[发明专利]基于氨基酸衍生物的自由基光聚合引发体系及其引发自由基光聚合的方法

说明书

本发明涉及一种光聚合引发体系，特别涉及一种基于氨基酸衍生物的自由基光聚合引发体系及其引发自由基光聚合的方法，属于自由基聚合技术领域。一种基于氨基酸衍生物的自由基光聚合引发体系，以水溶性光聚合体系总重量为100%计，该自由基光聚合引发体系包含以下以重量百分比计的组分：第一组分：光敏剂，0.01‑1%；第二组分：助引发剂，0.25‑1.25%，所述的助引发剂为氮端非苯基取代羧基端封闭的甘氨酸衍生物。本发明所述的助引发剂，氮端非苯基取代羧基端封闭的甘氨酸衍生物，不含发色基团是无色化合物；光引发体系对环境碱的容忍度高；在稀溶液中的光引发效率十分优异。

技术领域

本发明涉及一种光聚合引发体系，特别涉及一种基于氨基酸衍生物的自由基光聚合引发体系及其引发自由基光聚合的方法，属于自由基聚合技术领域。

背景技术

光聚合(光固化)是在光(可见或紫外光)或高能射线的辐照下，液态的单体和/或低聚体经过交联聚合形成固态产物的过程，具有节能、环保、可室温聚合、聚合速度快、聚合时间和空间的可控性等特点，是一种环境友好的绿色生产加工技术，自20世纪60年代发明以来有力地推动了高分子科学的进步，在涂层、齿科修复、微电子制造、药物负载和三维制造等领域均有广泛的应用。

光引发剂/体系是光聚合技术的关键组分，它吸收辐照能产生自由基活性种或阳离子活性种引发体系中组份的聚合，决定光聚合的速度和效率。根据引发活性种的不同，分为自由基聚合光引发剂与阳离子聚合光引发剂，其中以自由基聚合光引发剂的应用最为广泛。

近年来自由基光聚合技术在生物水凝胶材料制备中的应用研究惹人注目，催生了许多功能独特的新材料，如：在水凝胶材料的制备中，能够精确控制水凝胶的外形，因此可以模拟天然细胞外基质，用在组织修复中；可以原位包覆或后期植入生物活性物质、治疗分子或细胞应用于医学研究、疾病治疗和体内药物缓释等领域。此外，在食品包装材料的制备中，自由基光聚合技术的应用亦占很大份额。在这两种领域的实践应用中，生物相容性的光引发剂/体系的正确选择是其成败的关键，其性能优劣决定着光固化的速率和效率，进而决定它们的应用性能。

按照自由基引发活性种产生的不同机理，将自由基光聚合引发剂/体系分为TypeⅠ和Type Ⅱ两种类型，Type Ⅰ引发剂也称单分子光引发剂，分子吸收光能跃迁至激发态，随后分子键断裂产生自由基引发聚合。大量研究结果表明，Type Ⅰ引发剂Irgacure 2959的生物相容性好，无细胞毒性，是一种生物安全性的光引发剂。但该引发剂的感光范围在紫外光区，对生物活性组分(细胞、酶及蛋白活性物质)有潜在损害，使其不能原位封装制备包含此类物质的水凝胶。此外，Irgacure 2959有限的水溶性也是其另一个应用缺陷。TypeⅡ引发体系是由光敏剂与共引发剂组成的二组份体系，光敏剂吸收光能跃迁至激发态夺取共引发剂的电子/氢，共引发剂上生成自由基活性种引发聚合。大量见诸报道的生物安全性可见光光敏剂有：呫吨类染料、核黄素、樟脑醌等，光吸收范围涵盖整个可见光区，可根据不同感光范围做相应选择。工业上广泛应用的助引发剂主要为叔胺类化合物，包括芳香胺和脂肪胺，脂肪胺中较常用的三乙基胺和三乙醇胺有强烈的刺激性气味和毒性，即就是工业化应用已很成熟的齿科修复中的蓝光引发体系，樟脑醌/4-二甲基苯甲酸乙酯，也因后者存在潜在致突变性受到质疑。其它报道的品种或多或少均存在一定毒性且生物相容性不佳。因此，寻找一种合适的叔胺助引发剂的替代物仍然是一个挑战。

氨基酸属于胺类化合物，水溶性好、无致敏性、低毒性、低突变性且具有抗氧化活性，是生物安全性优异的电子供体，将其作为自由基光聚合共引发剂替代非生物相容性的叔胺，逐渐引起人们的注意。研究表明：芳香酮/含硫氨基酸、核黄素/L-精氨酸、樟脑醌/丝素肽等组合均表现出一定的自由基光聚合引发能力，但有应用局限，含硫氨基酸效率高却易氧化性能不稳定，L-精氨酸和丝素肽的助引发效率不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于氨基酸衍生物的自由基光聚合引发体系，该体系对含不饱和双键的各种水溶性单体均可光引发固化，适用面广，具有良好的生物相容性，聚合转化率优异，对碱性体系的容忍度高。