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PCL-citric acid,聚己内酯-柠檬酸的合成及其可降解功能材料应用研究
发布时间:2025-07-16     作者:ssl   分享到:

PCL-citric acid

PCL-citric acid共聚物的合成及其可降解功能材料应用研究

一、产品基本信息

中文名称:聚己内酯-柠檬酸

英文名称:Polycaprolactone–Citric Acid

缩写名称:PCL-CA 或 PCL-citric acid

类型:功能化生物可降解聚酯

产品形态:固体粉末、薄膜或溶液(根据具体加工方式)

连接方式:柠檬酸与PCL端基或主链通过酯键或酰胺键连接,可作为交联剂、接枝源或官能化中间体。

二、材料结构与组成

1. 聚己内酯(PCL):

是一种疏水性、可生物降解的脂肪族聚酯。

降解温和,产物无毒,已获FDA认证用于药物递送和植入医疗器械。

2. 柠檬酸(Citric Acid, CA):

一种三羧酸结构的天然小分子,具备三个羧基和一个羟基。

在聚合物体系中可作为多官能交联剂、连接剂、改性基团提供更多位点反应。

具亲水性、生物可降解性、低毒性。

3. PCL-CA结构形式示意:

根据合成路线不同,有以下典型结构:

线性修饰型:

PCL链末端与柠檬酸羧基形成酯键或酰胺键,形成PCL–CA。

交联网络型:

多条PCL通过柠檬酸三官能连接,形成三维网络凝胶或弹性体。

嵌段型或接枝型共聚物:

CA通过预先接枝在PCL上,进一步引入亲水基团、功能分子等。

三、理化性质

性质项目 描述说明

外观 白色或淡黄色粉末、胶体或薄膜

分子量范围 PCL链段:2–20 kDa(可定制)

溶解性 易溶于 DMSO、THF、DMF、氯仿等;与水或乙醇可部分混溶

降解性 PCL缓慢水解,柠檬酸快速酶解/水解,有利于控释调控

热性能 Tm ≈ 60 °C,Tg ≈ –60 °C,因结构而异

官能团密度 柠檬酸提供多个羧基/羟基位点,便于进一步修饰

四、合成路线与表征方法

1. 常用合成策略:

(1)PCL-COOH + CA → 酯键偶联

使用EDC/NHS、DCC等缩合剂使PCL羧基与CA羟基反应。

(2)CA与ε-己内酯共聚(一步法)

在聚合过程中引入CA参与链转移反应,实现末端或链内修饰。

(3)熔融聚合或一步缩合

通过PCL-OH 与CA在高温下直接酯化或与其它多元醇共聚。

(4)交联法

CA与多端PCL反应,形成三维网络结构,用于水凝胶或支架。

2. 表征手段:

表征方法 用途

¹H NMR 确定PCL与CA的连接位点、摩尔比

FTIR 验证酯键、羧酸、羟基的存在

GPC 分子量测定

TGA / DSC 热性能分析

DLS / TEM 粒径与胶束分析(如自组装)

Zeta电位 分散体系电荷评估

XPS / SEM 表面化学与形貌观察

PCL-citric acid,聚己内酯-柠檬酸

五、功能特点与技术优势

1. 增强亲水性与生物功能性

CA的引入使疏水的PCL表面具备一定亲水性;

提高细胞相容性、表面润湿性,有助于细胞粘附与增殖。

2. 多官能修饰平台

柠檬酸提供多个羧基与羟基位点,可进一步接枝:

荧光标记(如FITC、Cy5);

靶向分子(如RGD、叶酸);

药物载体连接(如DOX、PTX);

生物活性蛋白/肽类;

3. pH响应与可控释放

CA中的酸性基团对pH变化敏感;

可实现弱酸性肿瘤环境中响应性释放;

PCL的缓释特性叠加提升释放稳定性。

4. 生物降解与组织适配性

PCL慢降解适合长期释放;

CA改善材料柔韧性与亲水性,提升组织融合度。

5. 交联与凝胶形成能力

CA作为三官能交联剂,可制备弹性水凝胶、热固型支架等;

具备可注射性或可打印性(3D打印生物墨水)。

六、典型应用领域

应用方向 描述与优势

控释药物载体 PCL-CA可包载药物,缓释释放并实现酸性微环境响应

组织工程支架 表面亲水性改善,促进细胞粘附与组织整合

伤口敷料与粘附凝胶 粘弹性能佳,可形成抗菌/止血型功能薄膜

3D打印生物墨水 CA增强交联点,调控粘弹性,用于软骨/骨组织打印

表面改性剂 接枝于疏水表面(如PCL、PLGA)提升亲水性、生物相容性

可注射凝胶系统 与其它聚合物交联形成原位成胶材料,适合局部释放

复合纳米粒载体 自组装形成核-壳型粒子,适合联合治疗与成像

七、典型产品参数(可定制)

产品型号 PCL链长(kDa) 柠檬酸比例 外观 连接方式

PCL5k-CA(线性) 5 1:1 白色粉末 酯键

PCL-CA-Gel(交联型) 2–5 1:3 透明胶状 三维交联

PCL-CA-FITC(功能型) 5 1:2 荧光粉末 酯/酰胺键

八、使用建议与储存条件

项目 建议说明

储存方式 避光、干燥、低温(–20℃)保存,防止羧基水解或酯键断裂

溶解建议 可溶于 DMSO、DMF、THF、氯仿,部分水溶性增强型可分散于PBS或水

自组装建议 有CA修饰后亲水性增强,有助于形成胶束或胶体结构

灭菌方式 滤膜灭菌(0.22 µm)或低温紫外处理,避免高温

九、总结与发展展望

PCL-Citric Acid 共聚物是一类兼具亲水性、生物降解性、多官能化能力的高性能功能材料,可广泛用于:

智能控释药物递送;

组织工程与可植入器械;

可注射水凝胶;

3D打印生物材料;

表面亲水改性与活性层构建。

产品优势一览:

✅ 改善PCL疏水性与细胞相容性

✅ 多羧基/羟基为生物接枝提供平台

✅ 降解可控,pH响应性强

✅ 支持水凝胶/薄膜/微粒等多种形态

✅ 可广泛定制(分子量、CA含量、功能基团)

西安齐岳生物科技有限公司专业提供高品质的PLGA(聚乳酸-羟基乙酸共聚物)、PLA(聚乳酸)及PCL(聚己内酯)等生物可降解高分子材料,广泛应用于药物控释载体、组织工程支架、微球制备、缓释注射剂、纳米颗粒等前沿生物医药和科研领域。公司产品具备分子量可控、乳酸/羟基乙酸比例、可按需功能化改性等特点,支持定制羧基(-COOH)、氨基(-NH₂)、巯基(-SH)等活性基团,满足不同实验或产业化应用需求。齐岳生物始终坚持质量为本、创新驱动,致力于为国内外科研院所和企业提供稳定、可靠的高分子材料解决方案。欢迎咨询订购或定制服务。

厂家:西安齐岳生物科技有限公司

用途:科研

状态:固体/粉末/溶液

产地:西安

温馨提醒:仅供科研,不能用于人体实验!

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