[发明专利]核壳杂化共聚物POSS‑(PDMAEMA‑b‑PDLA)8及其合成方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于高分子化学聚合物技术领域，具体涉及一种POSS、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯和D-丙交酯的核壳杂化共聚物POSS-(PDMAEMA-b-PDLA)₈及其合成方法和在对PLLA改性中的应用。

背景技术

衍生自可再生资源的热塑性脂族聚酯的聚（丙交酯）（PLA）具有许多重要的性能，例如生物降解性、生物相容性和优异的机械性能。由于这些良好的性能，PLA已经成为组织工程中使用最广泛的生物材料之一。此外，聚（L-丙交酯）（PLLA）、聚（D-丙交酯）（PDLA）这两种对映异构体可以形成物理及化学性能高度稳定的立体复合物，进一步扩展了其功能。

然而，用作生物材料的PLA的表面由于其高度疏水性和缺乏化学上可修饰的侧链基团而不适合于细胞附着。此外，PLA在体内的寿命由于较慢的降解而变长，并且在一些情况下需要再次操作以去除PLA基的植入物。这些缺点在很大程度上会限制PLA在生物医学领域的应用。

在过去的几十年中，为了增强PLA的物理性质并且/或者改善它的一些缺点，主要研发了三种修饰PLA的方法：第一种方法是通过与其它官能和亲水单体共聚将官能团引入PLA骨架中，这种方法存在的缺点是需要合成一种新型的官能团单体，并且在聚合过程中需要很繁琐的保护/脱保护等步骤；第二种方法是通过将其置于碱性溶液中或置于UV光的照射下，在PLA膜的表面上产生一些共价官能团，这会进一步用于与亲水性聚合物链偶联或引发亲水性单体的聚合，这种方法存在的问题是可以引入的基团密度有限，并且苛刻的反应条件可能引起PLA链的降解；第三种方法是将PLA与其它材料混合，与上述两种方法相比，PLA与其它聚合物的共混是相对容易的方法，不会引起PLA的降解，然而共混方法存在的问题是亲水性聚合物和PLA的不同物理性质会导致不需要的相分离。因此，开发更有效的PLA改性方法仍然具有挑战性。

聚（2-二甲基氨基乙基甲基丙烯酸酯）（PDMAEMA）是一种备受关注的聚合物，由于其亲水性，对pH和温度的响应性以及可用于进一步改性的胺基官能团而被广泛应用。为了将PLA和PDMAEMA材料的良好性能结合在一起，已经合成了一些由它们二者组成的共聚物，包括直链、接枝、星形和H形共聚物。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种机械性能好且具有两亲性能的核壳杂化共聚物POSS-(PDMAEMA-b-PDLA)₈及其合成方法，该方法通过三步法将POSS、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯（PDMAEMA）和D-丙交酯（PDLA）聚合在一起形成核壳杂化共聚物POSS-(PDMAEMA-b-PDLA)₈，然后与PLLA在溶液中共混以形成用于改变PLLA性能的纳米复合材料，从而扩展了PLLA在生物医学领域的应用。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，核壳杂化共聚物POSS-(PDMAEMA-b-PDLA)₈，其特征在于该核壳杂化共聚物POSS-(PDMAEMA-b-PDLA)₈是由无机POSS核、内部亲水性PDMAEMA壳层和外部疏水性PDLA壳层组成的两亲性核壳杂化共聚物，其结构式为：

，

其中m为19，n为35。

本发明所述的核壳杂化共聚物POSS-(PDMAEMA-b-PDLA)₈的合成方法，其特征在于：通过大分子引发剂POSS-8DDTA引发DMAEMA的RAFT聚合形成八臂星形聚合物POSS-(PDMAEMA-CTA)₈，再通过高效氨解和迈克尔加成的组合将PDMAEMA臂的三硫代碳酸酯端基转化为羟基得到ω-羟基共聚物POSS-(PDMAEMA-OH)₈，然后通过ω-羟基共聚物POSS-(PDMAEMA-OH)₈引发D-丙交酯的受控开环聚合得到核壳杂化共聚物。

本发明所述的核壳杂化共聚物POSS-(PDMAEMA-b-PDLA)₈的合成方法，其特征在于具体过程为：