接枝型聚两性电解质CS-g-PLGA的合成及溶液性质

doi:10.7503/cjcu20131095

高等学校化学学报 ›› 2014, Vol. 35 ›› Issue (6): 1348.doi: 10.7503/cjcu20131095

接枝型聚两性电解质CS-g-PLGA的合成及溶液性质

魏照骏¹, 陈叶¹, 王冬梅², 房文祥¹, 陈涛¹(), 章苏宁³()

1. 华东理工大学材料科学与工程学院, 上海市先进聚合物材料重点实验室, 上海200237
2. 大连熹霖科技股份有限公司, 大连 116023
3. 上海应用技术学院香料香精技术与工程学院, 上海 200235

收稿日期:2013-11-13 出版日期:2014-06-10 发布日期:2014-03-24
作者简介:联系人简介: 陈涛, 男, 博士, 副教授, 主要从事高分子自组装和生物医用高分子研究. E-mail:tchen@ecust.edu.cn;章苏宁, 女, 博士, 副教授, 主要从事纳米药物载体研究. E-mail:zsn@sit.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(批准号: 20974032)资助

Synthesis and Solution Properties of CS-g-PLGA Graft Polyampholytes^†

WEI Zhaojun¹, CHEN Ye¹, WANG Dongmei², FANG Wenxiang¹, CHEN Tao^1,^*(), ZHANG Suning^3,^*()

1. Shanghai Key Laboratory of Advanced Polymeric Materials, School of Materials Science and Engineering,East China University of Science and Technology, Shanghai 200237, China
2. Dalian Honsen Fire-Tech Co. Ltd., Dalian 116023, China
3. School of Perfume and Aroma Technology, Shanghai Institute of Technology, Shanghai 200235, China

Received:2013-11-13 Online:2014-06-10 Published:2014-03-24
Contact: CHEN Tao,ZHANG Suning E-mail:tchen@ecust.edu.cn;zsn@sit.edu.cn
Supported by:
† Supported by the National Natural Science Foundation of China(No.20974032)

摘要/Abstract

摘要：

合成了以壳聚糖(CS)为主链、聚(L-谷氨酸)(PLGA)为侧链的接枝型聚两性电解质CS-g-PLGA(CGA), 表征了其结构与组成, 探讨了pH值、离子强度和离子种类等对CGA水溶液性质的影响. 研究发现, 随着溶液离子强度的增大, CGA的等电点(IEP)移向高pH值; 离子水化半径越大, 对CGA分子中相反电荷的屏蔽作用越弱, 对IEP的影响越小; CGA中氨基和羧基相对含量越接近, 对溶液离子强度的变化越敏感. 此外, CGA具有显著的pH响应性, 在酸性及碱性溶液中分别形成结构相反的聚集体. 在CS主链氨基含量相近的条件下, 聚集体的稳定性随PLGA链长的增加而提高. 酸性溶液中聚集体粒径取决于CS主链的电荷数; 碱性溶液中PLGA侧链越长则平均粒径越大.

关键词: 聚两性电解质, 接枝共聚物, 壳聚糖, 聚(L-谷氨酸), 环境敏感性

Abstract:

The graft polyampholytes containing a chitosan backbone and poly(L-glutamic acid) branches, i.e. CS-g-PLGA(CGA), with different compositions were synthesized. The molecular architecture and the composition of CGA were characterized. The influences of environmental conditions, such as pH value, ionic strength and ionic types, on the aqueous solution properties of CGAs were investigated. The results show that the isoelectric point(IEP) of CGA shifts to higher pH values with increasing the ionic strength. The larger the ion hydration radius is, the less it influences the IEP. The CGA with approximative amino and carboxyl contents is more sensitive to the variation of ionic strength. Moreover, CGAs exhibit notable pH responsibility to form reversible aggregates in acidic and alkaline solutions, respectively. The stability of the aggregates is found to be improved by increasing the length of PLGA branches for CGAs with similar amino content. The hydrodynamic radii of the aggregates depend on the charge density on CS backbone in acidic solutions and increase with increasing PLGA length in alkaline solutions.

Key words: Polyampholyte, Graft copolymer, Chitosan, Poly(L-glutamic acid), Stimuli-responsive property

中图分类号:

O633

TrendMD:

魏照骏, 陈叶, 王冬梅, 房文祥, 陈涛, 章苏宁. 接枝型聚两性电解质CS-g-PLGA的合成及溶液性质. 高等学校化学学报, 2014, 35(6): 1348.

WEI Zhaojun, CHEN Ye, WANG Dongmei, FANG Wenxiang, CHEN Tao, ZHANG Suning. Synthesis and Solution Properties of CS-g-PLGA Graft Polyampholytes^†. Chem. J. Chinese Universities, 2014, 35(6): 1348.

图/表 11

Scheme 1 Synthesis of graft polyampholyte CGA

Fig.1 FTIR spectra of CS(a), CBG(b) and CGA(c)

Fig.2 1H NMR spectra of CS in DCl(a), CBG in d-TFA(b) and CGA in D2O/d-Ac(c)

Fig.3 Potentiometric(a, b) and conductometric titration(c, d) of 0.2 g/L CGA16(a, c) and CGA9.4(b, d) with 0.1 mol/L HCl at 25 ℃

Table 1 Molecular parameters of CGA graft polyampholytes

Copolymer^a	Feeding ratio^b	Grafting ratio, G^c(%)	Charge ratio, R^d	DP^e	DS^f(%)
CGA16	1∶1	80	0.96∶1	16.0	5.6
CGA9.4	0.5∶1	56	0.66∶1	9.4	6.8

Fig.4 Conductometric titration curves of CGA16(A) and CGA9.4(B) aqueous solutions (cCGA=0.2 g/L) with different NaCl concentrationsc(NaCl)/(mol·L-1): a. 0; b. 0.09; c. 0.17; d. 0.35; e. 0.52.

Fig.5 Influences of NaCl concentration on the IEP of CGA in aqueous solutionscCGA=0.2 g/L.

Table 2 IEP values of CGAs

Sample	IEP
CGA16	5.52^a	5.56^b	5.53^c	5.46^d
CGA9.4	6.03^a	6.42^b	6.66^c	6.57^d

Fig.6 Conductometric titration curves of CGA16 aqueous solutions with different cations(A) and anions(B) cCGA=0.2 g/L, csalt=0.17 mol/L.

Fig.7 Dependence of Zeta potential and turbidity on pH value of CGA16(A) and CGA9.4(B) aqueous solutionscCGA=0.2 g/L, 25 ℃.

Fig.8 Hydrodynamic radius of the CGA aggregates as a function of PhcCGA=0.2 g/L, 25 ℃.

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