聚乳酸的氨基酸改性和生物智能化

来源 :中国科学院长春应用化学研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Final_believe
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聚乳酸是当今应用最为广泛的生物医用材料之一,由于它的生物降解性、相对好的生物相容性、低免疫原性、很好的机械强度和极好的成膜性质,已经被用于药物释放体系的载体、手术缝合线、外科修复材料和组织工程支架材料。但聚乳酸也存在以下问题:1)由于与细胞缺少足够的相容性,植入体内后可能导致发炎、感染、组织坏死、血栓等病症。2)由于缺少官能团,很难进行化学修饰,对改善材料的理化性质和生物性能造成困难。3)亲水性差。针对这些问题,本文用亲水性极好、无毒、无免疫原性的聚乙二醇改善其亲水性和生物相容性。通过引入人体天然存在的氨基酸来改善聚酯的生物相容性、生物降解性和理化性能,同时在聚酯上引入活性官能团。随后用RGD短肽、生物素、叶酸和抗原/抗体等生物活性物质进行了生物智能化修饰,并对其在组织工程、生物传感器和靶向药物等领域的应用进行了初步的尝试。   1、合成了Nε-苄氧羰基赖氨酸NCA、γ-苄基-L-谷氨酸NCA、丙氨酸NCA和苯丙氨酸NCA,并用核磁、红外和熔点对其进行了表征。   2、用两端氨基的聚乳酸开环聚合γ-苄基-L-谷氨酸NCA得到三嵌段共聚物聚(γ-苄基-L-谷氨酸)-聚乳酸-(γ-苄基-L-谷氨酸)(PBGL-PLA-PBGL),再氢化还原后,用N-羟基琥珀酸酰亚胺活化谷氨酸侧链羧基,最后在三乙胺催化作用下将端氨基的GRGDSY短肽接枝到聚合物上。细胞实验证明RGD/PGL-PLA-PGL/RGD膜比PLGA膜更有利于细胞的黏附和生长。同时用荧光技术和场发射电镜对聚合物PGL-PLA-PGL和RGD/PGL-PLA-PGL/RGD的胶束形成、临界胶束浓度、胶束形貌进行了表征。   3、用MPEG-PLA-NH2为大分子引发剂,对γ-苄基-L-谷氨酸NCA开环聚合,成功的合成了三嵌段共聚物MPEG-PLA-PBGL。氢化还原后,得到侧链带羧基的聚合物MPEG-PLA-PGL,再用N.羟基琥珀酸酰亚胺活化谷氨酸侧链羧基,最后在三乙胺催化作用下将端氨基的RGD短肽接枝到聚合物上。通过对细胞黏附数目、细胞面积和细胞形貌的统计学分析,发现含5wt%MPEG-PLA-PGL/RGD的PLGA膜比纯的PLGA膜更有利于细胞的黏附和生长,而且这还与RGD短肽的含量有关。   4、用MPEG-PLA-NH2为大分子引发剂,对Z-Lys NCA开环聚合,成功的合成了三嵌段共聚物MPEG-PLA-PZLL。溴化氢水解脱去赖氨酸的保护基团后得到侧链带胺基的聚合物MPEG-PLA-PLL,再在1,1’-羰基二咪唑的作用下将端胺基的短肽GRGDSY键合到聚合物上。通过改变共聚物中聚氨基酸的长度或RGD的接枝率,可以方便的调节RGD接枝的数目。细胞实验证明MPEG-PLA-PLL/RGD膜比PLA膜更有利于细胞的黏附和生长,其有望在组织工程中得到应用。同时用荧光技术、动态光散色和场发射电镜对聚合物PEG-PLA-PZLL和PEG-PLA-PLL的胶束形成、临界胶束浓度、胶束形貌进行了表征。   5、成功用NHS活化了生物素(Biotin)得到了Biotin-NHS,并将其与聚合物PEG-PLA-PLL,反应得到了biotin接枝的聚合物MPEG-PLA-PLL/Biotin。用原子力显微镜和场发射扫描电镜表征了聚合物膜表面的形貌。用ELISA分析和激光共聚焦显微镜观察荧光显色证实了聚合物PEG-PLA-PLL/Biotin膜经过Gelatin/PVP/casein封闭后,既具有排斥蛋白的非特异性吸附,同时也具有特异吸附蛋白的能力,并且特异吸附的蛋白具有生物活性。细胞实验证实聚合物PEG-PLA-PLL/Biotin具有很好的生物相容性,有望成为很好的生物智能型材料。   6、成功用NHS活化了叶酸(folic acid)得到了folic acid-NHS,并将其与聚合物PEG-PLA-PLL反应得到了叶酸接枝的聚合物MPEG-PLA-PLL/folic acid。
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