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脂肪族聚酯材料来源广泛,通常具有良好的生物相容性。主链上可水解/酶解的酯键赋予了这种材料生物可降解的能力。在此基础上对聚酯材料进行功能化的改性,使其具有抗菌性能将让它在生物医疗领域发挥更大的作用。而酶作为催化剂有着传统的催化剂难以匹敌优势,尤其体现在对底物的结构、区域选择性、反应条件温和及最为重要的绿色无害等方面。本文以脂肪酶催化剂为中心,探索了酶在合成超支化/手性结构的聚己内酯的应用,再与金属基催化剂的优点结合最终制备可控结构的阳离子型嵌段共聚物,其抗菌性能和生物相容性的结果表明,该材料可在生物医用相关领域有不错的潜在应用。 首先尝试了3-羟基戊二酸二甲酯与己内酯的开环-缩聚反应同时进行制备超支化聚酯。发现脂肪酶的确可催化羟基二酯上带有的仲羟基引发了己内酯的开环聚合,所得到伯羟基为端基大分子二酯也可以在相同脂肪酶的催化下进一步发生酯交换缩合聚合;而后利用酶对反应底物的手性选择性试图制各纯手性的聚甲基己内酯。采用过量引发剂加料的方式,利用一部分的引发剂消耗掉6(S)-甲基己内酯生成无法继续链增长的一聚体,而剩余的引发剂则继续与未反应的6(R)-甲基己内酯反应。发现上述的两种方式难以得到理想的超支化聚合物或是手性纯的聚酯材料。所得到的产物均是分子量较小的寡聚物,与实验设计的初衷相差较远。于是改变策略,利用酶对伯羟基和仲羟基之间的反应活性选择性,选择带有两个仲羟基的酒石酸二酯为多羟基的供体,合成了聚己内酯基的多元醇材料,并对其热学性能及亲疏水性和所含多元羟基数目之间的联系做了研究。 其次,结合酶N435和金属基催化剂异辛酸亚锡的催化特性设计出化学-酶催化开环聚合(ROP)方法,利用一锅两步的催化剂加料方式得到了规整的嵌段共聚酯聚(4-苄基甲酸酯哌啶内酯-b-ω-十五内酯)(PNPIL-b-PPDL)。之后,通过对PNPIL-b-PPDL的酸性水解,获得了主链上具有仲氨基的阳离子聚(4-哌啶内酯-十五内酯)(PPIL-b-PPDL)。所得阳离子嵌段共聚酯对革兰氏阴性大肠杆菌和革兰氏阳性金黄色葡萄球菌表现出很高的抗菌活性,而对NIH-3T3细胞显示很低毒性。此外,抗菌性能,细胞毒性和降解行为可以简单地通过改变共聚物中PPIL的含量来调节。因此,最终的产物为具有抗菌能力的聚环十五内酯(PPDL)阳离子嵌段共聚物,环十五内酯段使其具有良好的生物相容性,而阳离子段又可与细菌表面的负电荷相互作用而有了抗菌性能。其可作为一种抗菌涂层材料在生物医疗领域中有较广的应用。