一种可降解的含二硫键的羧基甜菜碱两性离子聚合物及其制备方法

本发明属于聚合物领域，更加具体地说，涉及一种可降解的含二硫键的羧基甜菜碱两性离子单体及其聚合物的制备方法。

背景技术：

1、两性离子聚合物表面电荷和水分子之间的强水合作用，使得聚合物表面形成有序的水合层，可有效抑制非特异性蛋白的吸附，从而可以在生物医用过程中减少生物污染，避免异物反应。两性离子聚合物因其良好的亲水性、防污性能和生物相容性而被广泛应用于伤口敷料，通常两性离子聚合物的制备需要添加交联剂在热引发或光引发剂作用下，通过自由基聚合制备，由于化学交联的存在使得其聚合物骨架为不可降解，难以实现按需降解，使得其在应用方面也带来不便。不可降解的两性离子聚合物需要定期清除或更换，以避免创面缺氧，增加了患者的不便，并带来了一定的感染风险。定期更换敷料也会增加医疗资源的负担。其次，不可降解的两性离子聚合物可能作为异物在伤口部位积聚，并导致病理组织的形成。这可能阻碍正常细胞的愈合和再生，从而延长伤口的愈合时间。与不可降解的两性离子聚合物相比，可生物降解型的两性离子聚合物具有良好的生物相容性和生物机械性能，在体内被酶或者非酶途径降解成安全无毒的小分子，随泌尿系统排出体外，对人体造成的伤害最小，降解产物也具有生物相容性，且该类型材料更加符合医用材料的要求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种可降解的含二硫键的羧基甜菜碱两性离子聚合物及其制备方法。本发明通过硫辛酸链端羧基和含活泼氢的叔胺反应引入酰胺基基团，得到含二硫键的叔胺单体，进一步与β-丙内酯发生开环反应，得到含有多氢键的羧基甜菜碱两性离子单体，通过聚合物分子间多重氢键的作用进行物理交联，并通过溶液浓缩诱导开环聚合或者热驱动动态共价二硫键实现热引发开环聚合，解决了传统两性离子聚合物难降解的问题。而且由于聚合物为物理交联，因此，本发明的聚合物还具有良好的自愈合性。

2、本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现。

3、一种可降解的含二硫键的羧基甜菜碱两性离子聚合物，其化学式结构如下所示：

4、

5、r为ch2或-nhco，m为1-5的整数，优选1，2；n为两性离子聚合物的聚合度，其值为20-6000，优选800—3000，数均分子量为10000—1000000，优选100000—600000。

6、本发明的一种可降解的含二硫键的羧基甜菜碱两性离子聚合物的制备方法，按照下述步骤进行：

7、步骤1，将硫辛酸均匀分散于溶剂中进行活化，然后将其与含活泼氢的叔胺混合分散，干燥浓缩后，得到含二硫键的叔胺单体；

8、在步骤1中，硫辛酸的结构如下化学式所示：

9、

10、在步骤1中，含活泼氢的叔胺结构如下化学式所示：

11、(n,n-二甲氨基酰肼，参考文献进行制备https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2022.130243，multifunctional quaternaryammonium surfactants with controlled release of carbonyl perfumes，colloidsand surfaces a:physicochemical and engineering aspects volume 655,20december2022,130243)

12、在步骤1中，含二硫键的叔胺单体如下分子式所示：

13、

14、r为ch2或-nhco，m为1-5的整数，优选1，2。

15、在步骤1中，使用的溶剂为无水甲醇、无水乙醇、无水二氯甲烷，优选无水二氯甲烷。在步骤1中，硫辛酸与含活泼氢的叔胺摩尔比为1：(1—1.5)，优选1：1.1，室温下反应时间为6—24h，优选12—15h。

16、在步骤1中，反应结束后，使用饱和盐溶剂洗涤后进行干燥，使用旋转蒸发器浓缩，选择饱和盐溶剂为饱和氯化钠水溶液、饱和碳酸钠水溶液、饱和碳酸氢钠水溶液，饱和氯化钠水溶液和饱和碳酸钠水溶液的混合物，优选饱和氯化钠水溶液和饱和碳酸钠水溶液的混合物；旋转蒸发器加热温度为20-40℃，优选25—30℃。

17、在步骤1中，将硫辛酸和cdi混合以进行活化，硫辛酸活化时间为1—6h，优选4h；硫辛酸和cdi的摩尔比为1：(1—1.5)，优选1：1.1。

18、步骤2，将步骤1制备的含二硫键的叔胺单体和β-丙内酯反应，以得到可降解的含二硫键的羧基甜菜碱两性离子单体，如下分子式所示：

19、

20、r为ch2或-nhco，m为1-5的整数，优选1，2；β-丙内酯与含二硫键的叔胺单体的加入量(即摩尔比)为(1—2)：1当量

21、在步骤2中，反应使用的溶剂为无水二氯甲烷、无水甲醇、无水四氢呋喃、无水乙醇，优选无水四氢呋喃。

22、在步骤2中，β-丙内酯与含二硫键的叔胺单体的加入量为1.1：1。

23、在步骤2中，反应温度为室温20—30摄氏度，反应时间为60—80小时，优选70—80小时。

24、在步骤2中，在反应结束后，得到粗产物，使用无水乙醚、丙酮洗涤，真空干燥箱中干燥，得到可降解的含二硫键的羧基甜菜碱两性离子单体。

25、步骤3，将步骤2制备的可降解的含二硫键的羧基甜菜碱两性离子单体进行诱导开环聚合，以得到可降解的含二硫键的羧基甜菜碱两性离子聚合物，其化学式如下：

26、

27、r为ch2或-nhco，m为1-5的整数，优选1，2；n为两性离子聚合物的聚合度，其值为20-6000，优选800—3000，数均分子量为10000—1000000，优选100000—600000。

28、在步骤3中，采用溶液浓缩诱导开环聚合，或者熔融法热驱动诱导开环聚合，最后采用模压成型对两性离子聚合物塑形。

29、在步骤3中，使用水和乙醇的混合溶剂溶解可降解的含二硫键的羧基甜菜碱两性离子单体，随后将其置于恒温恒湿箱挥发溶剂以制备可降解的含二硫键的羧基甜菜碱两性离子聚合物

30、在水和乙醇的混合溶剂中，乙醇的体积百分数为20-80％，优选50—60％；可降解的含二硫键的羧基甜菜碱两性离子单体的摩尔浓度为0.5-3mol/l，优选1—1.5mol/l；恒温恒湿箱的温度和湿度分别设置为25-45℃和30-80％，优选30—35℃和55—60％，溶剂挥发时间为1—14天，优选5—7天，一天为24小时。

31、在步骤3中，采用熔融法热驱动可降解的含二硫键的羧基甜菜碱两性离子单体的动态二硫键实现开环聚合，以制备可降解的含二硫键的羧基甜菜碱两性离子聚合物

32、将可降解的含二硫键的羧基甜菜碱两性离子单体置于高温下下熔融，聚合温度为90-150℃，优选110—120℃；聚合时间为1-10h，优选5—8h。

33、本发明通过硫辛酸链端羧基和含活泼氢的叔胺反应引入酰胺基基团，得到含二硫键的叔胺单体，进一步与β-丙内酯发生开环反应，得到含有多氢键的羧基甜菜碱两性离子单体，通过聚合物分子间多重氢键的作用进行物理交联，并通过溶液浓缩诱导开环聚合或者热驱动动态共价二硫键实现热引发开环聚合，不仅解决了传统两性离子聚合物难降解的问题，可降解、具有良好生物相容性和功能的两性离子聚合物有助于提高伤口敷料的效果，并降低患者的不适和并发症风险。本发明中原料易得，且合成和制备方法简单，所制备的两性离子聚合物无需添加任何交联剂即可成胶，所制备的两性离子聚合物具有可降解的性质。