專利名稱：一種利用引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑改性彈性蛋白的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑改性材料的方法，尤其涉及一種利用引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑改性彈性蛋白的方法。
背景技術(shù)：
彈性蛋白(elastin)是細(xì)胞外基質(zhì)中不溶、高交聯(lián)的大分子纖維狀蛋白質(zhì)，在體內(nèi)可與微原纖維結(jié)合形成彈性纖維，主要功能是被動(dòng)伸縮、賦予所在組織和器官以伸縮性和可逆的變形能力。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)彈性蛋白的研究主要集中在利用彈性蛋白的水解產(chǎn)物α-elastin和K-elastin制備組織工程支架和生物降解彈性體以及基因工程產(chǎn)物類絲彈性蛋白聚合物的合成和應(yīng)用等方面，而彈性蛋白由于高度不溶、高度疏水和高交聯(lián)性，不易用化學(xué)和物理方法加工、生產(chǎn)和難以加工成型，極大地限制了其應(yīng)用。
近年來(lái)，表面改性已成為傳統(tǒng)材料轉(zhuǎn)化為具有可設(shè)計(jì)的特定性能的新材料的最受歡迎的方法之一。眾多的表面改性方法中，近年來(lái)，表面改性已成為傳統(tǒng)材料轉(zhuǎn)化為具有可設(shè)計(jì)的特定性能的新材料的最受歡迎的方法之一。眾多的表面改性方法中，引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑(iniferter)以其可聚合單體多，能方便的制備接枝和嵌段共聚物，而且在紫外光照下進(jìn)行聚合反應(yīng)具有反應(yīng)過(guò)程容易控制，設(shè)備簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)而倍受關(guān)注，已成功應(yīng)用于石英晶體、鋁、硅及硅氧烷、金等的表面改性。但未見(jiàn)硫代-iniferter技術(shù)對(duì)彈性蛋白表面改性方面的研究報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于利用硫代-引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑(iniferters)法，采用光引發(fā)聚合的方法，將親水性的聚甲基丙烯酸-β-羥乙酯引入到彈性蛋白表面，旨在不改變彈性蛋白結(jié)構(gòu)和功能(彈性功能)的條件下，合成聚甲基丙烯酸-β-羥乙酯改性的彈性蛋白聚合物，對(duì)彈性蛋白進(jìn)行表面改性，探索彈性蛋白基材料的制備方法及其性能研究。
本發(fā)明的一種利用引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑改性彈性蛋白的方法，按照以下步驟進(jìn)行(1)彈性蛋白經(jīng)三乙胺和對(duì)氯甲基苯甲酰氯氯化制備氯化彈性蛋白；(2)將(1)制備的氯化彈性蛋白和二乙基二硫代氨基甲酸鈉硫化制備大分子引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑；(3)以大分子引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑為引發(fā)劑，在惰性氣體保護(hù)和無(wú)水的條件下，加入甲基丙烯酸-β-羥乙酯和無(wú)水甲醇，再由紫外光照射引發(fā)其在彈性蛋白上聚合。
所述的彈性蛋白預(yù)先經(jīng)過(guò)二甲基亞砜的溶脹，二甲基亞砜與彈性蛋白的質(zhì)量比為1～50，溶脹時(shí)間為10～24h。
所述的大分子引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑預(yù)先經(jīng)過(guò)二甲基亞砜的溶脹，二甲基亞砜與大分子引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑的質(zhì)量比為1～50，溶脹時(shí)間為10～24h。
所述步驟(1)中的三乙胺和對(duì)氯甲基苯甲酰氯的摩爾比為0.8～1.2，反應(yīng)溫度為15～35℃，反應(yīng)時(shí)間為12～24h。
所述步驟(2)中的二乙基二硫代氨基甲酸鈉與步驟(1)中的氯甲基苯甲酰氯的摩爾比為1.3～0.8，反應(yīng)溫度為15～35℃，反應(yīng)時(shí)間為10～24h。
所述的惰性氣體是氮?dú)?、氦氣和氬氣中的任意一種。
所述步驟(3)中采用的溶劑為無(wú)水甲醇、二甲基亞砜和二甲基甲酰胺中的任意一種。
所述步驟(3)中的溶劑和甲基丙烯酸-β-羥乙酯的體積比為1∶1～5∶1，反應(yīng)溫度為15～50℃，反應(yīng)時(shí)間為10～96h。
紅外(FTIR)和X射線光電子能譜(XPS)、熱重分析(TGA)、掃描電鏡(SEM)和動(dòng)態(tài)接觸角對(duì)改性彈性蛋白進(jìn)行了表征。結(jié)果表明甲基丙烯酸-β-羥乙酯鍵接到了彈性蛋白上(見(jiàn)附圖2、3a和3b)；SEM顯示改性后彈性蛋白的表面比未改性前變得光滑(見(jiàn)附圖6a-6f)，但改性后樣品的熱性能均低于未改性樣品，起始熱分解溫度由改性前的307.0℃變?yōu)?60.2℃，最大失重速率溫度由347℃降到316.3℃(見(jiàn)附圖4a和4b)；動(dòng)態(tài)接觸角實(shí)驗(yàn)表明改性后樣品具有良好的親水性，反應(yīng)72h后前進(jìn)角由改性前的130.45°下降到35.40°，接觸角滯后由70.42°變?yōu)?5.40°(見(jiàn)附圖5)。
通過(guò)此方法改性彈性蛋白后，彈性蛋白的親水性能得到明顯改善，并降低了其熱穩(wěn)定性。彈性蛋白改性是彈性蛋白在生物醫(yī)用高分子材料的仿生合成研究工作的基礎(chǔ)，并為其在藥物控制釋放、生物彈性體、組織工程中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。


圖1是硫代-iniferters法改性彈性蛋白的合成路線圖。
圖2是彈性蛋白、硫化彈性蛋白、聚甲基丙烯酸-β-羥乙酯改性的彈性蛋白聚合物的紅外光譜圖。
圖3a是彈性蛋白的X射線光電子能譜圖。
圖3b是硫化彈性蛋白的X射線光電子能譜圖。
圖3c是聚甲基丙烯酸-β-羥乙酯改性的彈性蛋白聚合物的X射線光電子能譜圖。
圖4a是彈性蛋白和聚甲基丙烯酸-β-羥乙酯改性的彈性蛋白聚合物的熱重曲線圖。
圖4b是彈性蛋白和聚甲基丙烯酸-β-羥乙酯改性的彈性蛋白聚合物的微分熱重曲線圖。
圖5是聚甲基丙烯酸-β-羥乙酯改性的彈性蛋白聚合物的動(dòng)態(tài)前進(jìn)接觸角隨聚合時(shí)間變化的曲線圖。
圖6a懸彈性蛋白的掃描電子顯微鏡照片(100×)。
圖6b是彈性蛋白的掃描電子顯微鏡照片(1000×)。
圖6c是硫化彈性蛋白的掃描電子顯微鏡照片(100×)。
圖6d是硫化彈性蛋白的掃描電子顯微鏡照片(1000×)。
圖6e是聚甲基丙烯酸-β-羥乙酯改性的彈性蛋白聚合物的掃描電子顯微鏡照片(100×)。
圖6f是聚甲基丙烯酸-β-羥乙酯改性的彈性蛋白聚合物的掃描電子顯微鏡照片(1000×)。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式
進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
實(shí)例1(1)3g未經(jīng)溶脹的彈性蛋白，1.36g的三乙胺，2.03g對(duì)氯甲基苯甲酰氯，于20℃反應(yīng)15h，產(chǎn)物經(jīng)過(guò)充分洗滌和干燥，得到氯化彈性蛋白。
(2)1.5g氯化彈性蛋白和3.84g二乙基二硫代氨基甲酸鈉于20℃反應(yīng)15h，產(chǎn)物經(jīng)過(guò)充分洗滌和干燥，得到硫化彈性蛋白，即大分子硫代引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑。
(3)在N2保護(hù)下加入11.2mL甲基丙烯酸-β-羥乙酯、11.2mL無(wú)水甲醇和0.50g大分子硫代引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑，將反應(yīng)瓶放入250W紫外燈反應(yīng)箱中，于20℃反應(yīng)15h，產(chǎn)物經(jīng)過(guò)充分洗滌和干燥，得到聚甲基丙烯酸-β-羥乙酯改性的彈性蛋白聚合物。
實(shí)例2(1)4g未經(jīng)溶脹的彈性蛋白，20g的三乙胺，57.14g對(duì)氯甲基苯甲酰氯，于35℃反應(yīng)12h，產(chǎn)物經(jīng)過(guò)充分洗滌和干燥，得到氯化彈性蛋白。
(2)2.5g氯化彈性蛋白和44.53g二乙基二硫代氨基甲酸鈉于25℃反應(yīng)18h，產(chǎn)物經(jīng)過(guò)充分洗滌和干燥，得到硫化彈性蛋白，即大分子硫代引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑。
(3)在N2保護(hù)下加入50mL甲基丙烯酸-β-羥乙酯、60mL無(wú)水甲醇和1.50g大分子硫代引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑，將反應(yīng)瓶放入300W紫外燈反應(yīng)箱中，于40℃反應(yīng)48h，產(chǎn)物經(jīng)過(guò)充分洗滌和干燥，得到聚甲基丙烯酸-β-羥乙酯改性的彈性蛋白聚合物。
實(shí)例3(1)5g未經(jīng)溶脹的彈性蛋白，40g的三乙胺，74.75g對(duì)氯甲基苯甲酰氯，于35℃反應(yīng)24h，產(chǎn)物經(jīng)過(guò)充分洗滌和干燥，得到氯化彈性蛋白。
(2)4g氯化彈性蛋白和115.78g二乙基二硫代氨基甲酸鈉于30℃反應(yīng)24h，產(chǎn)物經(jīng)過(guò)充分洗滌和干燥，得到硫化彈性蛋白，即大分子硫代引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑。
(3)在Ar保護(hù)下加入60mL甲基丙烯酸-β-羥乙酯、90mL無(wú)水甲醇和3g大分子硫代引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑，將反應(yīng)瓶放入400W紫外燈反應(yīng)箱中，于35℃反應(yīng)96h，產(chǎn)物經(jīng)過(guò)充分洗滌和干燥，得到聚甲基丙烯酸-β-羥乙酯改性的彈性蛋白聚合物。
實(shí)施例4
(1)5g未經(jīng)溶脹的彈性蛋白，40g的三乙胺，74.75g對(duì)氯甲基苯甲酰氯，于15℃反應(yīng)24h，產(chǎn)物經(jīng)過(guò)充分洗滌和干燥，得到氯化彈性蛋白。
(2)4g氯化彈性蛋白和115.78g二乙基二硫代氨基甲酸鈉于15℃反應(yīng)24h，產(chǎn)物經(jīng)過(guò)充分洗滌和干燥，得到硫化彈性蛋白，即大分子硫代引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑。
(3)在He保護(hù)下加入60mL甲基丙烯酸-β-羥乙酯、240mL二甲基甲酰胺和3g大分子硫代引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑，將反應(yīng)瓶放入400W紫外燈反應(yīng)箱中，于50℃反應(yīng)10h，產(chǎn)物經(jīng)過(guò)充分洗滌和干燥，得到聚甲基丙烯酸-β-羥乙酯改性的彈性蛋白聚合物。
實(shí)施例5(1)5g未經(jīng)溶脹的彈性蛋白，40g的三乙胺，74.75g對(duì)氯甲基苯甲酰氯，于25℃反應(yīng)20h，產(chǎn)物經(jīng)過(guò)充分洗滌和干燥，得到氯化彈性蛋白。
(2)4g氯化彈性蛋白和115.78g二乙基二硫代氨基甲酸鈉于35℃反應(yīng)10h，產(chǎn)物經(jīng)過(guò)充分洗滌和干燥，得到硫化彈性蛋白，即大分子硫代引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑。
(3)在N2保護(hù)下加入60mL甲基丙烯酸-β-羥乙酯、120mL二甲基亞砜和3g大分子硫代引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑，將反應(yīng)瓶放入400W紫外燈反應(yīng)箱中，于15℃反應(yīng)85h，產(chǎn)物經(jīng)過(guò)充分洗滌和干燥，得到聚甲基丙烯酸-β-羥乙酯改性的彈性蛋白聚合物。
實(shí)施例6(1)先將4g彈性蛋白和4g二甲基亞砜混合，溶脹24h，而后將溶脹后的彈性蛋白、20g的三乙胺，57.14g對(duì)氯甲基苯甲酰氯，于35℃反應(yīng)12h，產(chǎn)物經(jīng)過(guò)充分洗滌和干燥，得到氯化彈性蛋白。
(2)2.5g氯化彈性蛋白和44.53g二乙基二硫代氨基甲酸鈉于25℃反應(yīng)18h，產(chǎn)物經(jīng)過(guò)充分洗滌和干燥，得到硫化彈性蛋白，即大分子硫代引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑。
(3)在N2保護(hù)下加入50mL甲基丙烯酸-β-羥乙酯、100mL無(wú)水甲醇和1.50g大分子硫代引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑，將反應(yīng)瓶放入300W紫外燈反應(yīng)箱中，于40℃反應(yīng)48h，產(chǎn)物經(jīng)過(guò)充分洗滌和干燥，得到聚甲基丙烯酸-β-羥乙酯改性的彈性蛋白聚合物。
實(shí)施例7(1)先將3g彈性蛋白和150g二甲基亞砜混合，溶脹20h，而后將溶脹后的彈性蛋白、1.59g的三乙胺，2.03g對(duì)氯甲基苯甲酰氯，于20℃反應(yīng)15h，產(chǎn)物經(jīng)過(guò)充分洗滌和干燥，得到氯化彈性蛋白。
(2)1.5g氯化彈性蛋白和2.37g二乙基二硫代氨基甲酸鈉于20℃反應(yīng)15h，產(chǎn)物經(jīng)過(guò)充分洗滌和干燥，得到硫化彈性蛋白，即大分子硫代引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑。
(3)在Ar保護(hù)下加入12mL甲基丙烯酸-β-羥乙酯、60mL二甲基甲酰胺和0.50g大分子硫代引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑，將反應(yīng)瓶放入250W紫外燈反應(yīng)箱中，于20℃反應(yīng)15h，產(chǎn)物經(jīng)過(guò)充分洗滌和干燥，得到聚甲基丙烯酸-β-羥乙酯改性的彈性蛋白聚合物。
實(shí)施例8(1)先將3g彈性蛋白和75g二甲基亞砜混合，溶脹10h，而后將溶脹后的彈性蛋白、1.06g的三乙胺，2.03g對(duì)氯甲基苯甲酰氯，于20℃反應(yīng)15h，產(chǎn)物經(jīng)過(guò)充分洗滌和干燥，得到氯化彈性蛋白。
(2)1.5g氯化彈性蛋白和3.03g二乙基二硫代氨基甲酸鈉于20℃反應(yīng)15h，產(chǎn)物經(jīng)過(guò)充分洗滌和干燥，得到硫化彈性蛋白，即大分子硫代引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑。
(3)在Ar保護(hù)下加入12mL甲基丙烯酸-β-羥乙酯、60mL二甲基甲酰胺和0.50g大分子硫代引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑，將反應(yīng)瓶放入250W紫外燈反應(yīng)箱中，于20℃反應(yīng)15h，產(chǎn)物經(jīng)過(guò)充分洗滌和干燥，得到聚甲基丙烯酸-β-羥乙酯改性的彈性蛋白聚合物。
實(shí)施例9(1)先將3g彈性蛋白和75g二甲基亞砜混合，溶脹15h，而后將溶脹后的彈性蛋白、1.06g的三乙胺，2.03g對(duì)氯甲基苯甲酰氯，于20℃反應(yīng)15h，產(chǎn)物經(jīng)過(guò)充分洗滌和干燥，得到氯化彈性蛋白。
(2)1.5g氯化彈性蛋白和3.03g二乙基二硫代氨基甲酸鈉于20℃反應(yīng)15h，產(chǎn)物經(jīng)過(guò)充分洗滌和干燥，得到硫化彈性蛋白，即大分子硫代引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑。
(3)將0.50g大分子硫代引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑和25g二甲基亞砜混合溶脹10h，然后在Ar保護(hù)下加入12mL甲基丙烯酸-β-羥乙酯、60mL二甲基甲酰胺和0.50g經(jīng)過(guò)溶脹的大分子硫代引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑，將反應(yīng)瓶放入250W紫外燈反應(yīng)箱中，于20℃反應(yīng)15h，產(chǎn)物經(jīng)過(guò)充分洗滌和干燥，得到聚甲基丙烯酸-β-羥乙酯改性的彈性蛋白聚合物。的溶脹，二甲基亞砜與大分子引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑的質(zhì)量比為1～50，溶脹時(shí)間為10～24h。
實(shí)施例10(1)先將4g彈性蛋白和4g二甲基亞砜混合，溶脹24h，而后將溶脹后的彈性蛋白、20g的三乙胺，57.14g對(duì)氯甲基苯甲酰氯，于35℃反應(yīng)12h，產(chǎn)物經(jīng)過(guò)充分洗滌和干燥，得到氯化彈性蛋白。
(2)2.5g氯化彈性蛋白和44.53g二乙基二硫代氨基甲酸鈉于25℃反應(yīng)18h，產(chǎn)物經(jīng)過(guò)充分洗滌和干燥，得到硫化彈性蛋白，即大分子硫代引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑。
(3)將1.50g大分子硫代引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑和1.5g二甲基亞砜混合溶脹24h，然后在N2保護(hù)下加入50mL甲基丙烯酸-β-羥乙酯、100mL無(wú)水甲醇和1.50g經(jīng)過(guò)溶脹的大分子硫代引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑，將反應(yīng)瓶放入300W紫外燈反應(yīng)箱中，于40℃反應(yīng)48h，產(chǎn)物經(jīng)過(guò)充分洗滌和干燥，得到聚甲基丙烯酸-β-羥乙酯改性的彈性蛋白聚合物。
權(quán)利要求
1.一種利用引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑改性彈性蛋白的方法，其特征是，按照以下步驟進(jìn)行(1)彈性蛋白經(jīng)三乙胺和對(duì)氯甲基苯甲酰氯氯化制備氯化彈性蛋白；(2)將(1)制備的氯化彈性蛋白和二乙基二硫代氨基甲酸鈉硫化制備大分子硫代引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑；(3)以大分子硫代引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑為引發(fā)劑，在惰性氣體保護(hù)和無(wú)水的條件下，加入甲基丙烯酸-β-羥乙酯和溶劑，再由紫外光照射引發(fā)其在彈性蛋白上聚合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑改性彈性蛋白的方法，其特征是，所述的彈性蛋白預(yù)先經(jīng)過(guò)二甲基亞砜的溶脹，二甲基亞砜與彈性蛋白的質(zhì)量比為1～50，溶脹時(shí)間為10～24h。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑改性彈性蛋白的方法，其特征是，所述的大分子引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑預(yù)先經(jīng)過(guò)二甲基亞砜的溶脹，二甲基亞砜與大分子引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑的質(zhì)量比為1～50，溶脹時(shí)間為10～24h。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑改性彈性蛋白的方法，其特征是，所述步驟(1)中的三乙胺和對(duì)氯甲基苯甲酰氯的摩爾比為0.8-1.2，反應(yīng)溫度為15～35℃，反應(yīng)時(shí)間為12～24h。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑改性彈性蛋白的方法，其特征是，所述步驟(2)中的二乙基二硫代氨基甲酸鈉與步驟(1)中的對(duì)氯甲基苯甲酰氯的摩爾比為1.3～0.8，反應(yīng)溫度為15～35℃，反應(yīng)時(shí)間為10～24h。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑改性彈性蛋白的方法，其特征在于，所述的惰性氣體是氮?dú)?、氦氣和氬氣中的任意一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑改性彈性蛋白的方法，其特征是，所述步驟(3)中采用的溶劑為無(wú)水甲醇、二甲基亞砜和二甲基甲酰胺中的任意一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑改性彈性蛋白的方法，其特征是，所述步驟(3)中的溶劑和甲基丙烯酸-β-羥乙酯的體積比為1∶1～5∶1，反應(yīng)溫度為15～50℃，反應(yīng)時(shí)間為10～96h。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種利用引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑改性彈性蛋白的方法，彈性蛋白先經(jīng)對(duì)氯甲基苯甲酰氯氯化、二乙基二硫代氨基甲酸鈉硫化制備大分子引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑，再以大分子引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑為引發(fā)劑，在紫外光照射下引發(fā)甲基丙烯酸－β－羥乙酯聚合，合成了聚甲基丙烯酸－β－羥乙酯改性的彈性蛋白聚合物。通過(guò)此方法改性彈性蛋白后，彈性蛋白的疏水性能得到明顯改善，并降低了其熱穩(wěn)定性，同時(shí)在紫外光照下進(jìn)行聚合反應(yīng)具有反應(yīng)過(guò)程容易控制，設(shè)備簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C07K14/435GK101016334SQ20071005650
公開(kāi)日2007年8月15日 申請(qǐng)日期2007年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月23日
發(fā)明者侯信, 王曉麗, 吳義春, 王秀奎 申請(qǐng)人:天津大學(xué)