手性识别型温敏凝胶的制备及其性能研究

本项目设计并合成新型的具有手性识别功能的温敏凝胶，通过对手性氨基酸进行改性并与典型温敏材料N-异丙基丙烯酰胺(PNIPA)共聚，合成同时具有手性识别能力和温度响应性的凝胶，利用该凝胶作为固相萃取剂，可在手性药物外消旋体溶液中发生溶胀并选择性吸附，然后利用凝胶温敏性使之发生退溶胀并释放吸附的药物对映体，从而实现对手性药物的拆分；研究凝胶制备的最佳工艺条件、结构形貌及其对凝胶溶胀率、温度响应性、分离性能等各种性能的影响；研究凝胶温敏性对其手性分离能力的影响，从而达到通过外界温度变化有效调控手性药物分离的目的；并研究凝胶分离机制，为智能凝胶手性分离提供理论依据。通过本项目的研究，希望得到具有工业应用前景的新型手性拆分材料，降低手性药物的制备和研究成本。

本项目将智能材料与手性分离技术相结合，设计并合成了三种新型的手性识别温敏凝胶。首先，以手性氨基酸L-苯丙氨酸、L-色氨酸和L-亮氨酸为手性源，通过酯化以及缩合等步骤合成手性单体，并与典型温敏材料N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)共聚，合成手性温度响应型凝胶[poly(NIPAM-co-ALPhe)、 poly(NIPAM-co-ALTrp)和poly(NIPAM-co-ALLeu)]。对凝胶制备的最佳工艺条件、结构及其温度响应性进行研究，结果表明，引入的手性单体疏水性越强、在凝胶中的含量越大，凝胶的温敏性就越低；利用该凝胶作为固相萃取剂，对氨基酸、酒石酸等手性药物进行选择性吸附和拆分，研究了温度、pH以及手性单体含量等各因素的影响，结果显示凝胶对模型药物表现出较好的吸附选择性和拆分能力，提高操作温度和手性单体含量有利于提高凝胶的选择性和拆分能力；而pH对其选择吸附性影响不大，在中性条件略好。在此基础上，为提高凝胶的温敏性和手性拆分性能，进一步制备了带有支链结构的手性温敏凝胶[poly(NIPAM-co-ALEAP)] 以及手性温敏微凝胶[poly(NIPAM-co-ALPhe)]，对二者温敏性和手性识别性等性能进行研究，结果表明，与没有支链的凝胶poly(NIPAM-co-ALPhe)相比，poly(NIPAM-co-ALEAP)凝胶性能并未有明显改善；手性温敏微凝胶采用无皂乳液聚合法制备，粒径较均一，单分散性较好，与宏观凝胶相比，其响应速度提高并表现出较好的手性识别和吸附性；温度、pH以及手性单体含量等因素对二者性能的影响表现出与氨基酸系列的手性温敏凝胶相似的规律。以上研究拓展了智能材料在医药领域的应用并为其提供科学依据，同时也为手性拆分提供新的方法。