pH值时能完全溶解于水，改变pH至7~8之间时，共聚物形成三层洋葱型核壳结构胶束，加入烷基碘或二乙烯基砜有选择性的交联内壳层，可以得到壳交联共聚物胶束，这种胶束表现出对pH值的可逆溶胀性（Macromolecules, 2002, 35, 6121-6131; Langmuir, 2002, 18, 8350-8357）。Shin-ichi等通过可逆加成断链链转移聚合（简称为RAFT）制备了聚乙烯醇、甲基丙烯酸-2-二乙氨基乙酯（简称为DEAEMA）和丙烯酸-2-肉桂氧乙基酯的的接枝共聚物，当溶液pH值大于7时该共聚物形成胶束，在光的辐照下胶束内部聚合物链上的肉桂酸基团发生光化学交联反应形成纳米凝胶。改变pH值可以改变胶束内DEAEMA链段的离子化程度进而改变其疏水性，以此控制纳米凝胶对客体分子的捕获和释放（Langmuir, 2009, 25(9), 5258-5286）。上述方法虽然可以得到结构明确的嵌段或接枝共聚物，但需要使用ATRP或RAFT等活性自由基聚合方法，反应体系较复杂，后处理步骤较多，另外加入的重金属离子还会影响其在可控药物载体等领域的应用。此外，Jonathan V. M. Weaver等通过改良的自由基聚合合成了一系列基于聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯和DEAEMA的支化共聚物，该支化共聚物在pH大于7时DEAEMA疏水聚集形成粒径在20 nm左右的纳米粒子，而当pH小于7时DEAEMA链段质子化由原来的疏水性变为亲水，因此理论上粒径应该变大，但是由于pH小于7时整个大分子的水溶性太好，对光的散射能力较差，用动态光散射等技术无法获知粒子的真实粒径。本发明找到一种通过传统的自由基聚合一步合成pH响应接枝共聚物的方法。

发明内容

本发明的目的在于针对上述技术现状，提供一种基于甲基丙烯酸酯的pH响应性接枝共聚物，该接枝共聚物在水溶液中的聚集状态在pH值为7左右发生突变，使其在药物控释、医学成像等领域具有广阔的应用前景。

一种pH响应接枝共聚物，其特征在于：由水溶性大分子单体、pH响应单体、功能单体以一定摩尔比共聚而成，其化学结构通式如下：

上述结构式中a表示水溶性大分子单体单元—聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯（简称为PEGMA）的聚合度，b表示pH响应单体单元—DEAEMA的聚合度，c表示功能性共聚单体单元—甲基丙烯酸-2-叔丁基氨基乙酯(简称为tBAEMA)的聚合度，其中a、b、c的比为5: 70: 25到5: 50: 45。

上述结构式中R为—(CH₂)₁₁CH₃或—CH₂CH₂COOH。

上述结构式中n为1或2。

上述接枝共聚物的重均相对分子质量M_w为7.6×10⁴~1.5×10⁵ Da，数均相对分子质量M_n为5.0×10⁴~1.2×10⁵ Da，分子量分布系数PDI为1.3~1.5，水流体力学半径约为5 nm，特性粘度为0.09-0.16 dl/g。

本发明的另一目的在于提供一种上述pH响应接枝共聚物的合成方法，该方法以传统的自由基聚合机理为基础，方法简单、易于操作、利于工业化。