바이오 메디컬 응용 프로그램에 대한 초 소수성 고분자 재료를 제조

요약

2차원 및 3차원 초소수성 고분자 재료는 유사한 조성의 더 낮은 표면 에너지 중합체와 혼합된 생분해성 중합체를 전기 방사 또는 전기 분무하여 제조됩니다.

초록

영구 또는 준 비 젖은 상태를 가진 표면에 초 소수성 물질은 생물 의학 및 산업용 애플리케이션의 수에 대한 관심이다. 여기서 우리는 폴리 에스테르와 stearate- 이루어지는 소수성 합체 도프, 주요 성분으로서, 전기 방사 또는 생분해 성, 생체 적합성, 지방족 폴리 에스테르 (예, 폴리 카프로 락톤 및 폴리 (lactide- 공동 -glycolide))를 함유하는 중합체 혼합물을 electrospraying 방법을 서술 개질 된 폴리 (글리세롤 카보네이트) 초 소수성 생체 재료를 제공한다. 전기 방사 또는 electrospraying의 제조 기술은 각각의 상기 섬유 또는 입자 내에서 향상된 표면 거칠기 및 다공성을 제공한다. 폴리 에스테르와 혼합하고 안정적​​으로 전기 방사 또는 electrosprayed 수 표면 에너지가 낮은 공중 합체 도펀트의 사용은 이들 초 소수성 물질을 수득한다. 이러한 섬유 크기, 공중 합체 조성물의 도펀트 및 / 또는 CO와 같은 중요한 파라미터ncentration 및 젖음성에 미치는 영향을 설명합니다. 중합체 화학 및 공정 공학의 조합 가능성 다양한 애플리케이션 중합체의 광범위한 클래스에 일반화되어 확장 기술을 사용하여 애플리케이션 특정 물질을 개발하기 위해 다양한 기능 접근법을 제공한다.

서론

초 소수성 표면은 일반적으로 명백한 물 접촉을 전시로 분류되어 낮은 접촉각 히스테리시스보다 큰 150 ° 각도. 이들 표면은 ^{1-6 일로} 레지스트 얻어진 공기 - 액체 - 고체 계면을 확립하는 낮은 표면 에너지 재료에 높은 표면 거칠기를 도입하여 제조된다. 상기 제조 방법에 다층 박막이나 초 소수성 표면, 다층 기판 초 소수성 코팅 또는 심지어 벌크 초 소수성 구조를 따라 것이 제조 될 수있다. 이는 영구적 또는 반영구적 발수성 자기 세정 표면 ^(7), 마이크로 유체 장치 ^(8), 셀 / 단백질 표면 ^9,10, 드래그 감소면 ^(11), 및 약물 전달 장치 방오을 제조하는데 사용되는 유용한 특성이다 ^{12- 15.} 최근, 자극 - 반응 초 발수 재료가 습윤 상태로 비 - 습윤 화학적 의해 트리거되는 경우 기재되어 물리적, 또는 환경 단서 ^14,16-20 (예를 들면, 빛, 산도, 온도, 초음파, 그리고 현재의 전위를 / 적용),이 물질은 추가 응용 프로그램 ^21-25에 대한 사용을 찾고있다.

사용되는 물질은 생체 적합하지 않았다 같이 제 합성 초 소수성 표....

프로토콜

1. 합성 Functionalizable 폴리 (1,3- 글리세롤 carbonate- CO 카프로 락톤) ⁽²⁹⁾ 및 폴리 (1,3- 디 글리세롤 carbonate- 공동 -lactide) ^27,28.

1. 모노머 합성.
   1. 500 ml의 건조 테트라 히드로 푸란 (THF)에서 (50g, 0.28 몰, 1 당량.) 시스 -2- 페닐 -1,3- 디 옥산 -5- 올을 용해시키고, 질소하에 얼음에서 교반 하였다. 미세 박격포와 유 봉 분쇄 수산화 칼륨 (33.5 g, 0.84 몰, 3 당량.) 추가. 얼음 용기에 플라스크를 놓습니다.
   2. 추가 49.6 ml의 벤질 브로마이드 (71.32 g, 0.42 몰, 1.5 eq.)를 적가 얼음에 교반. 반응물을 질소하에 24 시간 동안 교반하면서 실온으로 가온되도록 하였다.
   3. 수산화 칼륨을 용해 회전 증발에 의해 THF를 제거하기 위해 증류수 150 ML을 추가합니다.
   4. 1-L의 분별 깔때기에 200 ml의 디클로로 메탄 (DCM)와 나머지 재료를 추출합니다. 두 번 추출을 반복합니다.
   5. 황산나트륨에서 유기 상을 건조.
   6. 결정화상기 용액에 600 ml의 무수 에탄올....

결과

화학 일련의 변환을 통해, 기능적 카보네이트 단량체 5- 벤질 -1,3- 디 옥산 -2- 온을 백색 결정질 고체 (도 1a)로 합성된다. ¹ H NMR은 구조 (도 1b) 및 질량 분석을 확인하고 원소 분석 구성을 확인합니다. 이 고형물은 D, L의 -lactide 또는 140 ° C에서 주석 촉매 개환 반응을 사용 ε 카프로 락톤 하나와 공중합된다. 침전에 의해 정제 한 후, 중합체 조성물 4.58에서 4.68 사이 ppm에서 벤질 자리 양성자의 화학적 이동과 카프로 락톤 또는 락 티드 메틴 피크 (각각 2.3 또는 5.2 PPM)의 특성 메틸렌 피크를 통합하여 ¹ H NMR 분석을 사용하여 결정된다. 벤질 보호기를 선택적으로 제거의 Pd / C 촉매 작용으로 가수 소 분해에 의해 달성된다. 완전한 탈은 ¹ H NMR 스펙트럼에 벤질 피크의 소실을 확인하여 주목된다. Subseq자유 수산기 .......

토론

생물 의학 폴리머에서 초 소수성 물질을 구성에 대한 우리의 접근 방식은 전기 방사 및 electrospraying의 고분자 처리 기술과 합성 고분자 화학을 결합합니다. 이들 기술은 각각 하나의 섬유 또는 입자를 제공한다. 특히, 폴리 카프로 락톤 및 폴리 (lactide- 공동 -glycolide) 기반의 초 소수성 물질은이 전략을 사용하여 제조된다. 소수성 공중 합체 조성물을 변화시킴으로써, 최종 중합체 블렌드 퍼센트 공중 합체, 섬유 / 입경, 전체 중합체 중량 %, 및 제조 조건, 얻어진 전기 방사 / electrosprayed 재료의 습윤성을 제어한다. 이 연구에서 제조 재료는 비 독성 및 생체 적합성 중합체로하며, 물의 존재 하에서 메타 안정된 공기 장벽을 갖는다.

이 프로토콜의 핵심 단계는 개환 중합을 사용하는 공중 합체의 합성) (1)를 포함하는, 2) 전기 또는 전기 방사이러한 PCL 또는 PLGA 등 해당 생물 의학 고분자 이러한 공중 합체를 .......

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
실리콘 오일	Sigma-Aldrich	85409
Cis-2-Phenyl-1,3-dioxan-5-ol	Sigma-Aldrich	13468
벤질 브로마이드	Sigma-Aldrich	B17905	독성, lacrymator/눈 자극성, 화학 흄 후드에 사용
산화칼	Sigma-Aldrich	221473	부식성
회전 증발기	Buchi	R-124
고진공 펌프	Welch	8907
질소, 초고순도	Airgas	NI UHP300	압축 가스
Tetrahydrofuran, BHT	Pharmaco-Aaper	346000	Flammable로 안정화. XXX
Dichloromethane	Pharmaco-Aaper	313000	가연성, 독성
분리 깔때기 (1 L)	Fisher Scientific	13-678-606
황산나트륨	시그마 - 알드리치	239313
에탄올, 절대	Pharmaco-Aaper	111USP200	가연성, 독성.
Buchner 깔때기	Fisher Scientific	FB-966-F
메탄올	Pharmaco-Aaper	339000ACS	가연성, 독성.
염산	시그마-알드리치	320331	부식성. 증류수에 2N으로 희석합니다.
에틸 클로로 포르 메이트, 97 %	시그마 알드리치	185892	독성, 인화성, 환경에 유해
한 트리 에틸 아민 (무수)	시그마 알드리치	471283	독성, 인화성, 환경에 유해
디 에틸 에테르	Pharmaco-Aaper	373ANHACS	가연성이 높습니다. XXX 컬럼을 통해 정제됩니다.
3,6-디메틸-1,4-디옥산-2,5-디온(D,L-락타이드)	시그마-알드리치	303143
주석(II) 에틸헥사노에이	트 시그마-알드리치	S3252	독성.
ε-caprolactone (97 %)	시그마 - 알드리치	704067
톨루엔, 무수	시그마 - 알드리치	244511	가연성, 독성.
유리 주사기	Hamilton Company	1700 시리즈
중수소화 클로로포름	Cambridge Isotopes Laboratories, Inc.	DLM-29-10	독성
핵 자기 공명 기기	Varian	V400
팔라듐 탄소 촉매	Strem Chemicals, Inc.	46-1707
수소 주입기 장치	Parr	3911
수소 첨가기 셰이커 용기	Parr	66CA
수소	공기 가스	HY HP300	고인화성.
규조토	시그마-알드리치	22140
2H,2H,3H,3H-퍼플루로노노노익 산	Oakwood Products, Inc.	10519	독성.
스테아르산	Sigma-Aldrich	S4751
N,N'-dicyclohexylcarbodiimide	Sigma-Aldrich	D80002	독성, 자극성.
4-(디메틸아미노) 피리딘	시그마-알드리치	107700	독성.
Hexanes	Pharmaco-Aaper	359000ACS	독성, 인화성.
겔 투과 크로마토그래피(GPC) 시스템	Rainin
GPC 컬럼	Waters	WAT044228
시차 주사 열량계	, TA Instruments	Q100
클로로포름	Pharmaco-Aaper	309000ACS	독성.
N, N- 디메틸 포름 아미드	시그마 - 알드리치	227056	독성, 인화성.
폴리카프로락톤, MW 70-90kg/mol	시그마-알드리치	440744
폴리(락타이드-코글리콜라이드), MW 136kg/mol	Evonik Industries	LP-712
10ml 유리 주사기	Hamilton Company	81620
18 AWG 무딘 바늘	BRICO 의료 용품	BN1815
Electrospinner 인클로저 박스	맞춤형	N/A	제작 아크릴 패널
고전압 DC 공급	Glassman High Voltage, Inc.	PS/EL30R01.5	고전압, 감전사 위험
선형(변환) 스테이지	Servo Systems Co.	LPS-12-20-0.2	선택적
프로그래밍 가능한 모터 및 전원 공급 장치	Intelligent Motion Systems, Inc.	MDrive23 Plus	옵션
24V DC 모터 및 전원 공급 장치	McMaster-Carr	6331K32	옵션
알루미늄 수집기 드럼	맞춤형		옵션
주사기 펌프	Fisher Scientific	78-0100I
도립 광학 현미경	Olympus	IX70
주사 전자 현미경	Carl Zeiss	Supra V55
전도성 구리 테이프	3M	16072
알루미늄 SEM 스텁	전자 현미경 과학	75200
접촉각 고니오미터	Kruss	DSA100
프로필렌 글리콜	시그마 알드리치	W294004	독성.
에틸렌 글리콜	시그마-알드리치	324558	독성이 있습니다.
Ioxaglate	Guerbet
Fetal bovine serum	American Type Culture Collection	30-2020
마이크로 컴퓨터 단층 촬영 기기	Scanco
이미지 분석 소프트웨어(분석)	Mayo Clinic
인장 시험기	Instron	5848
Micrometer	Multitoyo	293-340
캘리퍼스	피셔 사이언티픽	14-648-17

수륨 의 컬럼을 통해 건조됩니다.한 , , ,