基于刺激响应性的壳聚糖接枝共聚物的合成及性能研究

摘要

壳聚糖具有良好的生物相容性和可降解性等特点，广泛地应用于生物医药等领域。利用壳聚糖分子链上的氨基和羟基，将刺激响应性高分子接枝到壳聚糖分子链上，既可以保持壳聚糖的原有特性，又可赋予壳聚糖接枝共聚物新的特性。目前，壳聚糖接枝共聚物在诸多领域得到了应用，利用活性聚合并依据结构与性能的关系，设计具有特殊结构和性能的壳聚糖接枝共聚物，对壳聚糖的应用研究有重要的意义。
　　 本论文基于活性聚合，合成了具有刺激响应性的壳聚糖接枝共聚物，本文的主要工作如下：
　　 1、结合单电子转移自由基偶合反应(SET-NRC)和“click”反应，一锅法制备了以壳聚糖为主链，PEO-PLLA-PEO嵌段共聚物为侧链的壳聚糖接枝共聚物N-chitosan-g-(PEO-PLLA-PEO)。首先，通过对壳聚糖进行一系列修饰(氨基保护、磺酸酯化和叠氮化反应)合成了含叠氮基团的壳聚糖前驱体。利用开环活性聚合制备了TEMPO-PEO和mPEO-PLLA，并分别将端羟基修饰成炔基和溴原子。最后，以纳米铜为催化剂，一锅法得到了壳聚糖接枝共聚物。利用核磁、红外、电子自旋、DSC等手段对产物结构进行了表征。
　　 2、研究了N-chitosan-g-(PEO-PLLA-PEO)在水溶液中自组装行为，共聚物在水溶液形成胶束，通过荧光探针发现该聚合物的胶束化过程可分为两个阶段。胶束粒径随温度升高会发生减小再增大的变化，接枝共聚物侧链的亲水链越短，变化越明显。与mPEO-PLLA-mPEO溶液相比，接枝共聚物溶液更容易形成凝胶，溶液浓度和侧链的EO/LA会影响凝胶-溶胶转变温度。以吲哚美辛为模型药物的体外载药释药研究表明壳聚糖接枝共聚物可以作为潜在的药物传递体系载体。
　　 3、首先，邻苯酰亚胺化的壳聚糖与苄基三硫代碳酸酯基丙酸(BPATT)进行酯化反应，得到大分子链转移剂(chitosan-BPATT)。利用RAFT聚合，chitosan-BPATT在DMF中依次与AA和NIPAAm进行接枝共聚反应，制备了一种具有温度和pH双重响应性的壳聚糖接枝共聚物N-chitosan-g-(PNIPAAm-b-PAA)。AA和NIPALAm的聚合动力学都呈现出可控的特征，即增长链长主要由单体浓度和聚合时间控制。透射电镜显示了接枝共聚物在水溶液中自组装形成胶束。胶束粒径随侧链分子量增大而增大。通过浓度和侧链中PAA/PNIPAAm组成可以调节接枝共聚物的LCST，该接枝共聚物对温度的响应速度受环境pH值影响。