化學(xué)推進(jìn)劑與高分子材料Chemical Propellants & Polymeric Materials2011年第9卷第3期化學(xué)交聯(lián)聚乙二醇水凝膠的制備方法席征，蒿銀偉，張志國(guó)，趙傳富，牛群釗，王波(黎明化工研究院，河南洛陽(yáng)471000)摘要: 對(duì)化學(xué)交聯(lián)聚乙二醇基水凝膠的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述。介紹了該類(lèi)水凝膠的制備方法，包括幾種常見(jiàn)的前體制備方法和常用的交聯(lián)方法，并討論了影響水凝膠溶脹性能和力學(xué)性能的幾種因素關(guān)鍵詞:聚乙二醇;水凝膠;前體;合成;交聯(lián)中圖分類(lèi)號(hào): R318.08文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào): 1672 -2191(2011)03 -0036 -08聚乙二醇(PEG)是一種水溶性聚醚型高分子物通過(guò)物理或化學(xué)交聯(lián)的方式生成，具有較多的化合物，廣泛用于醫(yī)藥、衛(wèi)生、食品、化工等領(lǐng)交聯(lián)方式，因而可得到許多結(jié)構(gòu)及功能不同的水域。PEG具有很多優(yōu)點(diǎn)，如低毒性、不凝血性以凝膠?；瘜W(xué)交聯(lián)水凝膠是水凝膠的-個(gè)主要種類(lèi),及生物相容性，而且能被機(jī)體迅速排出體外而不是由高分子鏈段間以共價(jià)鍵的形式交聯(lián)而形成，產(chǎn)生任何毒副作用1-2]。PEG 和其他分子偶合時(shí)，具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較好，制備相對(duì)容易，物理化學(xué)其許多優(yōu)良性質(zhì)也會(huì)隨之轉(zhuǎn)移到結(jié)合物中(-51。因性質(zhì)調(diào)控性好等優(yōu)點(diǎn)。PEG化學(xué)交聯(lián)水凝膠在藥此，它在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用受到了廣泛的重視，并得物控釋載體、組織工程、燒傷輔料以及組織黏合到美國(guó)食品與藥物管理局(FDA)的認(rèn)可。劑等方面有很好的應(yīng)用前景，目前已有幾種產(chǎn)品水凝膠是一種三維親水性網(wǎng)絡(luò)狀聚合物，可獲準(zhǔn)上市(表1)。以吸收大量的水或生物體液6-7。這種網(wǎng)絡(luò)狀聚合化學(xué)交聯(lián)水凝膠制備-般分 為兩步進(jìn)行，首.物可由均聚物或共聚物構(gòu)成，由于交聯(lián)的存在而先進(jìn)行前體物的制備，即末端帶有功能基團(tuán)的線(xiàn)不會(huì)溶于水中。水凝膠所具有的高含水量和柔軟形 或星形PEG(包括聚氧化乙烯, PEO), 然后再.結(jié)構(gòu)，相比其他人工合成的生物材料，更類(lèi)似于選擇不同的交聯(lián)方式進(jìn)行凝膠化，利用某些交聯(lián)活體組織問(wèn)，因此可應(yīng)用于生物和醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域。方法比如高能輻射法也可以使PEG不需衍生化直P(pán)EG基水凝膠一般可由PEG或其末端修飾接進(jìn)行凝膠化。表1幾種已經(jīng)上市的PEG水凝膠產(chǎn)品Tab.1 Several PEG hydrogel products on market商品名應(yīng)用領(lǐng)域凝膠組成交聯(lián)方式生產(chǎn)商Vigilon傷口輔料PEO高能輻射交聯(lián)HypolM傷口輔料、藥物傳遞PEGSprayGelTM預(yù)防腹腔粘連PEG-NHS, PEG-NH2官能團(tuán)反應(yīng)交聯(lián)Confuent SurgicalDuraScald組織密封劑PEG-NHS,三賴(lài)氨酸Confluent SurgicalOcutecTM隱形眼鏡OcutecsQZ GelIDM藥物挖釋PEG,殼聚糖Macromed (Sandy, UT, USA)注: NHS為琥珀酰胺。1凝膠前體的制備體;采用較高相對(duì)分子質(zhì)量的常用末端官能團(tuán)反1.1 PEG 丙烯酸酯類(lèi)衍生物應(yīng)法。PEG丙烯酸酯的制備方法主要有:直接酯PEG丙烯酸酯類(lèi)衍生物是最常用的一種凝膠化法、酰氯酯化法、酯交換法等。制備前體，可以用不同的方式進(jìn)行交聯(lián)，如低相1.1.1 直接酯化法對(duì)分子質(zhì)量的可作為自由基聚合交聯(lián)的大分子單。 中國(guó)煤化工丙烯酸酯的直接酯收稿日期: 2010-12-14FYHCNMHG作者簡(jiǎn)介:席征(1979-),男，助理工程師，主要從事推進(jìn)劑原材料研發(fā)工作。電子信箱: lricixzh@yahoo.cn席征等.化學(xué)交聯(lián)聚乙二醇水凝膠的制備方法●37●化法合成工藝。結(jié)果表明:在丙烯酸1mol、n(聚磷(PBr,)在四氯 化碳溶液中反應(yīng)得到溴代的PEG,乙二醇):n(丙烯酸)=1:3、環(huán)已烷15mL、甲苯然后在濃氨水中將其加熱氨化。5mL、催化劑對(duì)甲苯磺酸0.018mol、反應(yīng)溫度1.2.2對(duì)甲苯磺酰氯法90和反應(yīng)時(shí)間8h等實(shí)驗(yàn)條件下，產(chǎn)物收率可Pillai、 Mutter、 Kugo17-19)采 用對(duì)甲苯磺酰氯達(dá)到96.7%。(TcC1)法制備了PEG- NH2:1.1.2酰氯酯化法吡啶PEG+H2C- o -SO2ClCH2ChHahn等I0]用以下方法合成了PEG3400的丙TsCl烯酸酯: PEG、丙烯酰氯和三乙胺以摩爾比1:4:2PEG- -SO2- > -CH, .的比例加入無(wú)水二氯甲烷中，氬氣保護(hù)下，攪拌PEG-OTs過(guò)夜。反應(yīng)混合液用碳酸鉀溶液洗滌，分出的二鄰苯二甲酰亞胺鉀, DMF十PEG-NH(2氯甲烷相干燥后用乙醚沉淀出產(chǎn)品。Elbert等川用HN- NH2, ETOH該法對(duì)相對(duì)分子質(zhì)量為14800的四臂PEG進(jìn)行這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于原料來(lái)源方便，合成衍生化，產(chǎn)品收率達(dá)到87%，丙烯酰氯轉(zhuǎn)化率為反應(yīng)條件易 于控制，對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備要求不高;但合77.4%。成步驟較多，周期長(zhǎng)，另外PEG長(zhǎng)時(shí)間與過(guò)量1.1.3酯交換法的吡啶作用會(huì)產(chǎn)生鏈斷裂，甚至達(dá)到全部鏈的王維娜等121用聚乙二醇單乙醚乙酸酯(PEG-60%，所以需要嚴(yán)格控制合成條件120。袁明龍等[2MEA)與甲基丙烯酸乙酯(EMA)經(jīng)酯交換反應(yīng)合改進(jìn)了這種方法，選擇活性較高具有顏色的鈉成聚乙二醇單乙醚甲基丙烯酸酯(PEGMEMA)?；蜮浀妮粱衔镒鳛榭`酸劑，根據(jù)顏色變化來(lái)并考察了酯交換催化劑及阻聚劑的種類(lèi)和用量、確定末端官能化程度，合成出的端氨基PEG不反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)物配比對(duì)酯交換反應(yīng)僅產(chǎn)率高達(dá)96%，官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化率也達(dá)到99%。的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，鈦酸四正丁酯(TBOT)Harris等凹提出用NaH與PEG反應(yīng)生成醇鈉，的催化活性最高，2,2,6,6-四甲 基哌啶氧化物再與對(duì)甲苯磺酰氯作用生成PEG甲基苯磺酸酯(TEMPO)的阻聚效果最佳。以TBOT為催化劑、(PEG-OTs)。另外Vos和Goetals!2)用烷基鋰或TEMPO為阻聚劑，PEGMEA和EMA進(jìn)行酯交4-(2-甲基氨基)吡啶作催化劑與對(duì)甲苯磺酰氯作換反應(yīng)的適宜條件為:反應(yīng)溫度1309、反應(yīng)時(shí)間用合成PEG-OTs。黃正強(qiáng)241選擇了合適的縛酸3h、EMA與PEGMEA的摩爾比為3:1,在此條劑在PEG的端基通過(guò)酯化反應(yīng)引人對(duì)甲苯磺酰件下反應(yīng)，PEGMEMA的收率可達(dá)到88.7%?；壬蒔EG-OTs，再根據(jù)Gabeirl原理，使1.2 PEG氨基衍生物得PEG-0Ts與鄰苯二甲酰亞胺鉀反應(yīng)，生成PEG的端羥基被轉(zhuǎn)化為氨基之后，反應(yīng)活性PEG的鄰苯二甲酰亞胺鹽(PEG- PI),最后通過(guò)氨大大提高，而且與羧基反應(yīng)生成的酰胺鍵比羥基解得到雙端氨基PEG。王琴梅等2521采用對(duì)甲苯磺和羧基反應(yīng)生成的酯鍵穩(wěn)定性要好。PEG的氨基酸酯法進(jìn)行活化，制得相對(duì)分子質(zhì)量為4 000和化一般都需要兩步以上反應(yīng)才能完成。主要有鹵10 000的雙端氨基聚乙二醇(AT- _PEG)，產(chǎn)率和轉(zhuǎn)素轉(zhuǎn)化法、對(duì)甲苯磺酰氯法以及疊氮還原法?；矢撸嘶l(fā)生改變外，不會(huì)在PEG分子鏈1.2.1鹵素轉(zhuǎn)化法上引人其他基團(tuán)。PEG-X(其中X=Cl或Br)可用PEG和溴化1.2.3疊氮還原法亞砜(SOBr)或氯化亞砜(SOCl)在甲苯中反應(yīng)得Zalipsky等0用PEG-X與NaN;發(fā)生取代到。反應(yīng)的方法生成PEG-N,(也可用硝硫混酸在非水Harris、Buckmann 和Johassonl13-15]以PEG-介質(zhì)中硝化聚乙二醇得到硝化酯基PEG,然后與x為原料通過(guò)2種途徑合成PEG-NH2，第一種直NaN;反應(yīng)合成PEG-N,2S),得到的PEG-N;再接與氣態(tài)氨反應(yīng)，途徑轉(zhuǎn)化率較高，但需在高壓.以Pd-C為催化劑用氫還原成PEG- NH2。,下反應(yīng);第二種采用直接與己二胺反應(yīng)，途徑雖1.3中國(guó)煤化工然簡(jiǎn)單，但己二胺具有雙官能團(tuán)，反應(yīng)過(guò)程中容三脂類(lèi)衍生物(PEG-易引起PEG鏈之間的交聯(lián)，且在PEG主鏈上引NHS,FHCNMHG首先將PEG上的人其他鏈段，有擴(kuò)鏈效應(yīng)。田志茗等0)用三溴化羥 基衍生為羧基，然后再進(jìn)- -步轉(zhuǎn)化為琥珀酰胺化學(xué)推進(jìn)劑與高分子材料●38●Chemical Propellants & Polymeric Materials2011年第9卷第3期酯類(lèi)術(shù)生物。質(zhì)光氣為原料，易引發(fā)危險(xiǎn)，因而不常采用。PEG羧基化可通過(guò)氧化醇羥基的方法來(lái)實(shí)2凝膠合成方法現(xiàn)。Johansson!2)用高錳酸鉀在堿性條件下氧化2.1高能輻射法.PEG得到了PEG羧基化產(chǎn)物。該法簡(jiǎn)單而直接,PEG水凝膠的共價(jià)鍵交聯(lián)可通過(guò)高能輻射尤但極易引起PEG鏈的斷裂。目前最常用的方法是用PEG和二酸酐(丁二其是伽瑪射線(xiàn)和電子束輻照的方式得到。EI-Din酸酐、戊二酸酐等)發(fā)生酯化反應(yīng)，在生成酯的同等叫1將不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)PEG和甲基丙烯酸混合于時(shí)，可在PEG末端引人羧基?？刂坪线m的反應(yīng)條水溶液中，不添加任何引發(fā)劑或交聯(lián)劑，在伽馬件(如使用過(guò)量的酸酐，回流等)，可使羥基達(dá)到射線(xiàn)輻照下，直接合成了用于藥物載體的水凝膠。高能輻射還可以使沒(méi)有經(jīng)過(guò)端基修飾的PEG或者非常高的轉(zhuǎn)化率21。.SunBio公司申請(qǐng)的專(zhuān)利中，提到一種利用PEO在水溶液中不添加任何組分的情況下直接形上述工藝路線(xiàn)制備相對(duì)分子質(zhì)量20 000左右六臂成水凝膠。這是由于PEG在水溶液中通過(guò)輻照發(fā)PEG- -SA(丁二酸酯)和PEG -GA(癸二酸酯)的方生碳?xì)滏I的均裂，從而導(dǎo)致在聚合物鏈上產(chǎn)生自法明。PEG的羧基化還可利用端羥基與二元酸反由基，另外高能輻射還可以使水分子發(fā)生解離產(chǎn)應(yīng)來(lái)制備，以吡啶為催化劑，N,N'-二環(huán)己基碳生羥基自由基，羥基自由基進(jìn)一步進(jìn)攻聚合物主二亞胺(DCC)為脫水劑，回流狀態(tài)下反應(yīng)得到產(chǎn)鏈導(dǎo)致大分子自由基的產(chǎn)生，2個(gè)大分子自由基通過(guò)雙基偶合反應(yīng)產(chǎn)生共價(jià)鍵而交聯(lián)在一起，隨品1291。采用吡啶為催化劑的合成方法需要加熱回著交聯(lián)鍵的增多，開(kāi)始凝膠化并逐漸形成貫穿整流，容易引起PEG的斷鏈。選擇合適的催化劑及體的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。Keys[351和Branca36等分別配比，比如采用4-(二甲胺基)吡啶(DMAP)為催通過(guò)伽馬射線(xiàn)和高能電子束輻照條件下制備了適化劑，二氯甲烷為溶劑，在室溫下就可進(jìn)行反應(yīng)，用于蛋白質(zhì)輸送的星形PEG水凝膠。由于大分子自由基能夠與氧氣發(fā)生反應(yīng)，因此反應(yīng)需在惰性并得到較高的產(chǎn)率(291。PEG羧基化后，反應(yīng)性提高，在DCC存在氣體保護(hù)下進(jìn)行。相對(duì)于其他交聯(lián)方式，高能輻射法交聯(lián)不需的條件下可以很容易地與N-羥基琥珀酰亞胺反要加入可能產(chǎn)生毒性的交聯(lián)劑或者引發(fā)劑，而且應(yīng)，得到PEG-NHS活性酯8031。交聯(lián)過(guò)程可以在溫和的生理環(huán)境下進(jìn)行。但是用采用上述兩步法合成PEG-NHS活性酯，產(chǎn)輻射法制備的水凝膠含有未反應(yīng)的自由基，在應(yīng)物需要通過(guò)多次溶解/沉淀的方法進(jìn)行提純，這樣用中可能會(huì)對(duì)所負(fù)載生物活性物質(zhì)產(chǎn)生損害。會(huì)引起產(chǎn)品的損耗，導(dǎo)致產(chǎn)率下降。Miron等2利2.2自由基聚合法用N-羥基琥珀酰亞胺氯甲酸酯和N,N'-二琥珀自由基聚合制備PEG水凝膠是較常用的方酰亞胺基碳酸酯為衍生化試劑，DMAP為催化劑,法，自由基通過(guò)PEG大分子單體上不飽和乙烯基室溫下反應(yīng)得到了PEG活性酯，產(chǎn)品收率達(dá)到團(tuán)進(jìn)行傳遞產(chǎn)生鏈型聚合,從而得到交聯(lián)結(jié)構(gòu)。95%。此法只需一-步反應(yīng)，減少了提純步驟引起自由基聚合可選擇不同的引發(fā)方法，主要有的損失，而且反應(yīng)在常溫下進(jìn)行，不會(huì)引起PEG引發(fā)劑引發(fā)和紫外光引發(fā)，引發(fā)劑引發(fā)按分解方的氧化以及斷鏈。式又可分為氧化還原分解和熱分解2類(lèi)。氧化還此外，有關(guān)PEG的羧基化琥珀酰亞胺衍生原引發(fā)是通過(guò)引人氧化還原反應(yīng)來(lái)引發(fā)體系的聚物如PEG琥珀酰亞胺碳酸酯(PEG-SC)的制備,合并交聯(lián)，最常用的氧化還原引發(fā)劑是過(guò)硫酸胺Zalipsky等們)開(kāi)展了一些研究工作，得到了如下(APS)和四甲基乙二胺(TMEDA)的混合物。Pad-制備方法:將MPEG5000溶于苯(或二氯甲烷)mavathi等[7]首次以APS/TMEDA氧化還原體系中，光氣溶于甲苯中，與上述液體混合反應(yīng)過(guò)夜，為引發(fā)體系，通過(guò)自由基聚合法制備了網(wǎng)狀交聯(lián)將反應(yīng)混合物蒸干，剩余的光氣在減壓條件蒸出，聚 乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)水凝膠。譚幗馨蒸餾殘余物重新溶于苯或二氯甲烷中，加入N-等81又中國(guó)煤化工機(jī)理進(jìn)行了探討。羥基琥珀酰胺，然后加人三乙苯胺，將反應(yīng)液過(guò)結(jié)果看1YHCNMHG大，凝膠化時(shí)間濾后重新溶于50C'下的乙酸乙酯中，過(guò)濾出少量越短，凝膠化時(shí)間隨著PEGDA單體濃度的增大、不溶物，降溫結(jié)晶得到產(chǎn)品。此法需采用劇毒物溫度的升高和加速劑用量的增大而減小。氧化還席征等.化學(xué)交聯(lián)聚乙二醇水凝膠的制備方法●39●原引發(fā)劑引發(fā)自由基聚合雖然簡(jiǎn)便易行，但水凝人體生理?xiàng)l件下快速進(jìn)行，不需要任何引發(fā)劑、膠中殘存的引發(fā)劑和交聯(lián)劑可能會(huì)影響水凝膠的催 化劑和有機(jī)溶劑，不產(chǎn)生任何有害的毒副產(chǎn)物，應(yīng)用范圍。并且具有較高的化學(xué)選擇性，是一種理想的化學(xué)含有乙烯基的PEG大分子單體在光引發(fā)劑存交聯(lián)反應(yīng)。Van de Wetering等l42)利用八官能度的在條件下，用紫外光照射，通過(guò)光引發(fā)劑吸收特PEG丙烯酸酯與二硫蘇糖醇制備了可進(jìn)行原位凝定波長(zhǎng)的紫外光引發(fā)產(chǎn)生自由基，從而發(fā)生一系膠的生 物相容性水凝膠。侯丹丹等14)通過(guò)邁克爾列快速聚合反應(yīng)引起交聯(lián)。譚幗馨等9以1-(4-加 成反應(yīng)在磷酸鹽緩沖溶液中制備出一-種基于三(2-羥乙氧基)-苯基)-2-羥基-2甲基丙酮為光臂聚乙二醇丙烯酸酯并能快速固化的可注射水凝引發(fā)劑，通過(guò)紫外光自由基聚合制備了交聯(lián)網(wǎng)狀膠。 Teng Dayong等(441將殼聚糖用巰基修飾后與聚乙二醇雙丙烯酸酯水凝膠。研究結(jié)果表明，隨PEG 雙丙烯酸酯匹配，設(shè)計(jì)了一種新型的可注射著光照時(shí)間的增加，單體共聚的轉(zhuǎn)化率提高;隨原位交 聯(lián)水凝膠。著引發(fā)劑濃度的增大，單體溶液中自由基增多,琥珀酰亞胺基團(tuán)可與含活潑氫的氨基或者聚合速度增大。FT-IR 結(jié)果表明PEGDA單體經(jīng)巰基快速反應(yīng)， 脫去對(duì)人體無(wú)毒的N-羥基琥珀30 min紫外光照射后聚合完全。Tan Guoxin等[40}酰亞胺， 形成酰胺鍵，從而將2個(gè)基團(tuán)連接起.以PEGDA和2-羥乙基丙烯酸甲酯(HEMA)作為來(lái)。 此交聯(lián)反應(yīng)條件非常溫和，可以在活體中進(jìn)混合單體在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，通過(guò)紫外光照射制備了行。 Wallace 等[56以PEG巰基衍生物和PEG琥PEG基水凝膠，研究發(fā)現(xiàn)光照交聯(lián)后PEGDA的珀酰 亞胺戊二酸酯為雙組分前體，制備了一種可碳碳雙鍵和HEMA消失，說(shuō)明了凝膠是通過(guò)消耗以快速凝膠化的水凝膠作為組織密封劑。Brandl碳碳雙鍵形成的。光引發(fā)聚合的-一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是等|45將 相對(duì)分子質(zhì)量為10 000的PEG琥珀酰亞可以離體或原位進(jìn)行。胺丙酸酯與不同類(lèi)型的端氨基PEG(線(xiàn)性和支化值得一提的是，超聲波也是引發(fā)乙烯基單體結(jié)構(gòu)， 相對(duì)分子質(zhì)量為2 000和10 000)通過(guò)末端自由基聚合制備水凝膠的一種有效方法。Cass 等凹)基團(tuán)反應(yīng)制 備了水凝膠。Harris 等|46)合成了末端利用超聲波引發(fā)自由基的產(chǎn)生，制備了一系列丙具有 氨基反應(yīng)活性基團(tuán)并且在主鏈中含有可降解烯酸酯型水凝膠，其中包括PEG水凝膠。研究發(fā)酯基的PEG衍生物，然后與支化的端氨基PEG現(xiàn)制備過(guò)程必須加入水溶性的添加劑比如甘油、制備了可用于蛋白質(zhì)類(lèi)藥物輸送的可降解型PEG葡萄糖、山梨醇等，其中甘油效果最好。該方法水凝膠， 凝膠化過(guò)程可在非常溫和的條件下進(jìn)行。不需要加入可能產(chǎn)生毒性的引發(fā)劑。Ferdinandl47. 等用氨基酸改性的端氨基PEG與四2.3官能團(tuán)反應(yīng)法臂PEG琥珀酰亞胺丙酸酯制備了可以用酶來(lái)降解PEG衍生物的末端官能團(tuán)與另-種與其反應(yīng)的水凝膠。性互補(bǔ)的官能團(tuán)發(fā)生反應(yīng)生成共價(jià)鍵，從而引起對(duì)于其他互補(bǔ)官能團(tuán)之間的反應(yīng), Teodor-交聯(lián)。幾種常見(jiàn)的互補(bǔ)反應(yīng)性官能團(tuán)如表2所示。escu等[48]報(bào)道了以低相對(duì)分子質(zhì)量環(huán)氧基封端的PEG交聯(lián)--級(jí)脂肪族:二元胺制備水凝膠。Moffat表2幾種常見(jiàn)的互補(bǔ)反應(yīng)性基團(tuán)Tab.2 Some usual complementary reactive groups等149)以?xún)晒倌芏榷税被鵓EG與從梔子果中提取官能團(tuán)A官能團(tuán)B所形成的共價(jià)鍵類(lèi)性的天然產(chǎn)物京尼平進(jìn)行反應(yīng)，得到一種可用于組- -NCONH, - -OF脲鍵織工程的水凝膠(圖1)。- -NH, -0H-C=C-酯鍵TanHuaping等IS0改用四臂和八臂的端氨基.-NH2-NHS酰胺鍵- COOH- -OHPEG與京尼平交聯(lián)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)四臂的端氨基PEG- CHO-NH,希夫堿與京尼平形成的凝膠各種特性更適用于作注射用邁克爾加成反應(yīng)是親核試劑與不飽和羰基化組織材料。合物之間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，如式(3)所示。利用酶的催化作用使帶有生物活性基團(tuán)的.PEG中國(guó)煤化工子的基團(tuán)之間發(fā)---i +s...聯(lián)(3)生反HCNMH G卡具有高效、高選擇、反皿爾It血TH于兒點(diǎn)。operinde等1511將四官以巰基作為親核試劑的邁克爾加成反應(yīng)可在能度的PEG谷氨酰胺衍生物在轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶的作化學(xué)推進(jìn)劑與高分子材料40●Chemical Propellants & Polymeric Materials2011年第9卷第3期HzCO~ ce0高濃度條件下制備時(shí)才能得到理想的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和~06 0 NH++HN-to~ tan最大的交聯(lián)效率，低官能度前體在低濃度條件下端氨基PEG制備凝膠會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)缺陷，引起水凝膠交聯(lián)鏈密度的降低，導(dǎo)致較高的平衡溶脹率。Teodorescu京尼平等018)的研究也發(fā)現(xiàn)凝膠力學(xué)強(qiáng)度取決于凝膠前體的濃度、端氨基PEG的官能度以及凝膠條件。PEG水凝膠鏈段相對(duì)分子質(zhì)量和臂數(shù)也會(huì)影響力- ro0X^Ne z0學(xué)性能，鏈段相對(duì)分子質(zhì)量越大，水凝膠的交聯(lián)密度越小，導(dǎo)致其強(qiáng)度下降，伸長(zhǎng)率提高;另一方面，當(dāng)PEG的臂數(shù)增加時(shí)，交聯(lián)密度增大，凝圖1端氨基PEG與京尼平制備水凝膠反應(yīng)膠的強(qiáng)度就越高，但斷裂伸長(zhǎng)率卻隨之下降。Fig.1 Reaction of amine-terminated PEG with3.1.2輻照劑量與交聯(lián)劑的濃度Genipin for preparing bydrogel高能輻射交聯(lián)法制備的PEG水凝膠其交聯(lián)密用下與賴(lài)氨酸苯丙氨酸共聚物發(fā)生交聯(lián)，反應(yīng)位度除了取決于PEG的濃度外還與輻照劑量有關(guān)。點(diǎn)發(fā)生在PEG衍生物的甲酰胺基團(tuán)與賴(lài)氨酸的氨通常情況下， 交聯(lián)密度隨PEG濃度和輻照劑量的基之間。增加而增大。隨著凝膠交聯(lián)度的增加，凝膠網(wǎng)絡(luò)孔徑變小，溶脹度下降15。3影響PEG水凝膠性能的因素Moffat等|491考察了京尼平作為交聯(lián)劑在不同化學(xué)交聯(lián)水凝膠作為-種功能性交聯(lián)聚合濃度下 所形成的PEG水凝膠的溶脹性能，結(jié)果顯物，其性能決定其應(yīng)用方向，而性能則取決于聚示采用低濃度交聯(lián)劑制備的水凝膠溶脹性最好。合物的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和制備條件。水凝膠的主要性能3.2凝膠合成條件的影響包括力學(xué)性能和溶脹性能，溶脹性能與其力學(xué)性凝膠合成條件主要包括反應(yīng)溫度及溶劑的類(lèi)能密切相關(guān)，大多數(shù)提高凝膠強(qiáng)度的方法均能導(dǎo)型 和用量等因素。Teng Dayong等州以巰基改性致溶脹度降低。因此合成水凝膠時(shí)應(yīng)綜合考慮影的殼聚糖和PEG丙烯酸酯為前體通過(guò)邁克爾加成響水凝膠的各種因素，從而獲得符合要求的產(chǎn)品。反應(yīng)制備了一種可原位注射的水凝膠，其溶脹性3.1交聯(lián)密度的影響.能與溫度高低有關(guān)。Teodorescu 等l48)對(duì)端環(huán)氧基交聯(lián)密度對(duì)于水凝膠的性能起決定性作用,PEG與不同鏈長(zhǎng)的脂肪族二胺形成凝膠的研究發(fā)提高水凝膠的力學(xué)性能可以通過(guò)增加交聯(lián)密度的現(xiàn)， 在胺基與環(huán)氧基比例不符合化學(xué)計(jì)量比、酸方法來(lái)實(shí)現(xiàn);但是交聯(lián)密度的提高會(huì)降低溶脹性性 pH值以及較低的溫度下可以得到具有較高平能，也就是說(shuō)水凝膠力學(xué)性能的增強(qiáng)往往以降低衡溶 脹度的水凝膠。溶脹性能為代價(jià)。通常情況下凝膠前體濃度、官3.3 凝膠前體結(jié)構(gòu)的影響能度、輻射劑量、交聯(lián)劑濃度等都會(huì)對(duì)交聯(lián)密度聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)也可以影響凝膠的溶脹產(chǎn)生影響。率，含有親水性基團(tuán)的水凝膠相比含有疏水性基3.1.1凝膠前體濃度及官能度團(tuán)凝膠有更高的溶脹率，Kim等[54) 合成了2個(gè)端譚幗馨等38]1研究了不同PEGDA單體濃度對(duì)基 分別為磺酸基和甲基丙烯酸酯基的新型PEG大水凝膠溶脹度及力學(xué)性能的影響，結(jié)果表明，單分子單體， 并以此和PEG雙丙烯酸甲酯作為混合體溶液濃度越大，水凝膠的平衡溶脹率越小、壓?jiǎn)误w交聯(lián)制備 了一-種新型的PEG水凝膠。以末端縮模量越強(qiáng)。Tan Huaping等I59'的研究發(fā)現(xiàn)多臂分 別為甲氧基和甲基丙烯酸酯基的PEG大分子單PEG的結(jié)構(gòu)對(duì)所形成凝膠的性能有重要影響，采體與PEG雙丙烯酸甲酯混合交聯(lián)的PEG水凝膠用八臂PEG通過(guò)交聯(lián)劑梔子素制備的水凝膠相對(duì)作為參照，發(fā)現(xiàn)含有親水性磺酸酯基團(tuán)的PEG水使用四臂PEG具有更致密的結(jié)構(gòu)和更好的穩(wěn)定性。凝膠中國(guó)煤化工PEG水凝膠具有Metters等[52]通過(guò)對(duì)邁克爾加成反應(yīng)制備PEG水更高CNMHG,凝膠研究，發(fā)現(xiàn)凝膠制備前體的官能度及制備條YHs，八共心的潔構(gòu),可以在一定件決定交聯(lián)的效率，只有使用高官能度的前體在程度上同時(shí)兼顧到交聯(lián)密度和溶脹性能。Zhang席征等.化學(xué)交聯(lián)聚乙二醇水凝膠的制備方法●41Chao等5以PEG和三亞甲基碳酸酯合成了一種547- -570既含有親水基團(tuán)又含有疏水基團(tuán)的三嵌段型PEG [8] TakaoA Y, Sugik 1, Sakurai Y, et al. Peptide drug前體，并以此制備了一-種力學(xué)性能很強(qiáng)的水凝膠。carrier: studies on incorporation of vasopressin intonano-associates comprising poly(ethylene glycol)-由于該凝膠網(wǎng)絡(luò)的交聯(lián)密度與溶脹性能可以分別poly(L-aspartic acid) block copolymer[J]. Colloids and通過(guò)調(diào)整交聯(lián)鏈間的平均相對(duì)分子質(zhì)量和親水-Surfaces Biointerfaces, 1999, 16(1/2/3/4): 237- -242.疏水平衡進(jìn)行獨(dú)立控制。相比普通的PEG水凝膠，9] 張維剛，崔英德,呂錢(qián)江,等.聚乙二醇雙丙烯酸酯交由該前體制備的水凝膠性能調(diào)控性很好，而且提聯(lián)劑的合成工藝[J].廣東化工, 2007, 34(1):41- 43.高力學(xué)性能不會(huì)以損失溶脹性能為代價(jià)。[10] Hahn M s, Taite L J, Moon JJ, et al. Photolithographicpatterning of polyethylene glycol hydrogels[J]. Bioma-4展望terials, 2006, 27(12): 2519 -2 524.化學(xué)交聯(lián)PEG基水凝膠所具有的一系列優(yōu)[1] Elbert D L, Pratt A B, Lutolf M P, et al. Protein deliv-ery from materials formed by self-selective conjugate點(diǎn)，使這一功能高分子材料引起國(guó)內(nèi)外越來(lái)越多addition reactions[J]. Journal of Controlled Release,的科研人員的研究興趣，其制備方法、結(jié)構(gòu)與性2001, 76(1/2): 11-25.能關(guān)系等方面的研究已經(jīng)取得了一-定的進(jìn)展。但[12]王維娜，方云，何志強(qiáng).酯交換法合成聚乙二醇單乙醚是如何設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與性能更為優(yōu)良的水凝膠將會(huì)一甲基丙烯酸酯大分子單體[I].石油化工, 2008, 37(8):直作為研究的重要方向，將高分子科學(xué)中的最新[13] Harris J M, Hundley N H, Shannon T G. Soluble797- -800.研究方法如超分子化學(xué)、點(diǎn)擊化學(xué)等理論應(yīng)用于polymer in organic synthesis: preparation of polymer制備性能可調(diào)控性好的水凝膠將是未來(lái)的發(fā)展方reagents using polyethylene glycol with terminal向之一?？梢灶A(yù)見(jiàn),具有結(jié)構(gòu)可控性好、性能優(yōu)異、amino groups as polymeric component Manfred制備簡(jiǎn)單的PEG水凝膠將會(huì)得到不斷的發(fā)展與應(yīng)mutter[J]. J Org Chem, 1982, 47: 47- -98.用。[14] Buckmann A F, Morr M, Johansson G. Functionali-zation of PEG and monomethyoxy-PEG[J]. Makromol參考文獻(xiàn)Chem, 1981, 182(1): 1 379-1385.1] Harris J M. Poly(ethylene glycol) chemistry: biotech-[15] Johansson G, Gysin R. Affinity partitioning of me-nical and biomedical applications[M]. 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Poly-Preparation Methods of Chemically Crosslinked Poly(Ethylene Glycol) HydrogelsXI Zheng, HAO Yinwei, ZHANG Zhiguo, ZHAO Chuanfu, NIU Qunzhao, WANG Bo(Liming Research Institute of Chemical Industry, Luoyang 471000, China)Abstract: The research progress of chemically crosslinked poly(ethylene glycol) hydrogels is reviewed. The preparationmethods of this type hydrogel are introduced, including the preparation methods of several common precursors and the usualcrosslinking methods. Several factors affecting the swelling and mechanical properties of these bhydrogels are discussed.Key words: poly(ethylene glycol); bydrogel; precursor; synthesis; crosslinking(上接第28頁(yè))[22]劉慶,甘寧,韓濤,等. s-乙烯基四唑的合成及表征[].[19] Zhao Yabin, Yan Zeyi, Liang Yongmin. Effcient火炸藥學(xué)報(bào), 2009, 32(1): 29-31.synthesis of 1,4-disubstituted ,2,triazoles in ionic [23] 哈恒欣,曹- -林,孫忠祥.聚-5-乙烯四唑的合成與性liquid/water system[J]. 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