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本论文深入研究了苯硼酸酯系列糖响应行为,通过对MPEG2000体系、MPEG5000体系的研究探索,结合聚苯硼酸酯丙烯酸酯均聚物性质特点,最后引入温敏基团NIPAM实现了对苯硼酸酯两亲性聚合物功能性的逐步改进。
1、随着当今葡萄糖响应材料相继问世,注意到MPEG2000嵌段苯硼酸酯聚合物(DP=44∶64)两亲性嵌段聚合物,由于其疏水基团为苯硼酸与三羟甲基乙烷络合而成的苯硼酸酯,具有很强的葡萄糖响应潜力。由于单糖与苯硼酸的结合能力明显强于频哪醇,故当以频哪醇苯硼酸酯为疏水链段的聚合物受到葡萄糖等单糖的进攻时,苯硼酸会与竞争力更强的单糖结合,使得聚合物疏水链向亲水转变,同时导致自组装后的聚合物纳米胶束由于聚合物亲疏水性的转变发生瓦解。同时,苯硼酸酯的pKa明显比苯硼酸要低,展现了一定在生理条件下完成糖响应行为的潜力。于是,应用苯硼酸酯的这个优良性质,研发了一种新型的葡萄糖响应性材料MPEG2000-block-PPBDEMA,正如所期待的,其在生理pH下具有良好的葡萄糖响应行为。
2、MPEG2000聚合物体系让我们看到苯硼酸酯结构优异的糖响应行为,激发了继续研究该体系。接下来主要探究该体系时时调控胰岛素释放的能力,于是继续以苯硼酸酯为功能响应核心,应用了亲水性更强的MPEG5000为亲水外壳,来弥补MPEG2000的亲水能力的不足,使其成功独立自组装并包裹胰岛素,形成稳定均一的纳米胶束。MMPEG5000-block-PBDEMA系列聚合物以MPEG-Br为大分子引发剂通过ATRP聚合形成两亲性聚合物;随后通过自组装溶剂挥发法将聚合物分散在水中形成带有核壳结构的稳定均一聚合物;通过zeta电位法与荧光光谱法,对其自组装包裹胰岛素的能力与效率进行了细致的表征,验证其具有良好的提纯效果、包裹率及载药率;在近生理条件下,对成功包裹FITC-INS的纳米胶束进行体外葡萄糖响应试验,对其释放胰岛素的可控性进行考察;最后,通过1H NMR技术对其糖响应过程进行研究,并且通过小鼠纤维瘤细胞对其生物相容性进行了表征。
3、通过对苯硼酸酯两个体系的研究,对其葡萄糖响应性质有了明显的认识,随后对苯硼酸酯单体性之进行了细致研究。以聚苯硼酸酯丙烯酸酯均聚物为研究材料,通过荧光光谱法与动态光散射法进行性质方面的探索,发现其相转变温度在20-30℃之间、pH响应区间为7.5-8.5之间,随葡萄糖浓度增加其糖响应速度明显增快。
4、通过进一步苯硼酸酯性质的了解,为了改善其自组装行为,降低其对葡萄糖的敏感性,将温敏片段NIPAM引入到聚合物体系中,设计合成了系列的MPEG5000-block-PNIPAM-block-PPBDEMA三嵌段聚合物与MPEG5000-block-(PNIPAM-rand-PPBDEMA)无规聚合物。对于无规聚合物与三嵌段聚合物通过对其浊度值、纳米粒径、葡萄糖响应行为及包裹率进行了综合研究,系列表征了NIPAM的引入对于聚合物自组装及响应释放方面的提高与帮助。