完整版PCLPEGPCL三嵌段共聚物的合成与表征毕业设计Word格式文档下载.docx
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掌握开展课题研究的一般过程，熟悉文献检索方法，熟悉实验中使用仪器的原理及操作，熟悉与本课题相关理论等。
计划进度：
开题时间：
2014年10月上旬
确定写作提纲时间：
2015年3月中旬
论文写作时间：
2015年4月下旬
论文定稿时间：
2015年5月12日
指导教师签字：
主管院长（系主任）签字：
年月日
辽宁大学
本科毕业论文（设计）指导记录表
论文
题目
PCL-PEG-PCL三嵌段共聚物的合成与表征
学生
姓名
耿广科
学号
年级、专业
2011
制药工程
指导教师姓名
陈立江
指导教师职称
教授
所在院系
药学院
第一次指导（对确定题目、毕业论文（设计）任务书的指导意见）：
根据实验室设施和学生操作能力及其今后的发展方向确定实验的主要内容，查阅文献找出现今有研究价值的课题，对其操作和处方，根据具体实验进行改进。
确定论文题目为PCL-PEG-PCL三嵌段共聚物的合成与表征。
指导方式：
（请选择）面谈√电话电子邮件
指导教师签字：
年月日
第二次指导（对论文提纲的指导意见）：
通过初期大量有目标的文献阅读，对实验实施的具体方案进行优化，对实验室常规操作、实验室的具体要求以及一些基本技能和具体仪器的使用等内容予以指导。
第三次指导（对初稿的指导意见）：
论文基本框架初成，但内容繁多杂乱，不够明确且有一些错误，论文思路准确，数据处理得当，但段落结构上还需改进。
第四次指导（对修改稿的指导意见）：
整理论文内容，对论文做内容上的完善和修改，细节部分还需进一步完善。
第五次指导（对是否定稿、进入答辩及其它指导意见）：
毕业论文基本完成，思路清晰，语言简洁规范，数据处理得当，整体排版符合要求，可以定稿，准备毕业答辩
主管院长（主任）签名院系盖章
注：
指导意见如不够填写可加附页
指导教师评语
学生：
耿广科
专业：
论文题目：
论文共17页，设计图纸0张。
指导教师评语：
耿广科同学通过毕业设计，初步掌握了该实验原理，熟悉实验操作，具备了文献检索、独立设计实验的能力，具有很强的科研动手能力，并掌握了一整套的实验方法，科研方法。
在实验中，该生科研工作态度严谨，工作认真，热爱劳动，态度诚恳，勤奋好学，踏实肯干，并能熟练操作高效液相色谱仪、红外光谱仪、pH计等今后学习中应用较广泛的操作方法。
在工作中遇到不懂的地方，能够虚心向富有经验的前辈请教，善于思考，能够举一反三。
对于别人提出的工作建议，可以虚心听取。
能够将所学的知识灵活应用到具体的实践中去，保质保量完成任务。
同时，该学生严格遵守实验室各项规章制度，实验期间，未曾出现过无故缺勤，迟到早退现象，学习态度认真，具备较强的团队协作精神和创新精神。
耿广科同学论文思路清晰，对于数据的处理妥当，排版及格式正确规范，语言流畅，符合“辽宁大学本科毕业论文（设计）管理规定”的要求。
指导教师评分：
辽宁大学毕业论文（设计）成绩评定单
评阅人评语：
评阅人评分：
评阅人签字：
答辩委员会评语：
院（系）毕业论文答辩委员会（小组）于年月日审查了届专业学生的毕业论文。
答辩成绩：
答辩委员会成员：
答辩委员会（小组）组长签字：
年月日
毕业论文（设计）成绩：
指导教师评分：
总成绩：
院长（系主任）签字：
年月日
评阅人评分满分为100分，指导教师评分满分为100分，答辩成绩满分为100分；
总成绩为三者的算术平均值（四舍五入）。
摘要
生物可降解材料，如聚丙交酯（PLA）、聚乙交酯（PGA）、聚己内酯（PCL）等现如今在生物医用领域具有广阔的应用前景，如手术的缝合、药物的释放体系以及人体组织工程等领域，这都是因为它们具有优异的生物可降解性能、良好的生物相容性和力学性能。
特别是聚己内酯（PCL）作为一种目前最受关注的可生物降解聚合物，它无毒，并且具有良好的生物相容性、血液相容性、药物通透性等。
但与其它的生物可降解高分子相比，PCL有其自身的缺点，例如：
结晶性强、生物降解速度慢，而且还是疏水性高分子，如何控制其在体内的降解速度至关重要，仅靠调节分子量及其分布来控制会有一定的局限性。
因此通过共聚将聚乙二醇（PEG）引入PCL中有望得到新型可降解材料，构建新的降解系统，提高药物在体内的生物利用度。
本文以辛酸亚锡和聚乙二醇为共引发剂,引发ε-己内酯的开环聚合反应。
在聚乙二醇（PEG）链段分子量保持不变的情况下,合成了PCL-PEG-PCL三嵌段共聚物,采用凝胶色谱法GPC、红外光谱法FTIR以及高效液相色谱法1H-NMR等分析手段表征了共聚物的结构和性能。
关键词：
:
PCL-PEG-PCL；
两亲性聚合物；
聚己内酯；
聚乙二醇；
开环聚合
Abstract
BiodegradablePolymers,suchasPoly（lacticacid）（PLA）.Poly（glutamicacid）（PGA）.Poly（ε-caprolactone）（PCL）investigatedworldwideasbiomaterialsbecauseoftheirbiocompatibilityandbiodegradability.Thesepolymerspresentgrowinginterestsfortemporarytherapeuticapplicationssuchassutures.sustaineddrug-deliverydevicesandscaffoldsintissueengineering.PCLisoneofgreatinterestasabiodegradablepolymer,it、slowlybiodegradablespeedAndastheHydr0Phobiepolymeronlyadjustingmolecularweightanddistributiontocontroldegradationspeed.ThePo1y（ethyleneglycol）（PEG）wereintroducedintoPCLbyusingcopolymerizationtogotnewbiodegradablecopolymer
Aserlesofpoly（ε-caprolactone）-poly（ethyleneglycol）-poly（ε-caprolactone）（PCL-PEG-PCL）blockcopolymerswassynthesizedbyring-openingpolymerizationofε-caprolactoneinitiatedbyPEGandSn（Oct）2asaco-initiator.Thepolymer-izationprocesswasinvestigatedbyGPC,andtheblockcopolymerswerecharacterizedbyGPC、FTIR、1H-NMRandwaterabsorptionexperiment.
Keywords:
PCL-PEG-PCLisothermalcrystallization;
ε-caprolactone;
ethyleneglycol;
ring-openingpolymerization
序言1
1.1两亲性嵌段共聚物胶束1
1.2内酯（含交酯）2
1.3聚己内酯（PCL）3
1.3.1PCL的生物相容性3
1.3.2PCL良好的渗透性和形状记忆特性3
1.4聚乙二醇（PEG）4
第一章实验原料和仪器5
1.1实验原料5
1.2实验仪器设备6
第二章实验部分6
2.1实验方法6
2.1.1甲苯除水6
2.1.2聚乙二醇除水6
2.1.3聚己内酯-聚乙二醇-聚己内酯的合成6
2.2表征7
2.2.1测定相对分子质量7
2.2.2基团和结构的测定7
2.3结果与讨论8
2.3.1PCL-PEG-PCL三嵌段共聚物的FTIR分析8
2.3.2PCL-PEG-PCL三嵌段共聚物的1H-NMR分析9
2.3.3GPC表征的结果10
第三章结果与建议10
参考文献11
致谢13
序言
人类的健康问题得到当前医学界的高度重视，是当前大家必须面对和亟待解决的重大问题之一，长期以来人们需要一种疗效时间长、治疗效果可靠、安全的药物制剂，提高药物在体内的利用度，以达到高效方便的治疗效果。
对药物控制释放系统的研究可以实现这个愿望，目前它已成为世界各国的研究重点。
两亲性共聚物胶束是一种新型的药物载体，属于纳米缔合胶体体系，具有较高的内核载药量及独特的体内分布特征[1]；
在抗肿瘤药物、疏水性药物和基因治疗药物载体给药方面具有独特的优势，能够有效的提高药物的利用度。
共聚物胶束粒径为10-300nm，由较小的粒径加上亲水性的外壳组成，使之不易被体内网状内皮系统（RES）吞噬，阻止蛋白质和细胞的吸附，从而在血液中可长时间循环并保持稳定[2]。
同时载药胶束纳米级的粒径也使胶束在靶位表现出更好的生物膜穿透性[3]，与其他纳米载体相比，两亲性共聚物胶束表现出更为广阔的发展和使用前景。
生物可降解嵌段共聚物是一类新型药物载体材料，它具有很大的发展潜力[4]，根据需要调节嵌段组成的比例或加入符合要求的新嵌段来调控其物理和化学性质。
越来越多的生物可降解嵌段共聚物被用作多种药物的释放体系载体，这都要归功于其具有可降解性和良好的生物相容性。
这些药物甚至还包括非生物活性药物和生物活性药物，如蛋白质、多肽、抗体等[5]。
因此若能把生物可降解材料制备成两亲性嵌段聚合物，在溶液中自组装成共聚物胶束，应用于药物控释系统，通过优化载药胶束的处方和制备工艺，考察胶束体外释放和体内动力学情况。
这不仅具有重要的理论意义，而且具有潜在的应用前景。
1.1两亲性嵌段共聚物胶束
它被又称纳米共聚物胶束，具有独特的优势，主要表现在以下几个方面：
1．在选择性溶剂中自组装形成的具有明显核-壳结构的纳米胶束[6]。
疏水段形成固态内核包埋药物；
亲水段形成亲水性外壳可掩蔽内核，阻止内核的聚集,为热力学稳定系统[7]。
2．两亲性共聚物因其碳链长并且相对分子质量大，从而使胶束临界浓度（CMC）值很低（数量级≤mgL）[8]，即两亲性共聚物溶解度很小，浓度很低时也可自发形成胶束；
又由于其组成疏水区的碳链长，其核心紧密而稳定，当稀释到浓度低于CMC时解缔速度也很缓慢,具有动力学稳定性。
在体内，即使经血液稀释,也能把包载的药物送达预定的靶位[9],因此共聚物胶束可以作为优良的药物载体。
3．由于胶束粒子粒径较小，在体内可产生独特分布[10]，胶束粒径一般在100nm以下的可以避免RES系统吞噬，减少对肝，脾、肾器官等损害[11]，降低药物毒性，而且核壳结构具有载药量高的优点，既可以延长亲水性药物在体内的滞留时间[12-13]，达到缓释和长效循环的作用；
又可以改善疏水性药物的溶解性，提高其在体内的生物利用度[14]。
4．粒径较小的共聚物胶束,不易被巨噬细胞吞噬，可以延长在体内的停留时间,具有良好的组织通透性，尤其在具有渗漏性血管的组织（如肿瘤、炎症区或梗死区）聚集，即称为增强透过和滞留（enhancedpermeabilityandretention，EPR）效应，具有天然的被动靶向作用，因而很适合作为难溶性抗肿瘤药物的理想载体。
粒径较大的共聚物胶束也有被动靶向作用，但主要浓集于含巨嗜细胞丰富的肝、脾。
5．通过调节疏水亲水嵌段组成比例，可以控制载药量及药物释放。
6．嵌段共聚物胶束经冻干后仍可以保持其稳定性，其冻干粉剂重新分散于水后，粒径大小、粒径分布及载药特性几乎不变。
生物降解高分子是指可以通过微生物的作用，如细菌、真菌和藻类的作用而引起降解的塑料，或者在人体、动物体内的物质的作用下，化学结构不发生变化，但分子
量降低生成对环境和生物体没有危害的小分子化合物。
目前，生物可降解高分子根据其来源的不同分成三类:
第一类是生物降解高分子材料，是指由生物体包括动物、植物、微生物或者其它再生资源直接合成的高分子材料。
例如:
淀粉、纤维素、壳聚糖、多肤、核酸、蛋白质等。
另一类是通过化学合成的方法合成的高分子材料，这一类物质含有容易被水解的醚键、氨酯键、酯键、肤胺键。
两亲性聚合物通常含有易溶于水的官能团（即亲水基团）有羧酸基、磺酸基、磷酸基、氨基、季铵基等如常用的聚乙二醇。
以及难溶于水的官能团（即憎水基团）有：
所有的烃基（-CnH2n+1、-CH=CH2、—C6H5等）、卤原子（-X）、硝基（-NO2）等例如己内酯、乙交酯、丙交酯。
1.2内酯（含交酯）
例如己内酯、乙交酯、丙交酯等，通过开环聚合可以得到一类具有优良生物相容性、可生物降解的脂肪族聚酯，如聚己内酯（PCL）、聚丙交酯（PLA）和聚乙交酯（PGA）。
由于其主链上含有酯键，通过人体内的体液作用,酯键被逐步降解,产生的降解产物乳酸、羟基乙酸等能在体内通过三羧酸循环而最终被代谢掉，因此这类材料具有无毒、安全、生物相容性好等优异性能。
PCL具有优良的药物透过性,但是结晶性强、生物降解速度慢,而且为疏水性高分子,仅靠调节其分子量及其分布来控制降解速率有一定的局限性。
如亲水性、能溶于水和有机溶剂、无毒性及无抗原性和免疫原性等,因而PEG在生物医药及生物技术方面得到了广泛的应用。
本论文将聚乙二醇（PEG）与聚己内酯（PCL）聚合，合成PCL-PEG-PCL三嵌段共聚物。
1.3聚己内酯（PCL）
二十世纪八十年代由Daieen公司开发出的一种新产品聚己内酯，并且在1993年实现了商业化。
通过不同类型的催化剂可以引发己内酯单体开环聚合合成分子量较高的PCL。
分子式如下：
聚己内酯拥有很多优良的特性，例如拥有高的柔软度，高的抗张强度等，由于药物通透性良好，因此聚己内酯在医学上受到广泛关注，聚己内酯还拥有良好的柔韧性和易加工性。
由于它与许多聚酯的混容性都很高，所以可以作为改性剂与其它生物性聚酯的混容物使用，也可与许多聚合物进行共聚。
1.3.1PCL的生物相容性
聚己内酯广泛应用于医学领域在于其自身有着良好的生物降解特性和优良的相
容性。
医学界广泛的应用到靶向药物、药物释放等，主要是聚己内酯在人体能够降解，
首先是在无酶存在下其链上的梭端基水解，在这个降解过程中聚己内酯的分子量与化
学结构没有大的变化，也不发生形变和失重。
接着是一些分子量较低的聚合物与聚己
内酯自身分离，链段断裂速率减缓，本身化学结构开始变化，以碎片的形式存在，最
后可以经由人体吸收或者直接排出体外[15]。
在比较聚乙交酯、聚乳酸与聚己内酯的降解速率中，聚己内酯由于其自身链柔顺性好、比较规整，而且还易于结晶等，聚己内酯主链上存在五个亚甲基使得其拥有较差的亲水性，使其水解反应不易进行，经人们大量研究得出结论：
PCL拥有良好的生物相容性。
1.3.2PCL良好的渗透性和形状记忆特性
聚己内酯（PCL）具有良好的渗透性和形状记忆特性。
聚己内酯形状记忆特性表现在，在某种条件下经过一定的塑性变形后，加热到一定温度时，它能记忆母相的形状，又完全恢复到变形前原来的形状。
PCL对低分子量药物的渗透性最早是在研究类固醇的传输中发现的。
在研究类固醇的传输时，在早期应用长效缓释有渗透性能的有效混合物最常用硅树胶聚合物。
然而在研究硅树胶试验中发现，使用硅树胶之后需要用外科手术去除，这是因为硅树胶容易降解的缘故，这同时也决定了PCL作为一种长效缓释药的地位。
另外，发现某些交联结构超高分子量的PCL具有形状记忆功能，其效果明显高于聚氨酯的形变率，PCL形变的温度在55℃，即适合于人等生物，由于其恢复形变量大，感应温度较低，易于加工成型，得到高度的重视。
聚己内酯（PCL）由于具有优异的生物可降解性和生物相容性，它们被广泛应用
于人体组织工程、药物释放体系和环境工程等领域。
但与其他生物降解高分子相比，
PCL结晶性强、生物降解速度慢，而且为疏水性高分子，仅靠调节其分子量以及其分
布来不能够很好地控制其降解速率。
材料的结构才是决定其是否可生物降解的根本因
素，如果合成高分子多为疏水性的，一般体现为不可生物降解，或者降解速度慢。
研
究发现只有含有一定的亲水性基团，如含-NH、-COOH、-CO等基团的高分子才可保
持一定湿度，实现生物降解[16-17]。
本文就是研究将含有亲水基团的物质PEG与聚己内酯聚合，形成新的高分子材料。
1.4聚乙二醇（PEG）
聚乙二醇（PEG）是一种用途极为广泛的聚醚高分子化合物,它可应用于医药、
卫生、食品、化工等众多领域。
聚乙二醇具有优良的生物兼容性和血液兼容性，以及较好的亲水性和柔软性，在体内能溶于组织液中，能被机体迅速排出体外而不产生任何毒副作用；
PEG分子量范围很宽，从几百到几万，选择余地大;
还可以防止材料表面生物污染、减少蛋白质吸附和细菌贴附。
PEG能够溶解于水和许多溶剂中，更难得的是，当把PEG和其它分子偶合时，它的许多优良性质也会随之转移到结合物中。
因此，它在医学上的应用受到了广泛的重视，并得到了美国食品与药物管理局（FDA）的认可。
在药物工业中聚乙二醇可用作药物辅料以提高药物的各种性能，如分散性、成膜性、润滑性、缓释性等。
在新型生物材料的合成和改性中，聚乙二醇作为材料的一部分，将赋予材料新的特性和功能，如亲水性、柔性、抗凝血性、抗巨噬细胞吞噬性等[18]。
用PEG将蛋白质改性，可以减少这些蛋白质的免疫原性和抗原性。
PEG还具有降低阿霉素毒性并增强其体内抗肿瘤活性的能力[19~20]。
因此，通过共聚合将聚乙二醇（PEG）引入PCL中，对PCL纳米粒表面进行亲水修饰显得非常必要[21]有望得到新型可降解材料。
本论文用辛酸亚锡（Sn（Oct）2）作为催化剂，催化聚乙二醇（PEG）与于己内酯聚合，
研究短时间合成的PCL-PEG-PCL三嵌段共聚物的最佳条件。
然后以不同分子量的
PEG为中间段合成PCL-PEG-PCL三嵌段共聚物，并对共聚物的结构和性能进行表征:
（l）利用红外光谱（FTIR）测定基团和结构。
（2）利用核磁共振（lH-NMR）进一步测定基团和结构。
（3）利用凝胶色谱（GPC）测定相对分子质量。
第一章实验原料和仪器
1.1实验原料
实验药品
生产厂家
聚乙二醇
山东禹王实业有限公司化工分公司
纳
甲苯
ε-己内酯（ε-CL）
阿拉丁试剂有限公司
辛酸亚锡
二氯甲烷
石油醚
四氢呋喃
中国医药集团总公司
聚乙二醇4000
1.2实验仪器设备
实验仪器
型号
高效液相色谱仪
1200
美国安捷伦公司
红外光谱仪
AVATAR-360
美国尼高利公司
离心机
TDL-80-2B
上海安亭科学仪器厂
集热式恒温加热磁力搅拌器
DF-101S
巩义市予华仪器有限责任公司
电子分析天平
PL203
梅特勒-托利多仪器有限公司
数控超声波清洗器
KQ5200DB
昆山市超声仪器有限公司
旋转蒸发仪
RE52-99
上海亚荣生化仪器厂
真空干燥箱
DF-6050
第二章实验部分
2.1实验方法
2.1.1甲苯除水
取适量钠片，加入到甲苯中，放置过夜。
130℃下进行回流，当溶液颜色由绿色变为墨蓝色，进行蒸馏，得到新蒸无水甲苯。
2.1.2聚乙二醇除水
取适量聚乙二醇，加入甲苯中，130℃进行蒸馏，最初流出的液滴是浑浊的，直达液滴由浑浊变为透明，则说明聚乙二醇中的水已除去。
2.1.3聚己内酯-聚乙二醇-聚己内酯的合成
PCL-PEG-PCL三嵌段共聚物的合成是在机械搅拌和N2保护下，将ε-己内酯（ε-CL）、聚乙二醇（PEG）和辛酸亚锡（Sn（Oct）2）以一定的比例加入到三口烧瓶中，130℃油浴中反应，反应时间分别选取8h时间，终止反应，待反应体系温度降到室温后，用二氯甲烷溶解聚合物，然后将其倒入冷石油醚中沉淀，沉淀过滤，把所得白色产物放入通风橱中使溶剂挥发至产物固化，最后将共聚物在40℃真空干燥
至恒重备用[22-23]。
合成路线见图1.1。
图1.1PCL-PEG-PCL三嵌段共聚物的合成反应方程式
Fig1.1ThesynthesisreactionofPCL-PEG-PCL
2.2表征
2.2.1测定相对分子质量
1.GPC凝胶色谱法
凝胶色谱法主要用于高聚物的相对分子质量分析，以及相对分子质量分布测试。
三根PLgelMEXED-BLs色谱柱串联，四氢呋喃为淋洗液。
高聚物THF溶液浓度约为0.2%（gml）。
流速为1.0mlmin，测试温度35℃，分子相对质量是以PS为标准物。
2
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