生物降解脂肪族聚酯与聚准轮烷及其含糖嵌段共聚物的合成与性能研究

论文摘要

由于具有优异的生物降解性和生物相容性,聚己内酯、聚乳酸等生物降解高分子已在药物控制释放体系和组织工程材料方面得到了广泛的应用。但是,由于其较高的结晶度和聚合物主链的疏水性,它们的体外/体内降解速率通常不可控制。并且,其与蛋白质类药物、基因、甚至细胞的相容性差,限制了在临床中的应用。为此,调节聚合物的亲水-疏水平衡、控制大分子的结构已成为改善其性能的重要途径。（1）以卟啉为核的聚己内酯与α-环糊精的超分子聚准轮烷的制备与表征用四（2-羟乙基）苯基卟啉为引发剂,辛酸亚锡（SnOct2）为催化剂,在120度下引发己内酯（ε-CL）的本体开环聚合,成功的合成了以卟啉为核的结构规整的四臂星型结构的聚己内酯（SPPCL）,SPPCL的数均分子量与[己内酯]/[卟啉引发剂]的摩尔比成线性增长关系。利用SPPCL和α-环糊精间的超分子包络作用,成功制备了卟啉为核的聚准轮烷（PCPs）。结果表明制备的该聚准轮烷呈管状结晶结构,α-CD环绕在SPPCL聚合物的支臂上,并完全抑制了SPPCL聚合物的结晶性。SPPCL和PCPs中的发光卟啉核并不受外部包裹的聚合物链的影响。并且,α-CD在一定程度上改善了SPPCL的亲水性。（2）仿生星型聚己内酯-嵌段-聚甲基丙烯酸-2-（N-葡萄糖酰胺）乙脂两亲性嵌段共聚物的合成、表征及其性能的研究在室温下以NMP为溶剂,用SPCL-Br作为大分子引发剂,对未保护的GAMA糖单体直接采用ATRP反应,成功地合成了仿生星型的SPCL-PGAMA嵌段共聚物。结果表明可通过改变GAMA糖单体与SPCL-Br引发剂的摩尔比例来调节SPCL-PGAMA的分子量,并且其分子量分布窄。由于外部的PGAMA链段极大地限制了内部PCL链段的结晶性,PCL的结晶度随着PGAMA糖链段质量分数的上升而下降。并且,该嵌段共聚物在水溶液中自组装形成葡萄糖聚合物为壳的纳米粒子,而且,随着PGAMA糖链段质量分数的下降,纳米粒子的形态由球状,转变为蠕虫状,直至囊泡状。同时,球状胶束在37℃下非常稳定。此外,该共聚物与ConA蛋白具有特定的生物分子识别作用,有望用作一种新型的靶向药物释放载体。（3）超分子仿生型聚准轮烷/糖聚合物杂化材料的设计、合成及性能研究利用内酯的开环聚合、超分子包络作用、以及未保护GAMA糖单体的ATRP反应,成功地合成了一种超分子仿生型聚准轮烷/糖聚合物三嵌段共聚物PGAMA-PPR-PGAMA。三嵌段共聚物中的PPR链段呈管状结晶结构,且PCL链段的结晶被完全抑制在α-CD的空腔中。该三嵌段共聚物在水溶液中自组装形成了一种葡萄糖聚合物为壳、寡糖包裹的PCL基聚准轮烷为核的胶束和囊泡。同时,该共聚物对ConA具有特定的分子识别作用。（4）类似树枝状两亲性含糖嵌段共聚物的合成、表征及其性能的研究利用开环聚合和ATRP,分别以聚酰胺胺PAMAM-OH和溴代异丁酰溴化聚己内酯PAMAM-PCL-Br为引发剂,成功地合成了类似树枝状PAMAM-PCL-PGAMA嵌段聚合物。研究表明PGAMA糖聚合物的嵌段长度可以通过改变糖单体与大分子引发剂的摩尔比例来调节。在共聚物外部的PGAMA链段极大地限制了内部的PCL链段的结晶性,PCL的结晶度随着PGAMA糖链段质量分数的增大而减小。相对于线型聚合物,该类似树枝状嵌段共聚物具有很小的临界聚集浓度,且在水溶液中能自组装形成葡萄糖聚合物为壳的大化合物球形胶束和囊泡。并且,把PAMAM-PCL系列聚合物与含有相同PGAMA链段的LPCL系列聚合物相比,假单胞菌脂肪酶溶液中的降解实验表明PAMAM-PCL系列聚合物的失重快。在LPCL和PAMAM-PCL系列聚合物中,当PCL链段长度一致的条件下,PGAMA链段越长,则失重越快。此外,对类似树枝状嵌段共聚物和线型聚合物的载药、药物释放行为进行了对比研究,发现类似树枝状聚合物的载药效率和载药量均高于线型聚合物,但其释放速率比线型聚合物慢。（5）以卟啉为核的聚（L-乳酸）-嵌段-聚甲基丙烯酸-2-（N-葡萄糖酰胺）乙脂两亲性嵌段共聚物的合成与表征用四（2-羟乙基）苯基卟啉为引发剂,4-二甲基胺基吡啶为催化剂,在50度THF溶液中引发L-丙交酯开环聚合,成功的合成了以卟啉为核的四臂星型聚L-乳酸（SPPLA）。SPPLA的数均分子量与[L-丙交酯]/[卟啉引发剂]的摩尔比成线性增长关系。然后,在70度下以NMP为溶剂,用SPPLA-BSPA作为大分子引发剂,对未保护GAMA糖单体直接进行RAFT反应,成功地合成了以卟啉为核的仿生星型的SPPLA-PGAMA嵌段共聚物。该共聚物中由于外部的PGAMA链段极大地限制了内部PLLA链段的结晶性,PLLA的结晶度随着PGAMA糖链段质量分数的上升而下降。而且,发光卟啉核的性能不受外部包裹的聚合物链的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 生物降解高分子材料概述
• 1.1.1 生物降解高分子材料的定义与分类
• 1.1.2 生物降解高分子的降解机制和影响因素
• 1.2 生物降解型脂肪族聚酯的研究进展
• 1.2.1 生物降解型脂肪族聚酯的合成
• 1.2.2 生物降解聚酯的功能修饰
• 1.2.3 生物降解型聚酯在生物医学上的应用
• 1.3 含糖聚合物的研究进展
• 1.3.1 含糖聚合物的概述
• 1.3.2 含糖聚合物的化学合成
• 1.3.3 含糖聚合物的性质和功能
• 1.4 本论文的目的和意义
• 参考文献
• 第二章 以卟啉为核的聚己内酯与α-环糊精的超分子聚准轮烷的制备与表征
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验原料
• 2.2.2 表征方法
• 2.2.3 聚合
• 2.2.4 吸水率的测定
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 卟啉为核的星型聚己内酯（SPPCL）的合成
• 2.3.2 卟啉为核的聚准轮烷（PCPs）的制备
• 2.3.3 卟啉为核的聚准轮烷（PCPs）的包络方式
• 2.3.4 卟啉为核的聚准轮烷（PCPs）的热性能研究
• 2.3.5 卟啉为核的聚准轮烷（PCPs）的紫外和荧光光谱分析
• 2.3.6 SPPCL 和PCPs 的吸水率
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第三章 仿生星型聚己内酯-嵌段-聚甲基丙烯酸-2-（N-葡萄糖酰胺）乙脂两亲性嵌段共聚物的合成表征及其性能的研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 基本原料
• 3.2.2 表征方法
• 3.2.3 聚合
• 3.2.4 SPCL-PGAMA 共聚物胶束的制备
• 3.2.5 SPCL-PGAMA 嵌段共聚物临界聚集浓度的测定
• 3.2.6 SPCL-PGAMA 对刀豆球蛋白（ConA）的识别行为
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 星型两亲性嵌段共聚物SPCL-PGAMA 的合成
• 3.3.2 两亲性SPCL-PGAMA 共聚物的自组装性能
• 3.3.3 仿生星型SPCL-PGAMA 嵌段共聚物的识别性能
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 超分子仿生型聚准轮烷/糖聚合物杂化材料的设计、合成及性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验方法
• 4.2.1 基本原料
• 4.2.2 表征方法
• 4.2.3 聚合
• 4.2.4 在水中以糖为壳、聚准轮烷（PPR）为核的聚集体的制备
• 4.2.5 PGAMA-PPR-PGAMA 嵌段共聚物临界聚集浓度的测定
• 4.2.6 PGAMA-PPR-PGAMA 对凝集素蛋白的识别行为
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 PGAMA-PPR-PGAMA 三嵌段共聚物的合成
• 4.3.2 PGAMA-PPR-PGAMA 三嵌段共聚物的自组装性能
• 4.3.3 PGAMA-PPR-PGAMA 三嵌段共聚物的识别性能
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 第五章 类似树枝状两亲性含糖嵌段共聚物的合成、表征及其性能的研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验原料
• 5.2.2 表征方法
• 5.2.3 聚合
• 5.2.4 PAMAM-PCL-PGAMA 微粒的制备
• 5.2.5 PAMAM-PCL-PGAMA 嵌段共聚物临界聚集浓度的测定
• 5.2.6 PAMAM-PCL-PGAMA 对刀豆球蛋白（ConA）的定性及定量识别
• 5.2.7 药物包裹与释放实验
• 5.2.8 降解实验
• 5.2.9 线型共聚物LPCL-PGAMA 的制备以及性能研究对照
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 类似树枝状聚己内酯的合成（PAMAM-PCL）
• 5.3.2 类似树枝状两亲性嵌段共聚物的合成（PAMAM-PCL-PGAMA）
• 5.3.3 PAMAM-PCL-PGAMA 嵌段共聚物的自组装性能
• 5.3.4 PAMAM-PCL-PGAMA 共聚物的识别性能
• 5.3.5 聚合物的降解
• 5.3.6 药物的包裹与释放
• 5.4 本章小结
• 参考文献
• 第六章 以卟啉为核的聚（L-乳酸）-嵌段-聚甲基丙烯酸-2-（N-葡萄糖酰胺）乙脂两亲性嵌段共聚物的合成与表征
• 6.1 引言
• 6.2 实验方法
• 6.2.1 基本原料
• 6.2.2 表征方法
• 6.2.3 聚合
• 6.2.4 卟啉为核的纳米微粒的制备
• 6.2.5 SPPLA-PGAMA 嵌段共聚物临界聚集浓度的测定
• 6.3 结果与讨论
• 6.3.1 卟啉为核的星型聚乳酸（SPPLA）的合成
• 6.3.2 用RAFT 方法合成以卟啉为核的嵌段共聚物SPPLA-PGAMA
• 6.3.3 SPPLA-PGAMA 共聚物的自组装性能
• 6.4 本章小结
• 参考文献
• 第七章 全文总结
• 已发表和待发表的论文及专利
• 致谢