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含糖聚合物(Glycopolymer)是一类具有良好生物兼容性的侧链含糖基的功能性聚合物,已广泛应用于药物传输、分子识别过程及人体器官组织相容性生物材料等方面。作为可控自由基聚合技术之一的可逆加成-裂解链转移自由基聚合反应(RAFT),已被广泛地用于合成结构及分子量可控、窄分子量分布的含糖聚合物;而RAFT与其它合成技术联用,更是极大地扩展了含糖聚合物结构的可设计性。
本文我们利用可逆加成-裂解链转移自由基聚合/开环聚合,可逆加成-裂解链转移自由基聚合/巯基-烯烃点击化学方法联用技术,制备了两种具有功能性的含糖聚合物。并对其合成、水溶液性质、溶液形态、糖-蛋白识别作用进行了详细地研究。论文的主要研究内容如下:
1.利用可逆加成-裂解链转移自由基聚合/开环聚合相结合,制备具有温敏性、生物识别的功能性含糖聚合物,主要内容包括以下几部分:
1)RAFT/ROP联用成功合成了一种新型的具有温度响应性两亲性的线-梳-线型三嵌段共聚物聚3-甲基丙烯酰基-D-葡萄糖-b-聚(甲基丙烯酸-β-羟基乙酯-g-聚己内酯)-b-聚N-异丙基丙烯酰胺(PMAGlc-b-P(HEMA-g-CL)-b-PNIPAAm)。其结构和分子量(分布)通过核磁共振(1H NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)分析与表征。
2)紫外测定聚合物PMAGlc-b-P(HEMA-g-CL)-b-PNIPAAm的最低临界溶解温度(LCST)。结果显示,聚合物的LCST值不同于均聚的PNIPAAm的LCST值,它随着聚合物中疏水组分、亲水性组分变化而改变。并利用荧光探针法测定了聚合物的临界胶束浓度(CMC)。
3)两亲性聚合物PMAGlc-b-P(HEMA-g-CL)-b-PNIPAAm在水溶液中自组装成纳米胶束。利用动态激光光散射(DLS)研究聚合物胶束粒径的大小及分布。结果显示,常温下,胶束的DLS图呈双峰且分布较宽;温度高于LCSTB寸,胶束粒径收缩,分布变窄。透射电子显微镜(TEM)表征聚合物胶束形态。结果显示,聚合物胶束呈规则的球形聚集体形态,且温度高于LCST时,粒字粒径收缩,表现出一定的温度敏感性。
4)利用紫外测试研究了含糖聚合物与伴刀豆蛋白之间的相互作用,且识别作用可逆。利用荧光探针法计算出两者的结合常数Ka值。结果显示,由于"clusterglycoside effect"效应,含糖聚合物与蛋白的结合常数要比单糖与蛋白的结合常数的大。
2.利用裂解链转移自由基聚合/“巯基-烯烃点击化学”相结合,制备新型的含糖聚合物-多肽生物缀合物,主要内容包括以下几部分:
1)利用RAFT方法合成了聚3-甲基丙烯酰基-D-葡萄糖-b-聚(甲基丙烯酸β-羟基乙酯-g-丙烯酰氯)(PMAGlc-b-P(HEMA-g-acryloylchloride))。利用“巯基-烯烃点击化学”法将含有-SH活性基团的还原性谷光甘肽GSH缀合到聚合物的C=C双键中,成功地得到含糖共聚物-多肽生物缀合物。其结构和分子量(分布)通过1HNMR、红外光谱(FI-IR)和GPC分析与表征。
2)Zeta电位滴定法测定聚合物在不同pH条件下Zeta电位强度。从而得到该糖聚物-多肽生物缀合物的等电点pI=4.25。
3)利用DLS、TEM研究含糖共聚物-多肽生物缀合物在水溶液中自组装结构的大小及分布、形态。DLS结果显示,随着pH值越大,粒径越大。TEM结果显示,其自组装结构呈规则的球形粒子形态。
通过以上研究,我们利用RAFT聚合与其他合成技术相结合,成功地得到了具有温敏性及生物识别功能性的含糖共聚物和新颖的具有生物功能性糖聚合物-多肽生物缀合物,这类功能性含糖聚合物在生物技术,生物医药等领域有潜在的应用前景。