【doc】一种双亲性共网络树脂的制备及其应用.doc

一种双亲性共网络树脂的制备及其应用第41卷第2期2012年2月应用化工appliedchemicalindustryvo1.41no.2feb.2012一种双亲性共网络树脂的制备及其应用黄威,倪才华(江南大学化学与材料工程学院,江苏无锡214122)摘要:用聚乙二醇二丙烯酸酯与甲基丙烯酸十八酯进行自由基共聚合反应,得到一种双亲性共网络树脂.对树脂结构进行了表征和亲油与亲水性能研究,并将其用作药物载体.结果发现,树脂同时具有亲油和亲水性能,对油品三氯甲烷的亲油倍率可达16.6gig;随着引人亲水基团的增加,树脂的亲水倍率逐渐增加;载体对于布洛芬有良好的负载率和缓释效果.通过热重分析表明,树脂在通常使用条件下具有很好的稳定性.关键词:双亲共网络;药物释放;溶胀性中图分类号:o631文献标识码:a文章编号:16713206(2012)02028204preparationandapplicationofanamphiphilicconetworkresinhuangwei,nicaihua(departmentofchemistryandmaterialengineering,jiangnanuniversity,wuxi214122,china)abstract:anamphiphilicconetworkresinwaspreparedthroughacopolymerizationofpolyethyleneglycoldiaerylateandmethyloetadecylacrylateinethanolsolution.thecharacterizationandadsorptionpropertiesf0roilandwateroftheresinwereperformed.theoilabsorbencyofamphiphilicconetworkresintochloroformcouldbeupto16.6g/g.withtheintroductionofhydrophilicgroupsincreasing,thehydrophilicresinratiograduallyincreased.theresinwasusedasdrugvehicle,andithadgooddrugloadingandprolongedreleaseforibuprofen.thethermogravimetricanalysisshowedthattheresinhadgoodstabilityundernormalconditions.keywords:amphiphilicconetwork;drugrelease;swelling双亲性共网络树脂(apcns)是由德国学者we.ber和stadler首次在1988年报道的一类新结构树脂,与此同时,美国的kennedy等也作了类似研究.gaborerdodi等对双亲共网络树脂作了详细的综述.michaelhanko等用含有双官能团的聚(二甲基硅氧烷),聚(2一羟乙基丙烯酸)和聚2一(二甲氨基乙基)丙烯酸酯采用自由基聚合方法合成出双亲共网络树脂,并应用于电化学方面的研究.csabafodor等采用.乙烯基咪唑和聚四氢呋喃合成出pvim1一pthf树脂,并对其进行了热稳定性和溶胀的研究.apcns树脂是亲油和亲水链段通过共价键连接形成的均匀分布的共网络结构,其结构既不同于互穿网络,也不同于共混结构.因此,apcns能够在多种有机溶剂和水中溶胀.由于双亲性共网络树脂的特殊结构,已被广泛应用在医药,生物技术引,材料科学均川,分析化学和分离科学等领域.考虑到apcns树脂的特殊溶胀性,本研究选择典型的亲水性单体聚乙二醇二丙烯酸酯(peg400)和疏水性单体甲基丙烯酸十八酯(sma)进行共聚合反应,合成新型的apcns树脂,利用其对油和水的双亲性,提高对疏水性药物的负载率,并进行在缓冲溶液中的释放.1实验部分1.1试剂与仪器sma,peg400均为工业级;过氧化苯甲酰(bpo),油酸,无水乙醇,丙酮,苯,甲苯,氯仿均为分析纯.df-101b型磁力加热搅拌器;jj一1型电动搅拌器;ja1003型电子天平;dzf-6020型真空干燥箱;kdm型可调控温电热套;ftla2000.104型傅里叶红外光谱仪;dsc822e型示差扫描量热仪;urt-3p型热重分析仪.1.2双亲性共网络树脂的合成将一定量的sma溶于适量无水乙醇,加入适量收稿日期:20111125修改稿日期:20111212作者简介:黄威(1984一),男,山东菏泽人,江南大学在读硕士研究生,主要从事功能高分子材料的研究.电email:linyujohn126.corn通讯联系人:倪才华,教授.email:nieaihua2000163.con第2期黄威等:一种双亲性共网络树脂的制备及其应用283peg400和bpo,待其完全溶解后,通氮气20min.去未反应物.50c(=下真空干燥至恒重,得到双亲性相继使聚合反应在80c【=下1h,85oc下4h和90共网络树脂(psmalpeg400o通过改变组分比下1h,然后冷却抽滤,滤饼用丙酮索式提取24h,除例,得到一系列产物,见表1.表1双亲性共网络树脂的制备及其溶胀性table1preparationandswellingratiooftheamphiphflicconetworksma:peg400编号/质量比产率/%溶胀度/(g?g)苯甲苯氯仿油酸去离子水70:3060:4050:5040:6030:7020:8010:901.3溶胀性能测试称取一定质量(m)双亲共网络树脂,将其浸入不同溶剂中(分别选去离子水,苯,甲苯,氯仿,油酸),待溶胀到饱和后,悬空流淌5min,再称重,得m:.溶胀度的计算为:?m,一m,=三一,1.4药物缓释的测定称取样品s一2,s4,s-7各0.100g,置人布洛芬的乙醇溶液(1g/l)中,待树脂溶胀饱和后,在40cc下真空干燥至恒重.称取5omg树脂样品置于200ml磷酸盐缓冲溶液中,在(370.5)cc下恒温培养,问隔一段时间取样液5ml,离心取其清液,并补充相同体积的新鲜介质.用紫外分光光度计在264nm处测定吸光度,计算释放液中布洛芬含量.其累计释放率按下式计算:累计释放率:100%式中ci释放介质中布洛芬的品质浓度,mg/ml;每次取样的体积,针对本体系为5ml;m总的载药量,mg.2结果与讨论2.1红外光谱由图1可知,随着双亲性共网络树脂中peg400含量的增加,又由于树脂中c一0一c含量的增加,从而在1149cm处出现的吸收峰强度增加,峰变宽;在2923cm和2844cm处出现了亚甲基的伸缩振动,且吸收峰强度减弱,说明双亲性共网络树脂中亚甲基的含量逐渐减少,从而证明sma与peg400发生了共聚合.4ooo35003000z5002000l500l000500波t/cm图l双亲性共网络树脂的红外光谱图fig.1ftirspectraofpsma一1一peg4002.2dsc曲线不同peg400用量psma.1.peg400的dsc曲线见图2.图2不同peg400用量psma-.-ipeg4o0的dsc曲线fig.2dsccurvesofpsma-1-peg400withdifferentpeg400amounts由图2可知,由于向双亲共网络树脂中引入了亲水柔性链段的pecao0,树脂的玻璃化转变温度由43逐渐减少至25.2.3热稳定性s一2,s4,s.7的热失重分析结果见图3.由图3可知,双亲共网络从297.3qc开始大量分解,这表明在通常使用条件下,双亲性共网络树脂2959269l122333468o878566765479669777246318868274867787756827o4666777653868215船%昭应用化工第41卷图3s一2,s-4,s一7的tg曲线fig.3tgeul-vesofs-2.s4ands-72.4溶胀性能双亲性共网络聚合物结构中同时包括了疏水性和亲水性链段部分,可以同时在多种有机溶剂中和水中溶胀,吸附水和有机溶剂.双亲性共网络树脂是一种分子问具有三维交联网状结构,内部有一定空隙,通过大分子链上侧链亲油基团十八酯与油分子通过范德华力相互作用,使树脂发生膨胀.时l闭/h图4psma一1.peg400的亲油/亲水速率曲线fig.4hydrophobieandhydrophilierateellrvesofpsmalpeg4o0由图4可知,psma-lpeca00对油品(苯,甲苯,氯仿,油酸)的吸附速率先增加后减小.起初1h由于油分子进人得少,并不足以使高分子链段完全伸展开来,此时是分子扩散控制,油分子向树脂中扩散的比较快;当吸附时间达到8h后油分子进入的足够多时,溶剂化作用足够强,链段伸展开来,网络中含有共价键结合的交联点存在,于是才开始受floryhuggins方程控制,即由热力学不平衡向平衡态方向转化引,最终psma1peg400与油品的溶剂化达到平衡.双亲共网络树脂的亲水机理与其亲油机理不同,由于向树脂中引入了coc键,而c一0一c键能够与水通过氢键结合,进而实现其亲水的性能,随着树脂在去离子水中溶胀时间的延长,树脂对去离子水的吸附逐渐增加,最终达到热力学平衡态.2.5双亲性共网络聚合物的药物释放s一2,s4,s-7的载药率和包封率,结果见表2.表2树脂的载药率和包封率table2encapsulationefficiencyanddrugloadingcapacityoftheresins由表2可知,随着双亲性共网络聚合物中peg400含量增加,增加了树脂的微孔结构,使得双亲性共网络聚合物的载药率和包封率都有所增加,但是当peg400的含量增加时,也同时减少了亲油基团的含量,进而减少了对疏水药物布洛芬的包埋.合成的双亲性树脂包埋布洛芬微球在ph6.8的磷酸盐缓冲溶液中释放曲线见图5.时间,h图5s-2,s-4,s-7的药物缓释曲线fig.5drugreleasecurveofs-2,s-4,s-7由图5可知,2h后,样品s-2的释放率为843%,s一7的释放率为10.45%,16h后,样品s-2的释放率为95.45%,s-7的释放率为100%,而s_4在各时刻药物的释放量均有不同程度的降低.合成的双亲性共网络树脂包埋布洛芬的量,一方面与树脂中疏水基团的量有关,另一方面与树脂中三维网络空间的大小有关.在ph6.8的磷酸盐缓冲溶液中,布洛芬释放速度取决于通过树脂孔径的速率,由于聚甲基丙烯酸十八酯侧链的存在,能够与布洛芬中的非极性链段通过范德华力结合发生疏水作用,从而减缓了释放速度,达到了缓释效果.3结论以sma和peg400为单体,通过自由基共聚合,合成得到了双亲共网络树脂.该树脂同时具有良好的亲油性和亲水性,对布洛芬有较好的药物缓释作用.当聚合物中peg400的含量为60%时,具有较好的缓释效果.参考文献:1weberm,stadlerr.hydrophilichydrophobictwocompo第2期黄威等:一种双亲性共网络树脂的制备及其应用234567(上接101213nentpolymernetworks:synthesisofreactivepoly(ethyl_eneoxide)telechelicsj.polymer,1988,29(6):10641070.chend,kennedyjp,allenaj.networksynthesisbycopolymerizationofmethacryloylcappedpolyisobutylenewith2一(dimethylamino)ethylmethacrylateandcharacterizationofthenetworksj.macromolscichem,1988,25(4):389-401.michaelhanko,nicobruns,sararentmeister,eta1.nanophaseseparatedamphiphiliceonetworksasversatilematrixesforopticalchemicalandbiochemicalsensorsj.analchem,2006,78:63766383.csabaf,gergelyk,belai.poly(nvinylimidazole)一1一poly(tetrahydrofuran)amphiphilicconetworksandgels:synthesis,chhraeterization,thermalandswellingbehaviorj.macromolecules,2011,44:4496-4502.rimmers,wilshawsp,pickavancep,eta1.cytocompatibilityofpoly(1,2-propandiolmethacrylate)copolymerhydrogelsandeonetworkswithorwithoutalkylaminefunctionalityj.biomaterials,2009,30:2468-2478.ajiroh,takemotoy,akashim.interpenetratingpolymernetworksofpoly(nvinylacetamide)andpoly(acrylicacid)appliedtonovelamphiphilicdrugreleasesubstrateswithmechanicallymodifiedstrengthsj.chemlett,2009,38:368369.rakovskya,marbachd,lotann,eta1.poly(ethyleneyeo1)一basedhydrogelsascartilagesubstitutes:synthesisandmechanicalcharacteristicsj.japplpolymsci,2009,112:390-401.891011121314erdodig,kangjm,yalcinb,eta1.anovelmacroencapsulatingimmunoisolatorydevice:thepreparationandpropertiesofnanomatreinforcedamphiphilieco?networksdepositedonperforatedmetalscaffoldj.biomedmicrodevices,2009,11:297312.christodoulakiske,paliourad,anastasiadissh,eta1.metalnanocrystalsembeddedwithinpolymericnanostructures:effectofpolymermetalcompoundinteractionsj.topcatal,2009,52:394-411.lizh,pany,zhangp,eta1.anovelshapememorypolymerbasedonconetworksj.epolymers,2009,no.025.hankom,brunsn,rentmeisters,eta1.nanophasesepa-ratedamphiphilicconetworksasversatilematrixesforopticalchemicalandbiochemicalsensorsj.analchem,2006,78:63766383.h