聚(α,β-L-天冬酰胺)衍生物的合成及其生物医学性能

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聚氨基酸(多肽)类化合物由于其特殊的结构和良好的生物相容性及生物可降解性近年来日益成为生物医用材料研究领域的热点。本研究以 L-天冬氨酸为原料,通过酸催化的热缩聚方法合成聚琥珀酰亚胺(PSI)。通过利用不同的亲核试剂对PSI进行开环反应,设计合成了一系列具有不同侧链官能团修饰的聚α,β-型氨基酸。合成的聚合物具有良好的生物可降解性和生物相容性、链段柔韧性强、合成步骤简单易行、聚合物的结构和性质易调控,可以满足不同的生物医用要求。  1)利用PSI开环反应的方法,设计合成了碱性氨基酸(L-组氨酸和L-赖氨酸)为侧基的聚(α,β-(N-(2-羟乙基)-L-天冬酰胺))(His-PHAA和 Lys-PHAA)以及聚天冬酰胺磺酸甜菜碱(PSBA)三种两性离子型聚氨基酸衍生物。His-PHAA是利用 L-组氨酸和乙醇胺对PSI进行亲核进攻的开环反应,得到侧链为咪唑基和羧基的两性离子型聚氨基酸。Lys-PHAA是利用L-赖氨酸和乙醇胺对PSI进行亲核进攻开环反应,得到侧链为氨基和羧基的两性离子型聚氨基酸。PSBA的制备则是首先利用N,N-二甲基丙胺的上的伯胺对PSI进行开环反应,然后其叔胺对1,3-丙磺酸内酯进行开环反应,最终得到侧链同时含有季铵结构和磺酸结构的两性离子型聚合物。研究表明合成的两性离子型聚氨基酸材料具有良好亲水性和抗非特异性蛋白吸附性能。  2)利用水合肼对PSI开环,制备了酰肼基修饰的聚天冬酰胺衍生物。通过3-氨基-1,2-丙二醇对PSI开环和后续的高碘酸钠氧化将醛基引入到了聚天冬酰胺的侧链上。两种聚天冬酰胺衍生物的PBS溶液混合过程中可形成腙键,发生交联反应,形成水凝胶。当聚合物浓度较大(>5%)时,此体系可用于制备可注射水凝胶。  通过侧链两性离子的修饰,当聚合物的浓度较低(<0.5%)时,可以用于制备纳米凝胶。两性离子在其表面的修饰使其在稀释的血清和蛋白溶液中都表现出优异的稳定性。并且该PAsp纳米凝胶的粒径分布均一,具有pH响应性,作为化疗药物载体,可以实现药物的pH-响应性可控释放,有望作为治疗癌症的药物载体。  3)利用多巴胺(DA)对PSI进行开环反应,成功合成了多巴胺改性的聚天冬酰胺的衍生物(PDAEA)。高碘酸钠的氧化和氯化铁的络合都可以使PDAEA发生交联反应,制备得到水凝胶。以玻璃片、聚苯乙烯基底以及猪皮为模型的剪切粘性实验表明该PDAAsp水凝胶具有优异的粘合性能。以消炎药姜黄素作为模型药物,研究证明PDAAsp水凝胶对姜黄素具有包载和缓慢释放性能,可以在四周内缓慢持续释放。  4)研究发现PDAEA与FeCl3的络合物具有优异的光热性能。研究发现,络合物的光热性能与DA和FeCl3摩尔比有关,当多巴胺基团与FeCl3的摩尔比为3:1时,光热性能最强。并且随着聚合物浓度的增加,光热性能增强。设计合成了两亲性聚合物PEG-g-PDAHA,其在水溶液中看可以自组装得到粒径均匀的纳米粒子。PEG-g-PDAHA与铁离子络合制备的复合纳米粒子有望作为新型的纳米光热治疗剂。
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