优化合成多巴胺修饰Pluronic F68及结构表征.doc

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1、目录摘 要1关键词10.前言11.实验材料与仪器2 1.1主要材料2 1.2主要仪器32.实验内容及结果32.1实验准备32.2合成多巴胺修饰的Pluronic F68（Plu F68-DOPA）42.2.1合成第一步反应中间体Pluronic F68-p-NPC步骤42.2.2测定硝基苯酚离子的含量5 2.3（冬天，平均室温10oC）制备多巴胺修饰后的Pluronic F68-DOPA步骤62.3.1实验步骤62.3.2将Plu F68-DOPA进行渗析62.3.3测定多巴胺含量72.3.4多巴胺含量计算8 2.4（恒温22）制备多巴胺修饰后的PluF68-DOPA步骤92.4.1实验步骤1

2、02.4.2将Plu F68-DOPA进行渗析112.4.3测定多巴胺含量112.4.4多巴胺含量计算11 2.5测定Pluronic F68及Pluronic F68-DOPA的凝胶温度112.5.1实验步骤112.5.2实验结果11 2.6PluF68-DOPA与Fe3+络合交联生成水凝胶123.实验结果及分析133.1 优化合成PluF68DOPA的步骤分析133.2多巴胺对Pluronic F68凝胶温度的影响133.3pH诱导生成PluF68-DOPA-Fe3+交联水凝胶144.结论15参考文献15致谢语17优化合成多巴胺修饰Pluronic F68及结构表征赖志颖 三明学院2011

3、级 化学（工业分析与质检）专业 福建三明 365004指导老师：黄葵摘 要：海洋贻贝能够分泌超强黏液到轮船、礁石及其它生物表面使其在巨浪的冲刷下仍可以牢牢的附着。其分泌的黏附蛋白近年来引起人们的广泛兴趣。研究认为贻贝黏分泌的粘液具有的高粘附性能和高机械性能的主要原因是由多巴（3,4-二羟基苯丙氨酸）引起的。近年来，人们通过将贻贝黏附蛋白功能元-DOPA或含有儿茶酚残基与某些高分子相结合出新的具备生物相容性高分子，并且是具有高粘附性的生物材料，这些粘合剂材料将在生物医学方面具有很高的应用前景。本文在前期工作基础上，优化合成高分子贻贝黏附蛋白仿生材料-多巴胺末端修饰的Pluronic F68的嵌段

4、共聚物(PluF68-DOPA)且对其进行结构的表征。关键词：Pluronic F68；3,4-二羟基苯丙氨酸；渗析；粘合剂；共聚物0.前言Pluronic共聚物，又称聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物poly(ethylene oxide-poly(propylene oxide)-poly(ethylene oxide), 简写为 PEO-PPO-PEO，是用共价键将亲水的氧化乙烯(EO)链段和疏水的氧化丙烯(PO)链段联结在一起的具有ABA三嵌段结构的高分子。PEO-PPO-PEO在水溶液中表现出很强的温度和浓度依赖的自组装行为，具有温度敏感胶束化、温度敏感增溶以及温度敏感的液晶晶型

5、结构等特点1,2。Pluronic共聚物自身水溶性好，独特的疏水内核亲水外壳结构使之具备两亲性和反向胶凝性质，且具有良好的生物相容性，价格便宜，是被美国批准可以直接或间接用作食品、药物和农业产品等添加剂的几种嵌段共聚物之一3。Pluronic F68是近年来新传递系统研究的主要给药载体之一4。一定浓度的Pluronic F68具有反向热敏胶凝性质，即在低温时为液体，体系环境升高至某一温度时，胶束开始有序堆积，体系的强度、粘度突跃增加，成为半固体物理性凝胶，温度降低时，复又转变成可流动液体状。Pluronic嵌段式聚醚在药物输送、生物黏膜黏附制剂等方面具有潜在的应用5-8。但是，Pluronic

6、本身生物黏附性较弱而且水凝胶在机械性能和稳定性方面存在一定缺陷9，这些缺陷限制了该系列化合物在给药系统及组织工程等领域的应用。本课题组受海洋贻贝黏附蛋白超强粘附性启发，合成了基于高分子材料Pluronic的多巴修饰贻贝仿生材料海洋贻贝能够分泌粘液形成足丝11-13，从而在海水中牢牢粘附于各种物体表面，研究人员贻贝分泌的粘附蛋白具有在外科手术中具有卓越的性能。 在组织创伤修复中，常使用传统的固定和缝合材料或器械（如柳钉、缝合线等），目前医学组织粘合剂具有使用方便，创伤小，术后不需要移除和手术疤痕小等优点，并且还能够作为止血，消炎和抗菌药物的载体实现药物的靶向释放，因此在临床上具有广阔的应用潜能，

7、吸引了众多研究者的关注，但传统材料性能尚不能满足现在的临床应用要求。研究发现，从贻贝中提取 出来的多种贻贝蛋白都含 有络氨酸转议后的产物3,4-一二羟基苯丙氨酸，它是使 贻贝粘附蛋白具有高韧性和高粘性的主要 原因。最近研究表明，贻贝足丝表皮中含有大量的无机成分，例如金属Fe3+，在pH诱导下，足丝表皮黏附蛋白中的多巴残基儿茶酚与Fe3+发生螯合，交联固化成贻贝足丝外皮14,15。Harrington等指出贻贝足丝表皮黏附蛋白之间由于(catechol)3-Fe3+螯合形成的交联结构是足丝表皮具有坚韧性、延展性和自愈性的主要原因14。我们课题组试图通过寻找新的接枝改性途径，合成新型的多巴胺修饰P

8、luronic化合物，并通过与Fe3+发生络合作用以提高聚合物材料的机械性能。基于前期工作16，本文将进一步优化合成和表征了多巴胺修饰Pluronic F68并进行性质表征，定性地研究了通过控制pH值制备了一种pH敏感性水凝胶。1.实验材料与仪器1.1主要材料：试剂名称亚硝酸钠丙酮98对硝基苯基氯酸酯3,4-二羟基苯丙氨酸98三乙胺Nacl三氯甲烷（AR）无水硫酸钠二氯甲烷（AR）盐酸多巴胺（DOPA）乙醚（AR）99.8 N,N二甲基甲酰胺36-38 Hcl99钼酸钠99左旋多巴丙三醇96.0NaOH98盐酸多巴胺Pluronic F68对硝基苯基氯酸酯1.2主要仪器：仪器名称型号/规格真空

9、干燥箱DZF6053单相电容起动电动机YC7124恒温水浴槽R201C循环水式多用真空泵SHB恒温磁力搅拌器JBZ14H氧气袋SY42L玻璃仪器烘干器KQ-C电子天平JA2003N离心管2ml可调式移液器100-1000ul、20-200ul、5-50ul、移液器吸咀24*26联合碳化渗析袋分子量3500三颈圆底烧瓶150ml、200ml、250ml针筒1ml、5ml紫外可见光光度计UVmini1240恒温加热磁力搅拌器DF-101S氮气纯度为99%PH试纸1-14 ph广泛试纸冰箱BCD-1852.实验内容及结果2.1实验前准备2.1.1Pluronic F68的干燥首先称量10.0567g

10、的 Pluronic F68倒入100ml的洁净烧杯，打开真空干燥箱并将烧杯放入其中，加热温度控制110，加热时间为1小时。其次取适量4A分子筛放入150ml圆底烧瓶中，加入50ml二氯甲烷溶液，然后将第一次干燥后的 Pluronic F68加入其中。待Pluronic F68全部溶解后，用封口带密封放于冰箱过夜干燥，干燥后的溶液滤掉4A分子筛，瓶口用封口带密封放于冰箱备用。2.1.2三乙胺的提纯在150ml圆底烧瓶中依次倒入50ml的三乙胺和适量CaH2，磁力搅拌子，将其在恒温加热磁力搅拌器上搭好实验装置，该装置需进行氮气保护并做尾气液封处理（氮气用氧气袋装好），打开搅拌，打开氮气且持续不断

11、供气（不够需及时补充），加热温度控制低于90，反应时间12小时。蒸馏结束之后进行二次蒸馏提纯。三乙胺提纯完毕之后，用封口带将瓶口密封好保存在冰箱中。现场情况：在加入CaH2时，会看到大量的气泡产生。2.1.3二氯甲烷的提纯在250ml的圆底烧瓶中依次倒入100ml的二氯甲烷和适量CaH2，磁力搅拌子，将其在恒温加热磁力搅拌器上搭好实验装置，该装置需进行氮气保护并做尾气液封处理（氮气用氧气袋装好），打开搅拌，打开氮气且持续不断供气（不够需及时补充），加热温度控制低于40，反应时间12小时。蒸馏结束之后进行二次蒸馏提纯。二氯甲烷提纯完毕后，用封口带将瓶口密封保存在冰箱中。现场情况：在加入CaH2时

12、，会看到大量的气泡产生。 2.1.4三氯甲烷的提纯在250ml的圆底烧瓶中依次倒入100ml的三氯甲烷和适量CaH2，磁力搅拌子，将其在恒温加热磁力搅拌器上搭好实验装置，该装置需进行氮气保护并做尾气液封处理（氮气用氧气袋装好），打开搅拌，打开氮气且持续不断供气（不够需及时补充），加热温度控制低于40，反应时间12小时。蒸馏结束之后进行二次蒸馏提纯。三氯甲烷提纯完毕后，用封口带将瓶口密封保存在冰箱中。现场情况：在加入CaH2时，会看到大量的气泡产生。2.2合成多巴胺修饰的Pluronic F68（Plu F68-DOPA） 首先将对硝基苯基氯酸酯与Pluronic F68反应，生成产物Pluro

13、nic F68-P-NPC，其拥有对氨基敏感的性能；接着将PluF68-P-NPC与盐酸多巴胺反应生成目标产物PluF68-DOPA。 图1是目标产物PluF68-DOPA的合成路线图。图1多巴胺修饰Pluronic F68的合成路线。Fig.1 Synthetic Pathway of Dopa-modified Pluronic F682.2.1合成第一步反应中间体Pluronic F68-p-NPC步骤：实验前准备：Pluronic F68的相对分子质量：M=8257g/mol；Pluronic F68称取的质量：m=10.0567g Pluronic F68的摩尔数：n1=m/M=10

14、.0567g/8257g/mol=0.0012mol因为Pluronic F68有两个-OH （羟基）,所以Pluronic F68的-OH （羟基）：n2=0.0012mol*2=0.002mol对硝基苯基氯酸酯的相对分子质量：M=201.57g/mol由于为了使Pluronic F68完全反应。则需对硝基苯基氯酸酯3倍于-OH （羟基）的摩尔数。所以，对硝基苯基氯酸酯的摩尔数为：n=0.002*3=0.006 mol 则对硝基苯基氯酸酯的质量m=n*M=0.006 mol*201.57g/mol=1.2094g三乙胺的相对分子质量：M=101.19g/mol；三乙胺的密度=0.7255g/

15、cm由于为了使Pluronic F68完全反应。则需三乙胺1.1倍于-OH （羟基）的摩尔数。所以，三乙胺的摩尔数n=1.1*0.002mol=0.0022mol 三乙胺体积V=n*M/=0.0022mol*101.19g/mol/0.7255g/cm=306.8ul在50ml烧杯中依次加入1.408g对硝基苯基氯酸酯，10ml二氯甲烷，搅拌使对硝基苯基氯酸酯溶解；在150ml的圆底烧瓶中倒入干燥后质量10.0567g的Pluronic F68，倒入70ml重蒸后的二氯甲烷溶解；将4瓶乙醚放入冰箱中。 实验内容：将溶解有Pluronic F68的圆底烧瓶中放入磁力搅拌子，并用移液枪吸取306.

16、8ul三乙胺加入其中。开启磁力搅拌器搅拌，准确称取1.408g对硝基苯基氯酸酯倒入烧杯中溶解，并将其倒入恒压漏斗中，再逐滴加入到圆底烧瓶中（约30min滴加完成），在室温下将溶液在氮气保护下搅拌48个小时。（现场情况：在恒压漏斗滴加过程中，会有大量的白色烟雾产生，溶液颜色由无色透明变为浅黄色浑浊）等到反应结束后，将圆底烧瓶中的黄色浑浊溶液倒入250ml分液漏斗，加入饱和NaCl进行萃取，将下层有机相放入250ml锥形瓶。用无水Na2SO4干燥萃取液中的有机相溶液30min后用循环水式多用真空泵抽滤，将抽滤后的溶液倒入150ml的圆底烧瓶中，并用旋转蒸发仪浓缩。在2L的烧杯中依次放入搅拌子，倒入

17、2L冰乙醚，放在磁力搅拌器上并开启搅拌，将得到的浓缩液用滴管缓慢滴入2L冰乙醚中（使目标产物充分的沉淀出来），得到白色絮状沉淀并将其倒入布氏漏斗用循环真空泵进行抽滤，抽到没有明显液体渗出，接着用封口带将整个布氏漏斗封好，并戳几个孔然后放到真空干燥箱中进行干燥，干燥温度：室温；干燥时间：一个晚上。将得到的产物进行以上的沉淀实验并且重复3次（产物的提纯），提纯完毕后得到第一步反应产物Pluronic F68-p-NPC。2.2.2测定硝基苯酚离子的含量测量Pluronic F68-p-NPC的合成率的方案：分光光度法测定中间产物Pluronic F68-p-NPC水解的硝基苯酚离子的吸光度。在烧杯

18、中依次加入PluF68-p-NPC质量0.0102g，10ml 0.1mol/L的NaOH，搅拌1小时，温度：室温条件下。对硝基苯酚离子浓度的理论计算结果：2.3410-4mol/L。采用分光光度法在波长为=402nm时，测定溶液中对硝基苯酚离子的吸光度。做了2组相同实验表1为。表1分光光度法测定对硝基苯酚离子含量吸光度Table 1 Spectrophotometric determination of p-nitrophenol content项目A1A2平均吸光度4.1904.2044.197 分析数据:A=bc；b=1cm；=18400cm-1M-1（摩尔吸光系数），有硝基苯酚离子的浓

19、度为：C=4.197（184001）=2.2810-4mol/L,Pluronic F68 活化的程度为：=2.2810-4/2.3410-4=97.43%2.3（冬天，平均室温10oC）制备多巴胺修饰后的Pluronic F68-DOPA步骤：2.3.1实验步骤：称取0.2122g盐酸多巴胺加入50ml圆底烧瓶中，再往圆底烧瓶中加入2ml N,N- 二甲基甲酰胺，在氮气保护下，搅拌至盐酸多巴胺溶解后，用50-200ul的移液枪加入186.63ul三乙胺，让其反应20min。用6ml三氯甲烷溶解的1.0092g Pluronic F68-p-NPC，然后将溶液倒入恒压滴液漏斗逐滴加入圆底烧瓶，

20、最后用1ml的三氯甲烷将Pluronic F68-p-NPC冲洗至圆底烧瓶。现象：在滴加过程中溶液逐渐变为黄色且浑浊。在室温下反应24h后，先用玻璃砂漏斗过滤掉固体杂质，然后使用旋转蒸发仪浓缩；将得到的浓缩液逐滴滴入1L的冰乙醚中，反应产生大量白色沉淀，将得到的白色沉淀再真空抽滤机抽滤，得到白色固体。将该白色固体重复3次沉淀实验。最后得到白色固体即为多巴胺修饰 Pluronic F68用封口带密封放于冰箱备用。2.3.2将Plu F68-DOPA进行渗析：实验步骤：剪13cm的透析袋，放于盛有沸水的烧杯中煮十分钟；配制100ml的0.01mol/L盐酸和0.0001mol/L盐酸；将Pluro

21、nic F68-DOPA置于50ml的烧杯中，并加入适量0.01mol/L盐酸进行溶解；把溶解的Pluronic F68-DOPA用一次性胶头滴管小心转移到处理好后的渗析袋中并加入一个洁净小玻璃珠，排出气泡，用夹子夹紧，放在的2L烧杯中加入20ml的0.0001mol/L盐酸，再加入去离子水至满烧杯，并使渗析袋悬浮且盐酸没过渗析袋，用保鲜膜盖住烧杯，用磁力搅拌器搅拌24小时，每六个小时换一次0.0001mol/L的盐酸，24小时后换去离子水渗析4小时；将2L的 冰乙醚倒入烧杯中加入搅拌子,并放置于恒温磁力搅拌器上；渗析后的溶液用旋转蒸发仪浓缩，将浓缩液逐滴滴入冰乙醚中，产生大量白色沉淀，再经真

22、空抽滤机抽滤，得到白色固体。注意用封口带密封放于冰箱备用。2.3.3测定多巴胺含量实验中利用亚硝酸盐试剂与多巴残基儿茶酚在碱性条件下生成黄色二硝基多巴衍生物，其在500nm处有强吸收峰的原理来进行测定。实验步骤如下：配制0.001mol/L的多巴标准溶液：精确称取49.3mg的左旋多巴，加入0.25ml浓HCl，使保存时间更久，加入至250ml容量瓶中，稀释至刻度；配制0.5mol/LHCl溶液：吸取4.3ml浓HCl，置于100ml的容量瓶中，稀释到刻度；配制0.9mol/Lnitrite亚硝酸盐试剂：准确称量10g亚硝酸钠和10g钼酸钠置于100ml的容量瓶中，稀释至刻度；配制1.0mol

23、/LNaOH：准确称量4.0g固体氢氧化钠置于100ml的容量瓶中，稀释至刻度；配制样品溶液：分别称取10mg透析前PluF68-DOPA和透析后的PluF68-DOPA样品分别置于小型离心管中加入1ml的0.5mol/L的HCl。本实验使用紫外-可见光分光光度计测定产物的吸光度通过计算得知产物中多巴胺的偶联率。表2为试剂的用量，在波长为500nm时，表2为测定多巴标准液样品，表3为透析前溶液和透析后溶液的吸光度。 表2 紫外-可见光分光光度法测定多巴标样含量Table 2 Spectrophotometric determination of DOPA content多巴标准样品DOPA/m

24、lHCl/mlNitrte/mlNaOH吸光度10.0000.9000.9001.2000.00020.0300.8700.9001.2000.17130.0600.8400.9001.2000.25940.0900.8100.9001.2000.36450.1200.7800.9001.2000.46860.1500.7500.9001.2000.582图2 紫外-可见光分光光度法测定多巴标样含量标准曲线Fig. 2 Spectrophotometric determination of DOPA content standard curve表3渗析前和渗析后分光光度法测定样品含量吸光度Ta

25、ble 3 Spectrophotometric determination of DOPA content before and after dialysis 项目 组别DOPA/mlHCl/mlNitrite/mlNaOH吸光度第一组透析前0.0900.8100.9001.2001.118透析后0.0900.8100.9001.2000.717第二组透析前0.1200.8100.9001.2000.891透析后0.1200.8100.9001.2000.5322.3.4多巴胺含量计算第一组:透析前： m1=0.0103g ；透析后：m2=0.0105g 标准曲线为：Y=11160 x +0

26、.0283 透析前：由 A1=y1=0.918 ；求出X1=7.7310-5mol/L 透析后：由 A2=y2=0.435 ；求出X2=4.510-5mol/L n1=（X13mL/290uL）1mL=1.2910-6 n2=（X23mL/290uL）1mL=7.5210-7 N1=m1/M=1.1410-6 ；N2=m2/M=1.1710-6 透析前多巴-Pluronic F68 偶联率：Y1=（n1/N1）100=113.16 透析后多巴-Pluronic F68 偶联率：Y2=（n2/N2）100=64.27 第二组： 透析前： m3=0.0104g ；透析后：m4=0.0103g标准曲

27、线为：Y=11160 x +0.0283透析前：由 A3=y1=0.891 ；求出X3=9.7610-5mol/L透析后：由 A4=y2=0.532 ；求出X4=6.170-5mol/Ln3=（X33mL/2120uL）1mL=1.2210-6n4=（X43mL/2120uL）1mL=7.7110-7N3=m3/M=1.1410-6 ；N4=m4/M=1.1410-6透析前多巴-Pluronic F68 偶联率：Y3=（n3/N3）100=107.2 透析后多巴-Pluronic F68 偶联率：Y4=（n4/N4）100=65.90透析前多巴-Pluronic F68 偶联率平均值：（Y1+

28、Y2）/2=110.31透析后多巴-Pluronic F68 偶联率平均值：（Y3+Y4）/2=65.09 2.4（恒温22）制备多巴胺修饰后的PluF68-DOPA步骤：制备的方法与上述的冬天制备方法相同，不同的是使用恒温水浴槽，设定温度恒定在22，并开始制备，将制备温度控制在恒定在22。本实验使用紫外-可见光分光光度计测定产物的吸光度通过计算得知产物中多巴胺的偶联率。表4为试剂的用量，在波长为500nm时，表4为测定多巴标准液样品，表5为恒温22溶液和冬天溶液的吸光度。表4 紫外-可见光分光光度法测定多巴标样含量Table 4 Spectrophotometric determinatio

29、n of DOPA content多巴标准样品DOPA/mlHCl/mlNitrte/mlNaOH吸光度10.0000.9000.9001.2000.00020.0300.8700.9001.2000.10130.0600.8400.9001.2000.21340.0900.8100.9001.2000.31250.1200.7800.9001.2000.43760.1500.7500.9001.2000.531图3 紫外-可见光分光光度法测定多巴标样含量标准曲线Fig. 3 Spectrophotometric determination of DOPA content standard c

30、urve表5恒温22和冬天分光光度法测定样品含量吸光度Table 4 Spectrophotometric determination of DOPA content at 22oC and room temperature in winter 项目 组别DOPA/mlHCl/mlNitrite/mlNaOH吸光度第一组恒温220.0900.8100.9001.2000.565冬天0.0900.8100.9001.2000.505第二组恒温220.1200.8100.9001.2000.655冬天0.1200.8100.9001.2000.6492.4.1多巴胺含量计算第一组： 恒温22： m

31、5=0.0103g ；冬天：m6=0.0101g 标准曲线为：Y=10749 x -00030 恒温22：由 A5=y5=0.565； 求出X5=5.2710-5mol/L 冬天：由 A6=y6=0.505 ；求出X6=4.730-5mol/L n5=（X53mL/290uL）1mL=0.8810-6；n6=（X63mL/290uL）1mL=0.7910-6N5=m5/M=1.1410-6 ；N6=m6/M=1.1210-6恒温22多巴-Pluronic F68 偶联率：Y5=（n5/N5）100=76.65 冬天多巴-Pluronic F68 偶联率：Y6=（n6/N6）100=70.15

32、第二组： 恒温22： m7=0.0104g ；冬天：m8=0.0103g标准曲线为：Y=11160 x +0.0283恒温22：由 A7=y7=0.655 ；求出X7=6.1210-5mol/L冬天：由 A8=y8=0.649 ；求出X8=6.070-5mol/Ln7=（X73mL/2120uL）1mL=0.7710-6；n8=（X83mL/2120uL）1mL=0.7610-6N7=m7/M=1.1410-6 ；N8=m8/M=1.1410-6恒温22多巴-Pluronic F68 偶联率：Y7=（n7/N7）100=66.84 冬天多巴-Pluronic F68 偶联率：Y8=（n8/N8

33、）100=67.53恒温22多巴-Pluronic F68 偶联率平均值：（Y5+Y6）/2=71.74冬天多巴-Pluronic F68 偶联率平均值：（Y7+Y8）/2=68.84 2.5测定Pluronic F68及Pluronic F68-DOPA的凝胶温度2.5.1实验步骤分别配制80wt/V%、75wt/V%、70wt/V%、65wt/V%、60wt/V%、55wt/V%、50wt/V%、45wt/V%、40wt/V%、35wt/V%、30wt/V%、25wt/V%的Pluronic F68及PluF68-DOPA水溶液放于冰箱中溶解24小时后，在恒温水浴锅中测定其凝胶温度。2.5

34、.2实验结果如下表6所示：表6 Pluronic F68及Pluronic F68-DOPA凝胶温度对比（v=200ul）Table 6 Comparison of gel temperatures between Pluronic F68 and Pluronic F68-DOPAwt/V%Pluronic F68凝胶温度Pluronic F68-DOPA凝胶温度802934.57530367031406533436036455540505041.5514545564047无凝胶现象35无凝胶现象无凝胶现象30无凝胶现象无凝胶现象25无凝胶现象无凝胶现象 图4 Pluronic F68（黑色

35、曲线）及Pluronic F68-DOPA（粉色曲线）凝胶温度对比（v=200ul）Fig. 4 Relationships between gel temperatures and polymers of Pluronic F68-DOPA (pink curve) and Pluronic F68(black curve)2.6 PluF68-DOPA与Fe3+络合交联生成水凝胶配制10%wt/v的PluF68-DOPA水溶液，研究室温条件下PluF68-DOPA与Fe3+在不同pH的络合交联情况。典型的400mL 10wt/v% 的PluF68-DOPA与Fe3+络合生成水凝胶是按如下配

36、方配制的（表7）表7 PluF68-DOPA(10 wt/v%)与Fe3+络合生成凝胶的配制Table 7 Preparation of PluF68DOPA-Fe3+ cross-linking hydrogels at 10wt/v%制备凝胶所需投料比 (PluF68-DOPA)+ 200mL（H2O）0.043 M FeCl3 (mL)1M NaOH mLH2OmL10 w/v% （pH =11.74）40mg +200mL69mL20mL111mL10 w/v% （pH =3.38）40mg +200mL69mL0131mL3.实验结果及讨论3.1 优化合成PluF68DOPA的步骤分

37、析多巴胺修饰Pluronic F68的合成是采用对硝基苯基氯酸酯作为羟基活化试剂的两步合成反应。以对硝基苯基氯酸酯作为Pluronic F68端羟基活化剂制成中间产物PluF68-p-NPC，再与盐酸多巴胺反应。这条路线优于前人报道的合成路线18之处是反应条件温和，邻苯二酚的两个羟基不需要保护，一步合成。本论文将继续研究最佳合成反应条件，其中两步反应都需要在干燥和无水状态下进行。之前类似的合成产物的偶联率是62.89%. 本实验试图通过优化反应步骤，提高多巴-Pluronic F68偶联率。为确保原料干燥，不影响偶联率，本实验首先对起始原料进行双干燥的方法，即采取将原料Pluronic F68

38、分别在真空干燥箱中110干燥以及采用二氯甲烷溶解，取适量4A分子筛进行过夜干燥。为保证反应在恒温条件下进行，本实验采用通过改变反应温度和时间等条件，进行多巴偶联反应。实验结果表明，反应时间由原来24小时增加至48小时，反应温度控制在室温10oC，多巴偶联率增加将近10%；同时，增加反应温度至22oC，多巴偶联率增加5%左右。通过我们的实验以及采用的检测方法，最终多巴-Pluronic F68偶联率可以达到75%左右。3.2 多巴胺对Pluronic F68凝胶温度的影响Pluronic系列聚合物在水溶液中表现出很强的温度和浓度依赖的自组装行为，在低温和低浓度区域，聚合物以单分子链形式存在于水溶

39、液中，升高温度至临界胶束温度或增加浓度至临界胶束浓度，都可以引起嵌段共聚物的聚集，形成胶束。同时，一定浓度的Pluronic具有反向热敏胶凝性质，即在低温时为液体，体系环境升高至某一温度时，胶束开始有序堆积，形成物理性水凝胶。表6和图4表示不同浓度的Pluronic F68和PluF68DOPA溶胶-凝胶转变温度。结果表明浓度越高，形成凝胶所需的温度越低；对于浓度小于40w/v%的高分子溶液，即使温度升高都不会成胶。同时，多巴胺基团对Pluronic F68胶凝温度具有一定影响。相同浓度下，PluF68-DOPA形成凝胶的温度要高于Pluronic F68，例如PluF68-DOPA的胶凝温度

40、比Pluroni F68的要高出10，说明多巴胺的引入提高了共聚物形成凝胶的温度。多巴胺可以看成是亲水性的基团，偶联到Pluronic F68末端时，相当于增加了Pluronic中亲水链PEO的长度，从而导致生成水凝胶的温度升高。此实验进一步证明，通过我们的实验，多巴分子已经偶联到Pluronic F68链形分子两端。3.3 pH诱导生成PluF68-DOPA-Fe3+交联水凝胶在一定实验条件下，通过调控pH去质子化，多巴残基儿茶酚（catechol）可以与Fe3+形成三种不为相同的络合物，它们分别是(catechol)3-Fe3+, (catechol)2-Fe3+ 和catechol-Fe

41、3+（图5）10。相关文献认为，要生成络合物(catechol)3-Fe3+和(catechol)2-Fe3+，实验溶液需控制pH在7.0以上19,20。但是在碱性条件下，Fe3+易发生水解生成沉淀析出。图5不同pH时的Fe3+-Catechol络合结构（DOPA：Fe3+摩尔比为3:1的溶液中）Fig.5 pH-dependent structures of Fe3+-catechol complexes in a DOPA：Fe3+ molar ratio of 3:1接下来，我们研究了pH诱导下PluF68-DOPA的高浓度溶液与Fe3+络合交联生成水凝胶。我们观察到，PluF68-DO

42、PA与Fe3+的混合溶液pH即使调节至12，没有沉淀观察到。当图6是在多巴胺: Fe3+ 的摩尔比是3:1，温度为室温条件下，PluF68-DOPA-Fe3+交联凝胶在不同pH时的颜色和性状。当pH4时，PluF68-DOPA-Fe3+交联凝胶为绿色溶液状态，当pH增至11时，PluF68-DOPA-Fe3+交联凝胶为深红色水凝胶状态。将凝胶的pH降低至酸性结果又变成溶液，该过程为可逆。相关的研究包括凝胶的温度敏感性和动态流变性能及其它优异性质正在进一步研究发现当中。 pH 11图6 为不同pH时PluF68-DOPA与Fe3+的混合溶液的性质表现Fig.6 shows theperforma

43、nceproperties ofthe mixed solution of PluF68-DOPA andFe3+in differentpH由此可见，通过优化步骤合成的多巴修饰Pluronic F68，其多巴偶联率是75%，通过调节pH，制备了一种pH敏感性的智能性水凝胶，使其进一步增加了机械性能。4.结论本实验通过以Pluronic F68为原料与对硝基苯基氯酸酯，盐酸多巴胺等材料反应制备了目标产物PluF68-DOPA，该产物的多巴偶联率达75.0%。PluF68-DOPA溶液转变为凝胶所需的温度通过引入多巴胺官能团明显高于修饰前的Pluronic F68。在室温条件下，通过调节pH，低

44、浓度发产物PluF68-DOPA能与Fe3+发生络合，生成较为稳定的PluF68-DOPA-Fe3+交联凝胶。参考文献：1 梁向峰，郭晨，刘庆芬，刘会洲， 化工学报， 2010,61， 1693-1712.2 Alexandridis, P., Curr. Opin. Colloid Interface Sci., 1997, 2, 478.3 梁向峰, 郭晨, 刘庆芬, 刘会洲， PEO-PPO-PEO嵌段共聚物在水溶液中的自组装行为及其应用 J,化工学报，2010， 61， 1693-1712。4 周巧云，张朝晖，潘俊芳，李雅琪， 泊洛沙姆为载体的疏水性药物新剂型研究进展，中国现代应用药学杂志，2011，4, 315-319.5 J. Gajewiak, S. Cai, X.Z. Shu, G.D. Prestwich. Aminooxy Pluronics: synthesis and preparation of glycosaminoglycan adductsJ. Biomacromolecules, 2006, 7:1781-1789.6 Y. Lee, H.J. Chung, S. Yeo, C. Ahn, H. Lee. Thermo-sensitive, injectable, and tissue adhesive s