綜述合成樹脂及憋料，2003.20(6):58CHINA SYNTHETIC RESIN AND PLASTICS聚乙二醇改性聚乳酸類材料的合成及應(yīng)用*汪朝陽1.2趙耀明“(1.華南理工大學(xué)材料學(xué)院,廣州，510640; 2. 華南師范大學(xué)化學(xué)系,廣州, 510631)摘要:介紹了丙交酯與環(huán)氧乙烷開環(huán)共秦合.丙交酯與秦乙二醇(PEC)開環(huán)共聚合.以及在其基礎(chǔ)t的擴鏈3種主要的聚乙二醇改性秦乳酸(PELA)合成方法,井慨括了各種PELA合成材料的性能與應(yīng)用。為了得到功能化和親水性理想的聚乳酸類生物降解商分子,聚乳酸樹脂的PEG改性合成工作越來越引人注目。以PEC、乳酸等為原料,通過簡單易行的直接聚合法合成PELA類材料,降低PELA類材料的成本,是未來研究的重要方向。關(guān)鍵詞:聚乳酸類生物降解高分子 聚乙二醉 改性合成開環(huán)聚合直接聚合聚乳酸(PLA)是一種生物降解高分子,具有.要另加偶聯(lián)劑,因此,其應(yīng)用目前很少。最近,也有良好的生物相容性。其合成原料乳酸來自于天然利用乳酸直接聚 合法合成PELA類材料的報道。的可再生資源一淀粉發(fā)酵, 對可持續(xù)發(fā)展具有1.1 LA 與EO開環(huán)共聚合法.重要意義,其研究受到廣泛關(guān)注.1。但是,PLA存.LA與EO的開環(huán)共聚合通常在甲苯溶液中在親水性不足、官能團單一等缺點,因此,近年來進行，以錫、鋁有機金屬催化劑催化，獲得的對PLA的功能化與親水性改性進行了探索,合成PELA為多嵌段共聚物。但如果以萘鉀.3,3-二乙了許多新型的PLA類生物降解高分子21。氧基丙醇為引發(fā)體系,采用逐步陰離子聚合法,先聚乙二醇(PEG)既溶于水又溶于有機溶劑,使EO開環(huán)變成末端活性的聚環(huán)氧乙烷大陰離具有較好的兩親性以及良好的生物相容性，端基子,再引發(fā)LA開環(huán)聚合,則可以得到PEG-PLA可以進一步反應(yīng)合成新的化合物。另外,PEG分二嵌段的PELAIH。子量范圍廣,選擇余地大,并被美國聯(lián)邦藥品管理在上述二嵌段的PELA中,PEG末段的縮醛局批準可用于人體田。因此,作為最常用的PLA改.結(jié)構(gòu)在酸性溶液中易轉(zhuǎn)變?yōu)槿┗?。醛基可以與蛋性手段之一,聚乙二醇改性聚乳酸(PELA)的合成白質(zhì)等分子中的氨基反應(yīng)而鍵合。因此,這種特殊與應(yīng)用研究日益受到重視。的二嵌段PELA,能在水相中充分發(fā)揮PEG鏈段最近，隨著研究的深入,PELA的合成新方阻抗非特異性蛋白的作用,或?qū)⑷┗M行其他轉(zhuǎn)法、材料新類型和新應(yīng)用層出不窮。本文對近年來變而進--步改善材料的性能{。PELA的合成及應(yīng)用進展進行了綜述。1.2LA與PEG共聚合法由于PEG的處理使用比EO更方便安全,1 PELA 的合成方法因此LA與PEG共聚合法在PELA的合成中更為PELA的合成方法通常有3種:(1)丙交酯常用。此時,合成的PELA一般為PLA-PEG PLA(LA)與生成PEG的單體環(huán)氧乙烷(EO)共聚合;(2) LA與PEG共聚合;(3)在各種PLA-PEC共收稿日期: 2003-06-24。聚物基礎(chǔ)上用二異氰酸酯、二酸酐.不飽和鍵光照修改稿收到日期: 2003- 08-16。華南理T.大學(xué)在讀研交聯(lián)聚合等擴鏈手段進一步提高分子量。中國煤化工的合成研究。其中，應(yīng)用最多的是第二種合成方法，即用DHCNMHG8851。PEG等引發(fā)LA進行開環(huán)聚合。當然,制備PELA,通訊聯(lián)系人。聯(lián)系電話:(020)87113644; E -mail:也可以將PLA與PEG進行共混,但效果較差,需psymzhao@scut.edu.cno第6期.工方等.聚厶二醇改性聚乳酸類材料的合成及應(yīng)用9，式的三嵌段聚合物。多嵌段聚合物簡便易行四。例如,宋謀道等人哈成了特性粘數(shù)([m)在0.48-1.32 dLUg的PELA,發(fā)現(xiàn)PEG投料質(zhì)量分數(shù)2 PELA 的應(yīng)用由0.33%增加到11.76%時,PELA的[n]和強度下2.1藥物縵釋載體降，斷裂伸長率增加，材料逐漸由脆性向韌性轉(zhuǎn)目前,PELA在藥物緩釋載體中的應(yīng)用最為.變,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(T)由37 C下降到23 C。廣泛。與PLA用作藥物緩釋載體相比, PELA具有全大萍等人問也用LA與PEG共聚合法合成性能可"剪裁"性,即可以根據(jù)需要調(diào)整鏈段組成了三嵌段PELA,并發(fā)現(xiàn)PEG分子量或組成分數(shù)而控制降解速度、親水性能和藥物釋放速度等。由越大,其降解速率越快。于PELA中PEG親水鏈段的存在，其開始降解時在與LA熔融共聚合時，如果使用僅有一個間早于PLA,前者的質(zhì)量和分子量下降也較后者端羥基的聚乙二醇單甲醚，則可獲得PEG -PLA明顯,所以適宜于用作親水性藥物的緩釋載體網(wǎng)。式的二嵌段PELA。以辛酸亞錫為催化劑,共聚合例如，當采用雙乳液體系溶劑抽提法制備的所得二嵌段PELA的分子量最高可達2.29 x 104m7。PELA包裹乙肝表面抗原(HBsAg)微球時,其外觀不僅如此,以生物素H羧基化端基的PEC,也可規(guī)整,平均粒徑2.17 μm,抗原包裏量1.25%，包裹以引發(fā)LA共聚合,形成二嵌段的PELA,其可被效率71.8%,HBsAg在微球制備過程結(jié)構(gòu)保持完應(yīng)用于細胞工程圖。整動物實驗表明,口服疫苗微球組的效果優(yōu)于對在大多數(shù)情況下,LA與PEG的共聚合雖然照組叫。PELA水凝膠在蛋白質(zhì)藥物緩釋方面的研在熔融狀態(tài)下進行,但如果在四氫呋喃溶液中，以究,也值得關(guān)注。PEG鉀鹽為大分子引發(fā)劑，與LA室溫下通過陰2.2 組織工程離子開環(huán)共聚合也可合成三嵌段PELAP。PLA-PEG共聚物丁二酸酐擴鏈法制備的多由乳酸和丁二酸縮合,改變兩者的投料比,可.嵌段PELA材料,與PLA均聚物相比,具有相當以得到分子量不同的端二羧基PLA.其在二環(huán)已高的拉伸強度和斷裂伸長率,力學(xué)性能良好,親水基碳二亞胺(DCC) .4-二甲胺基吡啶(DMAP)存在性好。細胞培養(yǎng)實驗表明,多嵌段PELA材料制作下與PEG縮合,可合成得到交替多嵌段PELA。差的支架的細胞親和性也明顯優(yōu)于PLA均聚物,可示掃描量熱法和水溶性測定表明，該共聚物是一望應(yīng)用于組織工程2。種熱塑性的水凝膠，可望應(yīng)用于藥物緩釋等生物一般PELA類材料，在骨組織工程方面的應(yīng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域1叫。用研究，近來也比較活躍。例如，用不同分子量1.3 PLA-PEG共聚物擴鏈法PEG改性PLA合成得到的可塑性PELA材料,應(yīng).將PLA-PEG共聚物用甲苯二異氰酸酯進行用為骨形成蛋白載體,進行誘導(dǎo)新骨形成實驗,發(fā)擴鏈，可以制備具有彈性的PELA類材料。隨著材現(xiàn)PEG分子量為3x 10、PLA分子量為6.5x 10%料中PEG(分子量1000)質(zhì)量分數(shù)由30%增加到時,效果較好心。60%，材料r。由29 C下降到3C;相同PEG含2.3其他應(yīng)用量,[NCO][OH]值大時,T,高。PEC 含量和[NCOYPLA-PEG共聚物用甲苯二異氰酸酯進行擴[0H]值相同時,隨著PEG分子量由1 000增至鏈,可以制備具有彈性的PELA類材料,應(yīng)用于尿.2 00,由11 C下降到-0.5 C,但分子量達4x道支撐材料。對狗的尿道支撐實驗結(jié)果表明,材料10后,因產(chǎn)生微晶,故T。大幅提高到26 9C川"。的各項性能基本能滿足尿道材料要求。4周后,材以丁二酸酐為偶聯(lián)劑，在DCC .DMAP存在料降解,尿道刀口愈合,沒有發(fā)現(xiàn)明顯的生理反應(yīng)下,在二氯甲烷中室溫反應(yīng)24h,可使PLA-PEG和毒副作用"。預(yù)聚體擴鏈成多嵌段PELA。當LA/EG(摩爾比)水凝膠類PELA材料，雖然大多作為藥物緩為1: 1時,擴鏈前M.為8.5 x 10",[n]為 0.20 dU釋載體使用,但提高其機械強度后,也可以應(yīng)用為g;丁二酸酐擴鏈后,M.為5.38x 10*,[m]為1.20骨移植材料6。例如，以末端雙丙烯酸酯化的dLUg。增加LA用量,M.和[n]都相應(yīng)增大,LAEG PEG-中國煤化工體,通過紫外(摩爾比)為2:1時最大,M,為11.8x 10*,[m]為光引YHCN MH C解水凝膠,降1.60 dLg。該合成方法對獲得力學(xué)性能好的PELA解時間適宜 ,故以作為軟骨替代材料使用。. 60.合成樹脂及塑料2003年第20卷由LA與EO逐步開環(huán)聚合得到的末端為醛1998. 31(5); 1 473~1 479基的二嵌段PELA,不僅能應(yīng)用于蛋白質(zhì)類藥物i 宋謀道，朱吉亮，張邦華等.兩分子學(xué)報，1998. (4):454-458的緩釋，而且有望通過生物活性物質(zhì)的反應(yīng)性結(jié)i全大萍，高建文。廖凱榮等.功能高分子學(xué)報。2002. 15合應(yīng)用于診斷和表面修飾等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，也可(4): 391-394以用于超大分子的構(gòu)建+。! ChinI, Kirn K, ChungS, el al. Polymer Preprints, 1998.39(2): 482- 4833結(jié)語8 CnnizzaroS M, Paderna R F, Langer R, et al. Biolechnology總之，目前PELA的合成與應(yīng)用研究已經(jīng)有and Bioengineering, 1998, 58(5): 529~535) ZhuZX, XiongC D, Zhang L L, et al. Eur PolymJ. 1999.了長足的進展。一方面,啟發(fā)了人們用類似的研究35(10); 1 821-1 828方法,去進行更多PLA的合成改性研究。另一方) HuhK M. Bar Y H. Polymer, 1999 40(22): 6 147-6 155面,推進了更復(fù)雜的PELA類材料的研究1.。但1 宋謀道，朱吉亮，張邦華等.高分子學(xué)報，1998. (4):就PELA的合成研究而言,以下問題值得注意:393~398由于目前PELA的大部分合成方法都離不開12陳文娜， 楊建，王身國等.高分子學(xué)報，2002,. (5): 695~LA的開環(huán)聚合,而LA通常由乳酸合成,為了獲3任建敏，鄒全明,王縛鯤等.第二軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報，2002, 24698得高分子量的開環(huán)聚合產(chǎn)物,LA必須多次重結(jié)晶(8): 995-996提高純度。這樣,LA的產(chǎn)率一般不足40% ,從而使14李孝紅， 周紹兵，袁明龍等.合成化學(xué)，199 7(4): 389-最起始原料乳酸合成PELA的轉(zhuǎn)化率降低。PELA93的成本現(xiàn)在比較高,使PELA類生物降解材料的15 SaitoN， OkadaT, Tobus， et al. Joumal of Bionedial應(yīng)用受到限制。只有成功降低PELA的成本,才有Materials Research, 199, 47(1): 104-110利于其推廣應(yīng)用。16 Melters A T, Anseth K s, Bownan C N. Biomedical SciencesInstumentation, 1998, 35: 33-38現(xiàn)在,由乳酸出發(fā)合成PLA類生物降解高分17 DengXM, Liu Y, Yuan M L. Eur PolymJ, 2002. 38(7):子材料的直接聚合法已經(jīng)有了顯著進展1931,分子1 435-1 441量高的可達數(shù)+萬uz，而且獲得的材料具有實用18 ShimMS, Iee HT, Shim W s. et al. Journal of Biomedical價值凹。因此，為了降低PELA的合成成本,由Materials Research, 2002, 61(2): 188-196PEG和乳酸直接縮聚合成應(yīng)值得注意。但目前這19 汪朝用， 趙耀明.化學(xué)世界, 2003. (6): 323-32620 WangZY, ZhaoY M. Mai H z, et al. Polymer Preprints,方面的文獻很少,具體的合成研究更有待展開。2002, 43(1): 528-5291 Ajioka M. Suizu C, Higuchi C, el al. Poalymer Degradation參考文獻and Sability, 1998,. 59: 137-1431 Kricheldorf H R. Chenophere, 2001, 43: 49~5422 MoonSI, LeeC W. Miyamoto M. e al. Polyan Sci, Part A:2張國棟， 楊紀元，馮新德等化學(xué)進展.2000, 12(1); 89~Polym Chen, 2000 38(9); 1 673-1 6790223汪朝陽, 趙規(guī)明,王浚等.功能高分子學(xué)報，2002, I5<4):3王東， 馮新德.高分子通報，1998. (2): 32-39377-~382(編輯:宋玉春)4 Negasaki Y, Okada T, Scholz C. et al. Macromolecules.Synthesis and application of PELA biodegradable materialsWang fang', Wang Zhaoyang", Zhao Yaoming'(1. Intiute of Marials, South China Univrsity of Technology. Guanghou, 510640;2. Department of Chenistry, South Ching Normal University, Guangzhou, 510631)Abstrac中國煤化工This paper introduced the ring- opening copolymerizaCNMHGle and lactide withpolyethylene glycol (PEG) as well as the synthetic meuuul puny (aIyGHI B4yUOy -poly (lactic acid)copolymers (PELA) involving chain extension on the basis of the copolymerization.The properties and第6期工方等.聚乙二醇改性聚乳酸類材料的合成及應(yīng)用1。applications of various kinds of PELA synthetic materials were outlined.In order to acquire perfectfunctionalized or hydrophilic polylactic acid biodegradable polymer, more and more efforts have been focusedon the synthetic process of polylactic acid resin modified with PEC. The direct polymerization technology forsynthesizing PELA malerials with taking lactic acid and PEG as reactants can significantly reduce theproductive cost and furthermore, represent an important direction of the future researches on PELA.Key Words: polylactic acid biodegradable polymer; polyethylene glycol; modification; synthesis; ring-opening polymerization; direct polymerization新書介紹《合成樹脂及塑料牌號手冊》2003年,中國石化出版社隆重推出《合成樹脂及塑料牌號手冊》(上、下冊)。其中,上冊涵蓋了國內(nèi)外近百家公司的近萬種通用樹脂的牌號,品種包括低密度聚乙烯、線型低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、高壓乙烯共聚物、聚丙烯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、苯乙烯-丙烯腈共聚物和聚氯乙烯樹脂。下冊涵蓋了國內(nèi)外近百家公司工程塑料、熱固性樹脂和特種塑料的近萬種牌號,其中工程塑料包括聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、熱塑性聚酯和改性聚苯醚;熱固性樹脂有聚氨酯、不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂和氨基樹脂;特種塑料包括氟樹脂、聚苯硫醚、砜樹脂、聚酰亞胺、液晶聚合物和聚酮;以及丙烯酸系樹脂、聚丁烯、阻隔性樹脂和淀粉基聚合物等。每個牌號基本包括牌號名稱、生產(chǎn)公司、熔體流動指數(shù)、密度、屈服拉伸強度、屈服伸長率、彎曲模量、Izod沖擊強度、熱變形溫度、電性能指標、加工方式、聚合物類型、特征和應(yīng)用等項目。每種樹脂牌號表前都有該種樹脂的概述。概述包括該種樹脂的一般介紹、性能、國內(nèi)外供需狀況、國內(nèi)外主要生產(chǎn)公司、主要生產(chǎn)工藝和應(yīng)用消費構(gòu)成。本書具有以下特點:數(shù)據(jù)新資料大部分來自 2001年以來的出版物、網(wǎng)上資料和公司有關(guān)資料:品種全涵蓋了國內(nèi)外上百家公司的通用樹脂 、工程塑料.熱固性樹脂和特種塑料的上萬種牌號;便于查詢可按目 錄樹脂品種進行查詢,亦可按公司名稱順序從索引檢索得到。.該手冊可為合成樹脂生產(chǎn)廠家技術(shù)人員、塑料加工技術(shù)人員、管理人員、銷售人員參考使用。本書上冊9萬字,定價85元;下冊145萬字,定價110元。本書為16開本,平裝。開戶名稱:中國石化出版社聯(lián)系人:白素萍車平開戶銀行:工商銀行北京和平里分理處電話: (010)84289938; 84289974中國煤化工賬號: 0200004219200028406通訊地址:北京市3048信箱(郵編: 10011)MYHCNMHG