异山梨醇酯的合成及其生物降解性能分析

　　聚磷酸酯是一类新型生物可降解材料，该材料具有在生理条件下易降解、结构易修饰和生物相容性好等特点[1 ~3]. 其降解产物主要是磷酸盐和脂肪族二元醇，不含酸性降解产物，可避免体内局部组织发生炎症等副作用[4]. 聚磷酸酯被广泛应用于药物释放、基因载体和组织工程等生物医药领域[5 ~9].

　　从合成方法上看，医药用聚磷酸酯的合成大致可以分为开环聚合法和溶液缩聚法[10]. 溶液缩聚法中广泛使用双酚 A 等含活性氢的化合物，但是双酚 A 被认定为内分泌干扰物（ EDC,anendocrine-disrupting chemical） ,在生物体内外具有类雌性激素的作用[11 ~13]. 异山梨醇被认为是双酚 A 的潜在替代单体[14 ~16]. 异山梨醇是刚性、无毒的手性分子，能够提高聚合物的玻璃化温度、力学性能以及生物相容性等。 因此，研究异山梨醇的生物基材料具有重要的经济价值，对工程应用和生物医用领域具有重要意义。 本文合成了异山梨醇聚磷酸酯，并研究了该新型聚磷酸酯的热性能和生物降解性能。

　　1 实验部分

　　1. 1 试剂与仪器

　　异山梨醇，国药集团化学试剂有限公司，乙酸乙酯重结晶后置于 35 ℃恒温鼓风干燥箱中干燥至恒重。 2-甲基四氢呋喃（ 2-MeTHF） ,上海晶纯生化科技股份有限公司，干燥后使用。 苯膦酰二氯、磷酸钾（ K3PO4） ,上海晶纯生化科技股份有限公司，分析纯，未经处理直接使用。 二氯甲烷（ CH2Cl2） ,国药集团化学试剂有限公司，干燥后使用。 三乙胺（ triethylamine） 、正己烷，国药集团化学试剂有限公司，分析纯，未经处理直接使用。磷酸盐缓冲液（ PBS） 和酶溶液参考文献[17]制备。

　　凝胶渗透色谱仪（ GPC） 测定聚合物的 Mn、Mw以及分子量分布 PDI. GPC 由戴安 P680 泵、折光示差检测器（ RI-101 Shodex） 和色谱分离柱（ MIXED-A） 组成。 柱温和检测器温度设定为30 ℃ ,以四氢呋喃为流动相，流速为 1. 0 mL /min,单分散线性聚苯乙烯用于测定标准曲线。 核磁共振仪（ Bruker 400 MHz） 测定聚合物的1H-NMR、31P-NMR 图谱，CDCl3作为溶剂，TMS 为内标。 傅里叶红外光谱仪（ AVATAR360 Nicolet） 测定聚合物的分子结构，采用溴化钾压片法制样。

　　同步热分析仪（ NETZSCH STA 409 PC） 测定聚合物的热性能，氮气氛围中，以 10 K/min 的速率从20 ℃ 升至 600 ℃ . 利用扫描电子显微镜（ S-4700Hitachi） 观察聚合物的外观形貌。

　　1. 2 聚磷酸酯的合成

　　以二甲基对甲苯胺为引发剂，引发异山梨醇和苯膦酰二氯进行缩聚反应，制备异山梨醇聚磷酸酯，合成路线如示意图 1 所示。 典型的合成方法是： 在带有机械搅拌、冷凝管和恒压漏斗的反应器中加入异山梨醇（ 0. 1 mol） 、氯化氢吸附剂（ 磷酸三钾或三乙胺，0. 1 mol） 、溶剂（ 2-甲基四氢呋喃或二氯甲烷，250 mL） ,滴加几滴二甲基对甲苯胺。 将苯磷酰二氯（ 0. 1 mol） 与溶剂（ 2-甲基四氢呋喃或二氯甲烷，10 mL） 加入到恒压漏斗中； 反应器置于 0 ℃以下的环境中，慢慢滴加苯膦酰二氯溶液，并不断搅拌； 滴加完毕后，慢慢升至常温反应 1 h; 然后继续升温至 90 ℃回流反应 6 h 后，停止反应。 其中所用溶剂都为干燥后的溶剂。 反应结束后用正己烷沉淀 3 次，最后在40 ℃真空干燥箱中干燥 24 h,得到无色或淡黄色的固体。

　　1. 3 聚磷酸酯的生物降解

　　1. 3. 1 磷酸盐缓冲液（ PBS） 的配制

　　称取氯化钠 24 g、氯化钾 0. 6 g、磷酸二氢钾0. 72 g、磷酸氢二钠 10. 89 g 充分溶于 2. 5 L 蒸馏水中，稀释至 3 L. 用高压灭菌锅在 130 ℃、0. 1MPa 下灭菌 30 min,自然冷却后取出，用 NaOH 溶液定 pH 值为 7. 4,并重新定容至 3 L. 置于 0 ~4 ℃ 冰箱中备用。

　　1. 3. 2 酶溶液的配制

　　Novozym 435 是一种由 Candida antarctic 得到的固定化脂肪酶，耐热性很高。 将 Novozym 435 用灭菌后的磷酸缓冲液（ PBS） 配制成 1. 2 mg/mL的酶溶液[17]. 样品先精密称重（ Wo） ,然后分别浸泡在装有 35 mL 不同降解介质的离心管中，放在37 ℃ 水浴摇床中，摇速 90 r / min. 再每 5 天将样品取出并更换介质，用流动的蒸馏水反复冲洗，用滤纸吸干表面的水分立即称湿重（ Wwet） ,然后减压干燥 48 h 后称干重（ Wdry） ,进行失重考察。 聚酯的失重率和吸水率分别用以下公式计算：