接枝聚合物PVA—g—PNIPA的合成

第３７卷第２期　２００１年４月　兰州大学学报（自然科学版）　Ｖ０【＿３７Ｎｏ．２　Ａｐｒ．２００１　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｌａｎｚｈｏｕ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ）　文章编号：０４５５—２０５９（２００１）０２—００９５—０５　接枝聚合物ＰＶＡ—ｇ—ＰＮＩＰＡ的合成　王俊卿　，陈　岚　，苏致兴　①　（１＿兰州大学化学化工学院｛２．兰州医学院第一附属医院药剂科，甘肃兰州７３００００）　摘要：采用自由基溶液聚合制备了具有温敏性的Ｎ一异丙基丙烯酸胺的线性均聚物（ＰＮＩＰＡ）．利　用活性酰胺与聚乙烯醇（ＰＶＡ）中羟基的交换反应将ＰＮ１ＰＡ接枝在ＰＶＡ链上得至　接枝聚合物　ＰＶＡ－ｇ—ＰＮＩＰＡ．用化学交联法在Ｗ／Ｏ体系中将ＰＶＡ—ｇ—ＰＮ１ＰＡ制成徽球．结果表明，接枝聚合物　仍具有温敏性．接枝聚合物中ＰＮＩＰＡ的台量随ＰＮＴＰＡ／ＰｖＡ（投料比）的增加而增加．并且影响徽　球的成球率．　关■调：接枝共聚物；温敏性｝活性酰胺；徽球　中围分类号：０６３３．２２　文献标识码：Ａ　环境敏感性凝胶是自身能感知外界信号（ｐＨ值、温度、电流和化学物质等）细擞的变化，　并能产生相应的物理结构和化学性质变化甚至突变的一类高分子凝胶．近年来，随着对智能材　料研究工作的不断开展，环境敏感性凝胶也引起了人们越来越浓的兴趣，并日益成为这一前沿　课题中重要的研究对象．用聚Ｎ一异丙基丙烯酰胺（ＰＮＩＰＡ）合成的水凝胶对环境温度具有很强　的敏感性，凝胶在水中低温溶胀，高温收缩，敏感温度为３２℃，此温度为转折点，凝胶在水中的　溶胀比发生数十倍甚至百倍的突变　近十几年来，人们着重致力于ＰＮＩＰＡ的应用性研究，如　用于药物控制释放　．ｚ］，酶及细胞的固定化０］，蛋白质水溶液的浓缩［４．　等生物医学领域，并取　得了较大进展．　聚乙烯醇（ＰＶＡ）是一种价廉易得的生物相容性聚合物，广泛应用在生物医用材料中．我　们用线性温敏性聚合物ＰＮＩＰＡ对聚乙烯醇进行了接枝改性，并制成微球，以期用于温度控制　透渗阀式给药系统．本文着重报道接枝聚合物ＰＶＡ—ｇ—ＰＮＩＰＡ的合成及微球制备．　１实验部分　１．１药品及仪器　Ｎ一异丙基丙烯酰胺（自制，使用前在石油醚中重结晶）ｆ卢一琉基丙酸（自制，精馏纯化）ｆ偶　氨二异丁腈（ＡＩＢＮ）（使用前在甲醇中重结晶）ｆ二环己基碳二亚胺（ＤＣＣ），聚乙烯醇（ＰＶＡ），　苯并三氮唑，市售药品｝其它试剂均为分析纯．　ＦＴ—ＩＲ　１７０ＳＸ型红外光谱仪ｆ１１０６型元素分析仪；ｂｒａｋｅｒ　ＡＣ一８０型核磁共振波谱仪　１．２端一ＣＯＯＨ基ＰＮＩＦＡ的合成　在四口圆底烧瓶中加入一定量的二甲基甲酰胺（ＤＭＦ），通氮气２０　ｍｉｎ后，升温至７Ｏ℃，　收稿日期：２０００一Ｏｌ一２０．　基金项且｝甘肃省自然科学基金（ＺＲ一９７—０２７）资助项目．　作者简介　王俊卿（１９６６一），男．博士研究生。现兰州医学院药学系工作．①通讯联系人　维普资讯 http://www.cqvip.com

９６　兰州太学学报（自然科学版）　第３７卷　加入适量Ｎ．异丙基丙烯酰胺，卢．巯基丙酸，ＡＩＢＮ．反应１２　ｈ后，减压蒸发浓缩反应液，将其　滴加于大量无水乙醚中，得白色絮状沉淀，沉淀再经二次溶解一沉淀后，室温下真空干燥，对产　物进行红外和　Ｈ　ＮＭＲ分析，并利用端基分析法，以０．０１　ｍｏｌ／Ｌ　ＮａＯＨ溶液进行滴定来测产　物分子量．　１．３端活性酰胺基ＰＮＩＰＡ的合成　将溶有１７　ｇ（Ｏ．００５ｍｏ１）端．ＣＯＯＨ基ＰＮＩＰＡ的四氢呋喃（ＴＨＦ）溶液冷至０℃．在搅拌　后依次加入１．２　ｇ（Ｏ．０１　ｔｏｏ１）苯并三氮唑、２．０６　ｇ（０．０１　ｍｏ１）二环己基碳二亚胺（ＤＣＣ），０℃反　应２　ｈ后，室温下反应２４　ｈ．滤去白色沉淀物，蒸发浓缩反应液，将其滴加于大量无水乙醚中，　得白色絮状沉淀．如上法再经二次溶解一沉淀，室温下真空干燥，对产物进行红外分析，并以　０．０１　ｍｏｌ／Ｌ　ＮａＯＨ溶液进行滴定来检验反应程度．　１．４接枝共聚物ＰＶＡ・ｇ・ＰＮＩＰＡ的合成　将适量的ＰＶＡ（聚合度为１　７８０，水解度为９８　）溶于二甲基亚砜（ＤＭＳＯ）中．加入适量的　端活性酰胺基ＰＮＩＰＡ和适量三乙胺，在６０℃下搅拌反应７２　ｈ，减压浓缩反应液后滴加于大　量甲基异丁基酮得白色絮状沉淀，沉淀经多次溶解一沉淀后，室温下真空干燥．对产物进行红　外、　Ｈ　ＮＭＲ和元素分析．　１．５微球制备　接枝产物于室温下在水中浸泡７　ｄ（期间经多次加热一冷却循环）后溶解（其水溶液中聚乙　烯醇链节含量保证在４　）．　以戊二醛为交联剂，二氯乙烷为分散介质．它们与接枝产物水溶液适量相混，形成Ｗ／Ｏ　体系，调ｐＨ值后在不断恒速搅拌下室温反应１２　ｈ，然后升温至６Ｏ℃反应３　ｈ，过滤并多次用　乙醇洗涤．最后以水洗并冷冻干燥．用光学显微镜分别观察水洗后和冷冻干燥后产物形态．　２结果与讨论　２．１接枝共聚物ＰＶＡ—ｇ—ＰＮＩＰＡ的合成　线性ＰＮＩＰＡ通过自由基溶液聚合而得，参加反应的卢一琉基丙酸作为链转移试剂，可任意　调节ＰＮＩＰＡ的分子量，又使ＰＮＩＰＡ末端带有．ＣＯＯＨ功能基团（图ｌａ中１　７１０　ｃｍ　峰）．一方　面可用端基分析法通过测定产物中．ＣＯＯＨ含量来推算ＰＮＩＰＡ的数均分子量（本文合成的　ＰＮＩＰＡ的数均分子量经测定为３　３８０），更重要的是ＰＮＩＰＡ末端一ＣＯＯＨ基可与ＰＶＡ中的・　ＯＨ基进一步反应，从而使线性ＰＮＩＰＡ接枝到ＰＶＡ链上．　由于ＰＶＡ中的一ＯＨ基与ＰＮＩＰＡ末端．ＣＯＯＨ基直接反应活性较低，为此先将ＰＮＩＰＡ末　端．ＣＯＯＨ基变为活性酰胺基团，以增加与ＰＶＡ中一ＯＨ基的反应活性．从而顺利地将ＰＮＩＰＡ　引到ＰＶＡ链上。接枝聚合物的整个合成反应如下　＿七ｃＨ２　型：　７ｏ℃。１２　ｈ　ＮＨ　Ｈ】Ｃ—ＣＨ—　｛Ｉｊ　维普资讯 http://www.cqvip.com

第２期　王傻卿等：接枝聚合物ＰＶＡ—ｇ—ＰＮＩＰＡ的合成　９７　一　Ｉ＋　＋ｎ　ｌＩ　ｒ¨ｔ＾・＿＾】　端一ＣＯＯＨ基ＰＮＩＰＡ与苯并三氮唑反应产物的红外光谱（图ｌｂ）显示一ＣＯＯＨ的１　７１０　ｅｍ　峰消失，而出现了苯并三氯唑的苯环吸收峰（７５０　ｅｍ　峰，即苯环中ｃ—Ｈ面外变形振动　峰），说明一ＣＯ—ＯＨ已转化成一ｃＯ—Ｎ一基团．同时用０．０１　ｍｏｌ／Ｌ　ＮａＯＨ滴定产物，发现放　测体系无酸性，表明产物中－ＣＯＯＨ已基本不存在．由此可以看出，ＰＮＩＰＡ中．ＣＯＯＨ基的活性　酰胺化是较完全的．　６．Ｏ　５　０　４．０　３．０　／ｅｍ　ａ埔－ＣＯＯＨ基ＰＮＩＰＡＩ　ｂ端活性酰胺基ＰＮＩＰＡ，　ｃ　ＰＶＡ　Ｉ　ｄ　ＰＶＡ－ｇ－ＰＮＩＰＡ　ａ　ＰＮＩＰＡ｝ｂ　ＰＶＡ｝　ｃ　ＰＶＡ＿ｇ－ＰＮＩＰＡＩ溶剂，Ｄ２０　图１　相关物质的红外谱图　Ｆｉｇ．１　ＩＲ　ｓｐｅｃｔｒｕｍ　ｏｆ　ｖａｒｉｏｕｓ　ｐｏｌｙｍｅｒｓ．　Ｆｉｇ．２图２相关物质的’Ｈ　ＮＭＲ谱图　’Ｈ　ＮＭＲ　ｓｐｅｃｔｒｕｍ　ｏｆ　ｖａｒｉｏｕｓ　ｐｏｌｙｍｅｒｓ　对接枝产物进行红外分析，结果表明（图ｌｄ），ＰＶＡ—ｇ－ＰＮＩＰＡ红外光谱中既有明显的　维普资讯 http://www.cqvip.com

兰州大学学报（自然科学版）　第３７卷　ＰＶＡ吸收峰，又具有ＰＮＩＰＡ的吸收峰；将ＰＮＩＰＡ，ＰＶＡ，ＰＶＡ—ｇ—ＰＮＩＰＡ的　Ｈ　ＮＭＲ谱图进　行比较（图２），可以看出ＰＶＡ—ｇ—ＰＮＩＰＡ的　Ｈ　ＮＭＲ谱图中含有ＰＮＩＰＡ和ＰＶＡ相应的基团　峰；对接枝产物进行元素分析可测得一定量的氮元素．以上结果均说明ＰＮＩＰＡ链已接枝到　ＰＶＡ链上．同时，元素分析结果表明（见附表），接枝聚合物中ＰＮＩＰＡ的含量随ＰＮＩＰＡ／ＰＶＡ　（投料比）的增加而增加．　附表元素分析和接柱聚合物中ＰＮ１ＰＡＲ的质量分数　Ｔａｂｌｅ　Ｅｌｅｍｅｎｔａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｇｒａｆｔ　ｐｅｒｖｅｎｄａｇｅ　ｏｆ　ＰＶＡ－。ｇ－。ＰＮＩＰＡ　所得ＰＶＡ—ｇ—ＰＮＩＰＡ的温敏性与纯ＰＮＩＰＡ相比，其敏感范围略有增加，但仍在３２℃左　右变化（即将其溶于水中，以分光光度法渊其透光率．低于３１℃，溶液透明，透光率恒定．高于　３１℃时，溶液开始变浑，透光率减小，３４℃时透光率达到最小并恒定）．　２．２微球制备　在Ｗ／Ｏ体系中制备的ＰＶＡ—ｇ—ＰＮＩＰＡ交联产物，湿态时（含水）呈透明且弹性较好的微　小珠状体．但与纯ＰＶＡ相比，成球率有所下降（即部分成不规则形状），而且实验表明随接枝　共聚物中ＰＮＩＰＡ的含量增加，成球率降低．这可能是６ｏ℃固化时，在室温时未完全交联成型　的接枝共聚物中的ＰＮＩＰＡ链，因其具有温敏性而在３２℃以上发生卷曲，包藏了ＰＶＡ链节，　从而影响了ＰＶＡ的交联固化．冷冻干燥后产物呈极细粉末状，体积缩小很多，这有利于以后　浸溃式接药．　对于徽球包埋药物后，进行药物的温度控制释放的研究将相继报道．　参考文献　［１］ｌＭｅ　Ｙ　Ｈ，Ｏｋａｍｏ　Ｔ，Ｈｓｕ　Ｒ．Ｔｈｅｒｍｏ－ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ　ｐｏｌｙｍｅｒｓ　ａｓ　ｏｎ一。Ｈ　ｓｗｉｔｃｈｅｓ　ｆｏｒ　ｄｒｕｇ　ｒｅｌｅａｓｅ口］．Ｍａｋｒｏ－　ｏｏｌ（；ｈｅｍ　Ｒａｐｉｄ　Ｃｏｍｍｕｎ，１９８７，８（１０）：４８１￣４８５．ｔ　［２］Ｂａｅ　Ｙ　Ｈ．Ｏｋａｍｏ　Ｔ，Ｋｉｕ　Ｓ　Ｗ．Ａ　ｎｅｗ　ｔｈｅｒｍｏ－ｓｅｎｓｉｄｖｅ　ｈｙｄｒｏｇｅｒ：ｉｎｔｅｒｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ　ｐｏｌｙｍｅｒ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ　ｆｒｏｍ　Ｎ－ａｃｒｙｌｏｙｌｐｙｒｒｏｌｉｄｉｎｅ　ａｎｄ　ｐｏｌｙ（ｏｘｙｅｔｈｙｌａｎｅ）口］．Ｍａｋｒｏｍｏｌ　Ｃｈｅｍ　Ｒａｐｉｄ　Ｃｏｍｍｕｎ－１９８８－９（３）：　１８５～１８９．　［３］Ｐａｒｋ　Ｔ　Ｇ－Ｈｏｆｉｍａｎ　Ａ　Ｓ．ｉｍｍｏｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｌ　ａｒｔｅｏｂａｃｔｈｅｒ　ｓｉｍｐｌｅｘ　ｉｎ　ａ　ｔｈｅｒｍａｌｌｙ　ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ　ｈｙｄｒｏｇｅｌ：　ｅｆＩｅｃｔ。ｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｃｙｃｌｉｎｇ　ｏｎ　ｓｔｅｒｏｉｄ　ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ［，］．Ｂｉｏｔｅｃｈ　Ｂｉｏｅｎｇ，１９９０，３８（２）：ｌ５２～１５９．　［４］Ｆｒｅｉｔａｓ　Ｒ　Ｆ　Ｓ－Ｃｕｓｓｌｅｒ　Ｅ　Ｌ．Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ　ｇｅｌｓ　ａｓ　ｓｉｚｅ　ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ　ａｂｓｏｒｂａｎｔ［Ｊ］．Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ　Ｓｅｉ　Ｔｅｃｈｎｏｌ，１９８７，２２（３）：９ｌｌ～９１９．　［５］　Ｎｏｎａｋａ　Ｔ，Ｏｇａｔａ　Ｔ．Ｋｕｒｉｈａｖａ　Ｓ．Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌ　ａｌｃｏｈｏ１）一ｇｒａｆｔ—Ｎ—　ｓ。ｐｒｏｐｙｌａｃｒｙｌａｍ　ｄｅ￣ｏｐｏｌｙ－　ｍｅｔｍｅｍｂｒａｎｅｓ　ａｎｄ　ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ。ｆ　ｓｏｌｕｔｅｓｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｍｅｍｂｒａｎｅｓ［Ｊ］．ＪＡｐｐ１Ｐｏｌｙｍｅｒ　Ｓｃｉ＋１９９４－８２（７）：　９５ｌ～９５７．　维普资讯 http://www.cqvip.com

第２期　王设卿等｛接枝聚合特ＰＶＡ—ｇ—ＰＮＩＰＡ的合成　Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ　ｏｆ　Ｇｒａｆｔ　Ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ　ＰＶＡ—ｇ－ＰＮＩＰＡ　Ｗａｎｇ　Ｊｕｎｑｉｎ　，Ｃｈｅｒｔ　Ｌａｎ。，Ｓｕ　Ｚｈｉｘｉｎｇ　（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　ａａｄ　Ｃｈｅｍｉｃａｔ　ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｔＬａｎｚｈｏｕ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ￣　２．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　ＰｈａｒｍａｃｏｐｅｄｌｃｔＦｉｒｓｔ　Ａｆｆｉｌｉａｔｅｄ　Ｈｏｓｐｉｔａ１．Ｌａｎｚｈｏｕ　Ｍｅｄｉｃａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ．Ｌａｎｚｈｏｕ．７３００００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｌｉｎｅａｒ　ｈｏｍｏｐｏｌｙｍｅｒ　ｏｆ　Ｎ—ｉｓｏｐｒｏｐｙｌａｃｒｙｌａｍｉｄｅ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｍａｄｅ　ｗｉｔｈ　ＡＩＢＮ　ａｓ　ｉｎｉｔｉａ．　ｔｏｔ＂ａｎｄ　ＤＭＦ　ａｓ　ｓｏｌｖｅｎｔ，ａｎｄ　ｉｔ　ｗａｓ　ｔｈｅｒｍｏｓｅｎｓｌｔｉｖｅ．Ｇｒａｆｔ　ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ　ＰＶＡ—ｇ－ＰＮＩＰＡ　ｃｏｕｌｄ　ｂｅ　ｐｒｅｐａｒｅｄ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｒｅａｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｅｒｍｉｎａ１　ａｃｔｉｖｅ　ａｍｉｄｅ　ｏｆ　ＰＮＩＰＡ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｈｙｄｒｏｘｙ　ｇｒｏｕｐ　ｏｆ　ＰＶＡ．Ｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓ　ｃｏｕｌｄ　ｂｅ　ｍａｄｅ　ｏｆ　ｇｒａｆｔ　ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ　ＰＶＡ—ｇ—ＰＮＩＰＡ　ｗｉｔｈ　ｇｌｕ—　ｔａｒａｌｄｅｈｙｄｅ　ａｓ　ｃｒｏｓｓ—ｌｉｎｋ　ａｇｅｎｔ　ｉｎ　ｗａｔｅｒ／ｏｉｌ　ｓｙｓｔｅｍ．Ｉｔ　ｗａｓ　ｆｏｕｎｄ　ｔｈａｔ　ｇｒａｆｔ　ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ　ＰＶＡ～　ｇ—ＰＮＩＰＡ　ｓｔｉｌｌ　ｈａｄ　ｔｈｅｒｍｏｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　ＰＮＩＰＡ　ｉｎ　ＰＶＡ—ｇ—ＰＮＩＰＡ　ｃｏｕｌｄ　ｂｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｆｅｅｄ　ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ　ｏｆ　ＰＮＩＰＡ　ａｎｄ　ＰＶＡ，ａｎｄ　ｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅ　ｗａｓ　ｍａｄｅ　ｒｅａｄｉｌｙ　ｂｕｔ　ｉｔ　ｃｏｕｌｄ　ｂｅ　ａｆｆｅｃｔｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　ＰＮＩＰＡ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｇｒａｆｔ　ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ；ｔｈｅｒｍｏｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ；ａｃｔｉｖｅ　ａｍｉｄｅ；ｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅ