Nghiên cứu tổng hợp anionic hydrogel nhạy phnhiệt độ trên cơ sở polyetylen glycol (PEG), ε caprolacton (ε CL), oligome l cysteine, lactice acid (LA)

Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN THÀNH LUÂN NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP ANIONIC HYDROGEL NHẠY pH/NHIỆT ĐỘ TRÊN CƠ SỞ POLYETYLEN GLYCOL (PEG), ε – CAPROLACTON (ε - CL) , OLIGOME L-CYSTEINE, LACTICE ACID (LA) Chuyên ngành: Vật liệu cao phân tử tổ hợp LUẬN VĂN THẠC SĨ TP Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2013 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét : (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét : (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.HCM: Ngày 09 tháng 08 năm 2013 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) GS.TS NGUYỄN HỮU NIẾU PGS.TS NGUYỄN THỊ PHƯƠNG PHONG TS NGUYỄN THỊ LỆ THU TS HUỲNH ĐẠI PHÚ TS LA THỊ THÁI HÀ Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Bộ môn quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Bộ môn quản lý chuyên ngành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH Độc lập - Tự - Hạnh phúc Tp HCM, ngày 21 tháng 06 năm 2013 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Nguyễn Thành Luân Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 08/07/1985 Nơi sinh: Biên Hịa – Đồng Nai Chun ngành: Cơng nghệ vật liệu cao phân tử tổ hợp MSHV: 09030634 I- TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP ANIONIC HYDROGEL NHẠY pH/NHIỆT ĐỘ TRÊN CƠ SỞ POLYETYLEN GLYCOL (PEG), ε-CAPROLACTON (ε-CL), OLIGOME L-CYSTEINE, LACTICE ACID (LA) II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Tổng hợp polyme hydrogel PCLA-PEG-PCLA nhạy cảm nhiệt độ - Khảo sát tổng hợp oligome L-Cysteine nhạy cảm pH - Tổng hợp pentablock OC-PCLA-PEG-PCLA-OC sở PCLA-PEGPCLA oligome L-Cysteine tổng hợp - Đánh giá điều khiển trọng lượng phân tử để điều khiển giản đồ chuyển pha sol-gel III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ (Ngày bắt đầu thực LV ghi QĐ giao đề tài): IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: tháng 06/ 2013 V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi rõ học hàm, học vị, họ, tên): TS HUỲNH ĐẠI PHÚ CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN KHOA QL CHUYÊN NGÀNH QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) (Họ tên chữ ký) LUẬN VĂN CAO HỌC LỜI CẢM ƠN LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, xin gởi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến Thầy TS Huỳnh Đại Phú, thầy người hướng dẫn tận tình tạo điều kiện để tơi hồn thành tốt luận văn tốt nghiệp thường xuyên bảo, định hướng cho sống Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy, Cô khoa Công Nghệ Vật Liệu trường Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh tận tình giảng dạy truyền đạt cho kiến thức quý báu suốt năm học vừa qua Tôi xin gởi lời cảm ơn đến anh chị em PTN trọng điểm Quốc Gia Polyme Compozit đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh bạn học lớp nhiệt tình giúp đỡ tạo điều kiện cho tơi hồn thành tốt luận văn Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến cha mẹ, anh chị em chỗ dựa tinh thần động viên, giúp đỡ tạo điều kiện tốt cho đường học tập suốt thời gian qua Cuối Tôi xin cảm ơn tất người bạn chia sẽ, giúp đỡ, động viên tơi q trình học tập vừa qua Xin chân thành cảm ơn TP Hồ Chí Minh, ngày 21 tháng 06 năm 2013 Người viết Nguyễn Thành Luân iii LUẬN VĂN CAO HỌC MỤC LỤC MỤC LỤC oOo Lời cảm ơn iii Mục lục iv Danh mục hình ix Danh mục bảng x Danh mục từ viết tắt xi Đặt vấn đề A Giới thiệu đề tài B Yêu cầu của đề tài C Mục tiêu của đề tài Chương 1: Tổng quan Hydrogel 1.1 Giới thiệu polyme hydrogel 1.2 Phân loại polyme hydrogel 1.2.1 Phân loại theo nguồn nguyên liệu 1.2.1.1 Hydrogel polyme thiên nhiên và dẫn xuất của chúng 1.2.1.2 Hydrogel polyme tổng hợp 1.2.1.3 Vật liệu tổ hợp của polyme thiên nhiên và polyme tổng hợp 1.2.2 Phân loại theo chế hấp thụ nước 1.2.2.1 Hydrogel hóa học 1.2.2.2 Hydrogel vật lý 1.2.3 Phân loại theo điện tích hydrogel 1.2.3.1 Hydrogel ion 1.2.3.2 Hydrogel trung tính 1.3 Tính chất của polyme hydrogel a Tính chất trương b Tính chất 10 c Tính tương hợp sinh học 10 iv LUẬN VĂN CAO HỌC MỤC LỤC 1.4 Ứng dụng của polyme hydrogel 10 a Trong y học 10 b Trong nông nghiệp 10 c Trong đời sống 11 Chương 2: Polyme hydrogel thông minh nhạy pH nhiệt độ 2.1 Polyme hydrogel thông minh (Intelligent Hydrogel Polymer - IHP) 12 2.2 Cơ chế phân phối thuốc của hydrogel thông minh (IHP) 13 a Phân phối thuốc theo chế khuếch tán 14 b Phân phối thuốc theo chế trương nở 15 c Phân phối th́c theo chế ăn mòn hóa học 15 2.3 Polyme hydrogel thông minh (IHP) nhạy nhiệt độ 15 2.4 Polyme hydrogel thông minh (IHP) nhạy pH 17 2.5 Oligomer nhạy pH dùng hệ thống phân phối thuốc phương pháp “tiêm” (Injectable pH-sensitive Polymer) 20 2.6 Sự trương nở và giải phóng th́c của IHP nhạy pH 21 2.7 Polyme hydrogel nhạy pH và nhiệt độ 22 2.7.1 Ưu điểm của polyme hydrogel nhạy pH và nhiệt độ 22 2.7.2 Cơ chế chuyển pha sol-gel của hydrogel nhạy pH và nhiệt độ 23 2.8 Một số ứng dụng làm vật liệu chuyển tải phân phối thuốc của polyme hydrogel thông minh 27 Chương 3: Tổng hợp polyamit 3.1 Giới thiệu 28 3.1.1 Sớ nhóm chức trung bình 29 3.1.2 Chiều hướng phản ứng của hợp chất đa chức 30 3.2 Các phương pháp tổng hợp polyamit 33 3.2.1 Phương pháp trùng ngưng nóng chảy 33 3.2.2 Phương pháp trùng ngưng dung dịch 34 3.2.2.1 Ưu điểm 34 v LUẬN VĂN CAO HỌC MỤC LỤC 3.2.2.2 Nhược điểm 34 3.2.2.3 Trùng ngưng dung dịch dùng hệ xúc tác DCC/DMAP (phương pháp DCC) 35 3.2.2.3.1 Cơ chế phản ứng 35 3.2.2.3.2 Ưu nhược điểm của phương pháp 36 a Ưu điểm 36 b Nhược điểm 37 3.2.3 Phương pháp trùng ngưng pha rắn 37 3.2.3.1 Ưu điểm 37 3.2.3.2 Nhược điểm 38 Chương 4: Nghiên cứu thực nghiệm 4.1 Mục tiêu của thí nghiệm 39 4.2 Hóa chất và thiết bị thí nghiệm 39 4.2.1 Hóa chất 39 4.2.1.1 Poly(ethylene glycol) (PEG) 39 4.2.1.2 ε-caprolactone (CL) 39 4.2.1.3 Stannous Octoate [Sn(Oct)2] 40 4.2.1.4 L-Cysteine 41 4.2.1.5 Trityl Chloride 41 4.2.1.6 D,L-Lactide (LA) 41 4.2.1.7 N N- Dicyclohexylcarbodiimide (DCC) 42 4.2.1.8 Dimethylaminopyridine (DMAP) 42 4.2.1.9 Các dung môi và hóa chất khác 43 4.2.2 Thiết bị thí nghiệm 43 4.3 Qui trình thực nghiệm 43 4.3.1 Tổng hợp copolyme triblock nhạy nhiệt độ PCLA-PEG-PCLA 4.3.1.1 Phương trình tổng hợp 44 4.3.1.2 Qui trình tổng hợp 45 4.3.1.3 Thuyết minh qui trình tổng hợp 46 vi LUẬN VĂN CAO HỌC MỤC LỤC 4.3.1.4 Phương pháp đánh giá 46 4.3.2 Tổng hợp oligome L-Cysteine (OC) nhạy pH phương pháp trùng ngưng dung dịch 4.3.2.1 Phương trình tổng hợp dự đoán 46 4.3.2.2 Qui trình tổng hợp 47 4.3.2.3 Đơn pha chế 48 4.3.2.4 Thuyết minh quy trình tổng hợp 48 4.3.2.5 Phương pháp đánh giá 48 4.3.3 Tổng hợp copolyme pentablock OC-PCLA-PEG-PCLA-OC 4.3.3.1 Phương trình tổng hợp dự đoán 49 4.3.3.2 Đơn pha chế 49 4.3.3.3 Qui trình tổng hợp 50 4.3.3.4 Thuyết minh qui trình tổng hợp 50 4.3.3.5 Phương pháp đánh giá 51 4.4 Phương pháp đo 4.4.1 Phân tích GPC 51 4.4.2 Phân tích 1H-NMR 51 4.4.3 Xác định pKa và đo khả nhạy pH 52 4.4.4 Đo chuyển pha sol – gel phương pháp thử nghiệm nghịch chuyển (Inverting test method) 54 Chương : Kết và bàn luận 5.1 Tổng hợp copolyme triblock nhạy nhiệt độ PCLA-PEG-PCLA 5.1.1 Kết phân tích 1H-NMR của triblock PCLA-PEG2000-PCLA 55 5.1.2 Kết phân tích GPC 56 5.1.3 Kết khảo sát chuyển pha sol - gel của triblock PCLA-PEG-PCLA 58 5.2 Tổng hợp oligome L-Cysteine (OC) nhạy pH phương pháp trùng ngưng dung dịch 5.2.1 Kết phân tích 1H-NMR 59 vii LUẬN VĂN CAO HỌC MỤC LỤC 5.2.2 Kết phân tích GPC, xác định khoảng nhạy pH pKa của oligome L-Cysteine (OC) 61 5.2.2.1 Kết phân tích GPC 61 5.2.2.2 Xác định pKa và đo khả nhạy pH 65 5.3 Tổng hợp copolyme pentablock OC-PCLA-PEG-PCLA-OC 5.3.1 Kết phân tích 1H-NMR của triblock PCLA-PEG-PCLA pentablock OC-PCLA-PEG-PCLA-OC 68 5.3.2 Kết phân tích GPC 70 5.3.3 Kết phân tích chuyển pha sol gel của triblock PCLA-PEG-PCLA pentablock OC-PCLA-PEG-PCLA-OC 70 Kết luận kiến nghị 76 Tài liệu tham khảo vii viii LUẬN VĂN CAO HỌC CÁC TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN CÁC TỪ VIẾT TẮT ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN - PEG : Polyethyleneglycol - CL : ε-caprolactone - LA : D,L-Lactide - OC : Oligome L-Cysteine - DCC : N N- Dicyclohexylcarbodiimide - DMAP : Dimethylaminopyridine - PCLA : poly(ε-CL-co-LA) - GPC : Gel Permeation Chromatography ix LUẬN VĂN CAO HỌC PHỤ LỤC Kết GPC mẫu oligome L-Cysteine tổng hợp 110oC, 30 phút vii LUẬN VĂN CAO HỌC PHỤ LỤC Kết GPC mẫu oligome L-Cysteine tổng hợp 110oC, 45 phút vii LUẬN VĂN CAO HỌC PHỤ LỤC Kết GPC mẫu pentablock tổng hợp từ PCLA-PEG2000-PCLA OC (90oC, 45 phút) vii LUẬN VĂN CAO HỌC PHỤ LỤC Kết GPC mẫu pentablock tổng hợp từ PCLA-PEG2000-PCLA OC (100oC, 45 phút) vii LUẬN VĂN CAO HỌC PHỤ LỤC Kết GPC mẫu pentablock tổng hợp từ PCLA-PEG2000-PCLA OC (110oC, 45 phút) vii LUẬN VĂN CAO HỌC PHỤ LỤC Kết GPC mẫu pentablock tổng hợp từ PCLA-PEG1750-PCLA OC (90oC, 45 phút) vii LUẬN VĂN CAO HỌC PHỤ LỤC Kết GPC mẫu pentablock tổng hợp từ PCLA-PEG1750-PCLA OC (100oC, 45 phút) vii LUẬN VĂN CAO HỌC PHỤ LỤC KẾT QUẢ ĐO 1H-NMR Kết 1H-NMR mẫu triblock copolyme PCLA-PEG2000-PCLA (CDCl3, 500MHz) vii LUẬN VĂN CAO HỌC PHỤ LỤC Kết 1H-NMR mẫu triblock copolyme PCLA-PEG1750-PCLA (CDCl3, 500MHz) vii LUẬN VĂN CAO HỌC PHỤ LỤC Kết 1H-NMR mẫu monome L-Cysteine (DMSO, 500MHz) vii LUẬN VĂN CAO HỌC PHỤ LỤC Kết 1H-NMR mẫu oligome L-Cysteine (DMSO, 500MHz) vii LUẬN VĂN CAO HỌC PHỤ LỤC Kết 1H-NMR mẫu pentablock OC-PCLA-PEG2000-PCLA-OC (CDCl3, 500MHz), (OC tổng hợp 90oC, 45 phút) vii LUẬN VĂN CAO HỌC PHỤ LỤC Kết 1H-NMR mẫu pentablock OC-PCLA-PEG2000-PCLA-OC (CDCl3, 500MHz), (OC tổng hợp 100oC, 45 phút) vii LUẬN VĂN CAO HỌC PHỤ LỤC Kết 1H-NMR mẫu pentablock OC-PCLA-PEG2000-PCLA-OC (CDCl3, 500MHz), (OC tổng hợp 110oC, 45 phút) vii LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: Nguyễn Thành Luân Ngày, tháng, năm sinh: 08/07/1985 Nơi sinh: Đồng Nai Địa liên lạc: 11H khu phố 6, phường Trung Dũng, TP Biên Hòa, Tỉnh Đồng Nai Điện thoại : 0169.33.69.568 Email : thanhluan85@gmail.com QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO Năm 2003 – 2007: Học đại học khoa Khoa Học Vật Liệu – ĐH Khoa Học Tự Nhiên TPHCM Năm 2009 – nay: Học cao học khoa Công Nghệ Vật Liệu - ĐH Bách Khoa TP HCM, chuyên ngành Vật liệu cao phân tử tổ hợp QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC Năm 2007 – 2010 : Làm việc Cơng ty TNHH thương mại bao bì Sài Gịn – SaiGon Trapaco, phận R&D Năm 2012 – : Làm việc Cơng ty CP Hóa Nhựa Thiên Niên Kỷ - MilChem Plastic, phận Kinh Doanh ... TÀI: NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP ANIONIC HYDROGEL NHẠY pH/NHIỆT ĐỘ TRÊN CƠ SỞ POLYETYLEN GLYCOL (PEG), ε- CAPROLACTON (ε- CL), OLIGOME L- CYSTEINE, LACTICE ACID (LA) II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Tổng hợp polyme... thuốc poly (ethylene oxide)-bpoly (L- lactide-co-glycolide) (PEO-P(LLA/GA)) poly(ethylene glycol) poly (L- lactide)-poly(ethylene glycol) (PEG-PLLA-PEG)… Tuy nhiên polyme hydrogel nhạy nhiệt độ có số... Tổng hợp anionic hydrogel nhạy nhiệt độ/ pH  Khảo sát đặc tính hydrogel tổng hợp C Mục tiêu của đề tài Tổng hợp anionic hydrogel copolyme nhạy nhiệt độ pH sở polyethyleneglycol (PEG), ε- Caprolacton