用于蛋白吸附的高分子微球的可控合成及性能研究

论文摘要

功能化高分子微球是一种新型功能材料，在生物分离，药物载体等领域有着广泛的应用。微球表面的功能化可以通过接枝或改性反应来实现，但步骤通常比较繁杂。近年来使用两亲性嵌段聚合物一步法制备功能化高分子微球引起了大家的关注。另一方面，壳聚糖具有良好的生物降解性、生物相容性和生物活性，而且壳聚糖的改性材料在适当的条件下可以自组装成高分子微球，已广泛地应用在生物医学领域。本论文基于这两个方面，研究了两种新型的高分子微球的可控合成及其在蛋白吸附方面的性能。具体研究如下：（1）聚乙烯基吡啶阳离子化乳胶粒子的制备及蛋白吸附性能研究。通过可逆加成断裂链转移（RAFT）聚合合成聚乙烯基吡啶和丙烯酸甲酯的嵌段聚合物，然后用溴乙烷将其离子化制备得到阳离子化的嵌段聚合物。将其作为乳化剂，“一锅法”乳液聚合制备表面聚乙烯基吡啶阳离子功能化的聚苯乙烯微球。由于聚合物末端存在的RAFT试剂的二硫代羰基，使聚乙烯吡啶链段通过化学键固定在聚苯乙烯微球表面。实验结果表明，该微球表面的Zeta电位不随pH的变化而变化，维持在38mV左右。该聚乙烯基吡啶阳离子功能化的微球通过静电作用将BSA吸附到微球的表面，吸附过程与pH和离子强度有着密切的关系，微球对BSA的吸附能力可达900mg/g，并且可以通过改变乙烯基吡啶链的长度和微球表面的密度来调整微球对BSA的吸附能力。洗脱过程与缓冲溶液的离子强度有很大的关系，高离子强度的缓冲溶液可以成功地将90%以上的BSA洗脱下来。（2）壳聚糖温度敏感性聚合物微球的制备及性能的研究。利用对甲基苯磺酸保护壳聚糖的氨基，同时增加其可溶性，接着进行酯化制备壳聚糖大分子RAFT试剂，然后引发N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）的聚合，最后用15%的Tris水溶液将其脱保护，得到具有温度刺激响应性的壳聚糖接枝聚合物。在pH5.0的醋酸缓冲溶液中，壳聚糖接枝聚合物通过疏水作用与蛋白BSA相互作用，将BSA包裹在壳聚糖微球内。由于壳聚糖具有生物相容性和生物降解性，因此该微球可作为蛋白类药物的载体，用于药物的可控释放。实验结果表明，该壳聚糖接枝聚合物具有温度敏感性，随着温度的升高，微球的粒径逐渐增大。而且该微球对BSA有很好的载药率（43%）。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 高分子微球
• 1.1.1 功能化高分子微球的制备
• 1.1.1.1 聚合法制备功能化高分子微球
• 1.1.1.2 高分子接枝制备功能化高分子微球
• 1.1.1.3 RAFT 聚合技术在制备功能化高分子微球中的应用
• 1.1.2 功能化高分子微球的应用
• 1.1.2.1 在生物分离方面的应用
• 1.1.2.2 在药物载体方面的应用
• 1.1.2.3 在化学方面的应用
• 1.2 壳聚糖高分子微球
• 1.2.1 天然壳聚糖的性质
• 1.2.2 壳聚糖的改性
• 1.2.2.1 烷基化，酰基化，巯基化，叠氮化
• 1.2.2.2 糖改性
• 1.2.2.3 壳聚糖接枝改性
• 1.2.3 壳聚糖微球的制备
• 1.2.3.1 喷雾干燥法
• 1.2.3.2 多重乳化法
• 1.2.3.3 化学交联法
• 1.2.3.4 离子交联法
• 1.2.3.5 凝聚相分离法
• 1.2.4 壳聚糖微球的应用
• 1.2.4.1 药物缓释
• 1.2.4.2 生物大分子给药
• 1.3 蛋白的结构及功能
• 1.3.1 血清白蛋白的结构和性质
• 1.3.1.1 血清白蛋白的结构
• 1.3.1.2 血清白蛋白的性质
• 1.3.2 血清白蛋白在生命中的重要功能
• 1.3.2.1 维持血液渗透压
• 1.3.2.2 运输和解毒作用
• 1.3.2.3 抗休克作用
• 1.3.2.4 营养作用
• 1.3.2.5 调节渗透压
• 1.3.3 小牛血清蛋白（BSA）的氨基酸序列
• 1.4 论文的设计思路
• 参考文献
• 第二章 反应性嵌段聚合物制备阳离子聚乙烯基吡啶功能化的乳胶粒子及其性能研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 原料及试剂
• 2.2.2 测试表征
• 2.2.3 嵌段聚合物 P4VP-b-PMA 的制备
• 2.2.4 嵌段聚合物 P4VP-b-PMA 的季铵盐化
• 2.2.5 临界胶束浓度的测定
• 2.2.6 乳液聚合制备功能化的聚苯乙烯微球
• 2.2.7 聚苯乙烯微球对小牛血清蛋白的吸附作用
• 2.2.8 小牛血清蛋白的脱吸附
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 两亲性嵌段聚合物 P4EVP-b-PMA 的制备
• 2.3.1.1 大分子 RAFT 试剂 P4VP 的制备
• 2.3.1.2 P4VP-b-MA 的制备
• 2.3.1.3 P4EVP-b-MA 的制备
• 2.3.2 “一锅法”乳液聚合制备功能化的苯乙烯微球
• 2.3.2.1 P4EVP71-b-PMA11作为乳化剂，制备功能化苯乙烯微球
• 2.3.2.2 不同浓度的 P4EVP71-b-PMA11作乳化剂，制备功能化苯乙烯微球
• 2.3.2.3 不同乙烯基吡啶链段的 P4EVP-b-PMA11作乳化剂，制备功能化苯乙烯微球
• 2.3.3 功能化的苯乙烯微球与蛋白 BSA 的吸附作用
• 2.3.3.1 BSA 标准曲线的配制
• 2.3.3.2 在不同缓冲溶液中的吸附作用
• 2.3.3.3 不同浓度的乳化剂制备的苯乙烯微球与 BSA 的吸附作用
• 2.3.3.4 不同乙烯基吡啶链段的苯乙烯微球与 BSA 的吸附作用
• 2.3.4 脱吸附作用
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第三章 RAFT 聚合制备壳聚糖温度敏感性聚合物微球及性能的研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 原料及试剂
• 3.2.2 测试表征
• 3.2.3 CS-g-PNIPAM 的合成
• 3.2.3.1 对甲基苯磺酸保护的壳聚糖制备
• 3.2.3.2 对甲基苯磺酸化壳聚糖大分子 RAFT 试剂的制备
• 3.2.3.3 SCS-g-PNIPAM 的制备
• 3.2.3.4 CS-g-PNIPAM 的制备
• 3.2.4 CS-g-PNIPAM 的自组装
• 3.2.5 CS-g-PNIPAM 包裹 BSA
• 3.2.6 不同温度和 pH 条件下 BSA 的释放
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 CS-g-PNIPAM 的合成
• 3.3.1.1 核磁表征
• 3.3.1.2 红外的表征
• 3.3.1.3 GPC表征
• 3.3.2 CS-g-PNIPAM 的自组装
• 3.3.2.1 HPPS表征
• 3.3.3 CS-g-PNIPAM 包载 BSA
• 3.3.3.1 标准曲线的测定
• 3.3.3.2 CS-g-PNIPAM包载BSA
• 3.3.4 不同 pH 条件下 BSA 的释放
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 全文总结
• 4.1 全文总结
• 4.2 论文的创新点
• 4.3 存在的问题
• 4.4 展望
• 在读期间己发表或录用的论文目录
• 致谢