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
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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