李立冬，周庆翰

(西南民族大学化学与环境保护工程学院，四川 成都 610041)

含二硫键的交联共聚化合物胶束的制备及表征

李立冬，周庆翰

(西南民族大学化学与环境保护工程学院，四川 成都 610041)

以丙烯胺为引发剂，引发谷氨酸苄酯的N-羧酸酐(NCA)开环聚合制备L-谷氨酸苄酯(PBLG)，再由AIBN作引发剂，与交联剂和聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯(PEGMA)发生共聚，合成嵌段共聚物并制备胶束.通过核磁(1HNMR)，红外(FTIR)，动态光散射(DLS)和透射电镜(TEM)等一系列手段对聚合物胶束的结构和形貌进行了表征.

PBLG；二硫键；胶束；共聚物

聚多肽是一种非常良好的可降解的生物材料，其本身具有良好的性质，如生物相容性，而且几乎对生物体没有任何的毒害和副作用，在生物体内可以完全降解，形成可以被生物体吸收的小分子氨基酸.因此，我们所合成的聚多肽有许多性质和蛋白质十分相似[1]，它的应用范围非常的广泛，例如医学方面组织工程支架材料，作为药物载体对所载药物进行控制输送、释放和靶向定位等[2-4].随着技术手段不断的进步，人们对这类各方面条件优良且可以生物降解的材料的研究和应用的兴趣越来越浓厚[5-7].而作为聚多肽的聚谷氨酸苄酯(PBLG)和聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯(PEGMA)也同样具有以上叙述良好的性质，同时PBLG具有良好的疏水性，而PEGMA则具有亲水性.PBLG具有疏水性，在医学方面就有很多应用被限制，所以我们通过对它进行改性[8]，或者通过其他方式增加亲水基团，如共聚、接枝等方法[9].

两亲性的聚合物也被称为高分子表面活性剂，它既有高分子所具有的增粘性，同时也有低分子所具有的表面活性，因此这类物质有很多特殊的物理和化学性质[10].无规共聚型的聚合物就是具有这样性质，与嵌段型和接枝型[11-12]共聚物相比，无规型共聚物的合成方法简单易操作，可以广泛的应用和推广.同时由于交联剂中含有二硫键，因此聚合物中二硫键可以在谷胱甘肽(GSH)等还原性物质的作用下断裂从而释放出所包载的药物，使载体具有还原响应性[13].聚合物中PBLG具有疏水性，而PEGMA具有亲水性，所以聚合物具有两亲性[14].本文主要研究的是还原响应性.本文以丙烯胺为引发剂，引发谷氨酸苄酯的N-羧酸酐(NCA)开环聚合制备L-谷氨酸苄酯(PBLG)，再由AIBN作引发剂，与交联剂和聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯(PEGMA)发生共聚，合成嵌段共聚物并制备胶束.通过核磁(1H-NMR)，红外(FTIR)，动态光散射(DLS)和透射电镜(TEM)等一系列手段对聚合物胶束的结构和形貌进行了表征.研究表明此类共聚物可形成稳定的胶束结构，是一种十分具有应用潜力的优良药物分子载体.

1 实验部分

1.1 实验试剂

丙烯胺(99%，成都贝斯特试剂有限公司)，DMF (AR，天津市富宇精细化工有限公司)，THF(AR，美国Bioway)，乙醚(AR，天津市瑞金特化学品有限公司)，AIBN(AR，津市科密欧化学试剂有限公司)，PEGMA(AR，SIGMA-ALDRICH)，甲苯(AR，成都市科龙化工试剂厂)，丙烯酰氯(98%，萨恩化学技术(上海)有限公司)，二硫二乙醇(90%，Alfa Aesar(China) Chemicals Co.，Ltd.)，DCM(AR，成都金山化学试剂有限公司)，石油醚(AR，成都市科龙化工试剂厂)，DOX(AR，北京华奉博科技有限公司)，碳酸氢钠(AR，天津博迪化工股份有限公司)，无水硫酸镁(AR，天津博迪化工股份有限公司).

1.2 聚谷氨酸苄酯(PBLG)的合成

根据文献[15]上面的合成方法制备PBLG.将N-羟基-L-谷氨酸 γ-苄酯环内酸酐(NCA)(0.70g，2.67mmol)溶于2mLDMF中，溶解后将丙烯胺(5μL，0.07 mmol)，加到反应器中密封，用液氮将试剂冷冻(冷冻过程中通氮气)，完全冷冻后抽真空，然后解冻(通氮气)，再冷冻，反复操作三次，最后冷冻状态下密封，在室温下反应24h，用冰乙醚反沉，得到PBLG.

1.3 交联剂的合成

将三乙胺(8.8mL，0.06mol)溶于60mL无水CH2Cl2，再加二硫二乙醇(4mL，0.03mol)，冰浴下冷却30min.将丙烯酰氯(6mL，0.05 mol)溶于20mL无水CH2Cl2，冰浴下冷却30min.冰浴下将丙烯酰氯逐滴加到二硫二乙醇中，滴完后冰浴下反应1h，室温搅拌12h，过滤，滤液NaHCO3洗2次，水洗1次.有机相用无水MgSO4干燥5h后过柱子.

1.4 聚合物的制备

将 PBLG(0.1g，0.005mmol)，PEGMA(0.9g，0.003mol)，AIBN(0.04g，0.24mmol)和交联剂(0.04g，0.15mmol)同时加到150mL的甲苯中，加热到80℃反应12h.初产物用冰乙醚:四氢呋喃(10:1)反沉.

2 结果与讨论

2.1 红外(FTIR)表征

图2是PBLG的红外(FTIR)图，在3400cm-1附近为PBLG上的氨基化合物的特征吸收峰，在2979cm-1附近的吸收峰则是亚甲基，而1650cm-1和1070cm-1则分别为PBLG羰基和C-O-C的特征峰.图3和图4分别为交联剂和最终聚合物的红外谱图，由于交联剂和聚合物同样含有氨基，亚甲基和羰基等这些特征峰，因此在相对应的图谱上也可找到相对位置上的特征吸收峰.

2.2 核磁(1H-NMR)表征

图5是交联剂的1H-NMR(CDCl3，400 MHz)图谱:δ(ppm):5.8-6.4(a、b:双键上的三个氢)，δ (ppm):4.4(c:与酯键相邻的亚甲基上的氢)，δ (ppm):2.9(与二硫键相邻的亚甲基上的氢).图6是PBLG的核磁图谱，δ(ppm):7.1-7.4(a:苯环上五个碳上的氢)，δ(ppm):5.1(b:苄基上亚甲基的氢)，δ (ppm):2.0-2.6(c、d:与羰基相邻的两个亚甲基上的氢)，δ(ppm):5.2-5.3(f:双键上的氢)，δ(ppm):8.0 (g:氨基上的氢).图7是最终产物聚合物的核磁图，δ (ppm):1.9(a:PEGMA羰基相邻甲基上的氢)，δ (ppm):3.2-3.4(b:PEGMA氧末端上的氢)，δ(ppm): 3.6(c:PEGMA氧边上亚甲基的氢)，δ(ppm):5.1，8.0(e，g分别为PBLG的氢)，δ(ppm):4.4(交联剂亚甲基上的氢).

图2 PBLG的FTIR谱图Fig.2 FTIR spectrum of PBLG polymer

图3 交联剂的FTIR谱图Fig.3 FTIR spectrum of crosslinker

图5 交联剂的1H-NMR谱(CDCl3，400 MHz)Fig.51H-NMR spectrum of crosslinker in CDCl3(400 MHz)

图6 PBLG的1H-NMR谱(CDCl3，400 MHz)Fig.61H-NMR spectrum of PBLG in CDCl3(400 MHz)

图7 PBLG-PEGMA的1H-NMR谱(CDCl3，400 MHz)Fig.71H-NMR spectrum of PBLG-PEGMA in CDCl3(400 MHz)

2.3 粒径(DLS)的测定

图8为PBLG-PEGMA的粒径分布图，0 M是没有加入任何物质的空白胶束的粒径，1、2、5、10 M是加入相对应不同浓度的盐溶液(NaCl)的分布情况.加入盐溶液的主要目的是想测定不同浓度的盐是否会对胶束的造成影响，而粒径的变化是最直观的判别方法.由图可以看出，胶束的粒径均匀的分布在100 nm左右，这也是作为药物载体胶束比较好的粒径大小.而在加入不同浓度的盐溶液后，粒径的大小分布几乎没有发生变化.

图8 PBLG-PEGMA在NaCl溶液中粒径分布(DLS)图Fig.8 DLS spectrum of PBLG-PEGMA in NaCl solution

2.4 聚合物的TEM表征

图9是PBLG-PEGMA形成胶束以后通过，透射电镜(TEM)的扫描而呈现出来的微观结构.从TEM图中可以看出聚合物形成椭圆形胶束结构，且分散性良好.

图9 PBLG-PEGMA的透射电镜(TEM)图Fig.9 TEMimage of PBLG-PEGMA polymer

3 讨论与分析

本实验成功合成了含聚多肽以及PEG链段的两亲性交联共聚物，通过FTIR、1H-NMR、DLS和TEM等手段对聚合物化学结构以及和微观形貌进行了表征.在不同浓度的NaCl溶液条件下，测试了盐溶液对粒径的影响.结构表明，所制备的交联共聚物胶束结构稳定，其有望成为性能优良的药物载体.

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(责任编辑：李建忠，付强，张阳，罗敏；英文编辑：周序林，郑玉才)

Synthesis and characterization of cross-linked copolymermicelle with disulfide bond

LI Li-dong，ZHOU Qing-han
(School of Chemistry and Environmental Protection Engineering，Southwest University for Nationalities，Chengdu 610041，P.R.C.)

A novel disulfide bonded cross-linked copolymer was synthesized by using allyl-terminated poly(γ-benzyl-L-glutamate)(PBLG)，a disulfide bonded crosslinker，and polyethylene glycol single methyl ether methacrylate(PEGMA)as comonomers with AIBN as initiator.The copolymer micelles were prepared by a dialysis method.Nuclear magnetic(1H-NMR)，infrared (FTIR)，dynamic light scattering(DLS)，and transmission electron microscopy(TEM)were utilized to investigate the chemical structure and micelle morphology.

PBLG；disulfide bond；micelle；copolymer

O63；R318.08

A

2095-4271(2016)04-0414-06

10.11920/xnmdzk.2016.04.008

2016-03-19

周庆翰(1981-)，男，汉族，四川成都人，副教授，博士，研究方向:生物材料，高分子化学.E-mail:zhqinghan＠163.com

国家自然科学基金青年项目(编号:21404086)；西南民族大学研究生“创新型科研项目”(编号:CX2015SP468)