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聚α-氨基酸是由α-氨基酸通过肽键连接得到的聚合物，具有与蛋白质类似的多层次的特定结构，因而有良好的生物相容性、生物可降解性以及功能化修饰所赋予的生物活性和刺激响应性，可作为功能性和结构性材料使用。聚半胱氨酸则由于其组成中半胱氨酸侧链巯基的结构和反应性而具有独特的研究价值，同样也导致了其合成上的难度。在本研究中，我们采用开环聚合法和化学酶催化法，合成了几类不同的功能化聚半胱氨酸材料，并对其结构和性质进行了系统地研究，探索了其在组织工程和再生医药等生物医药领域的潜在应用前景。本论文围绕功能化聚半胱氨酸材料的合成和性质展开了以下三个方面的研究: 1.利用侧链功能化的氨基酸N-羧基内酸酐(NCA)开环聚合反应，从功能化单体的合成及纯化出发，设计并制备了侧链寡聚乙二醇化的聚半胱氨酸衍生物。这些聚半胱氨酸衍生物在水中具有温度响应性，取决于寡聚乙二醇单元的性质和聚氨基酸的二级结构。连接寡聚乙二醇单元的二硫键在升温过程中会发生二硫键交换反应，导致这种温度响应性是不可逆的。利用这种不可逆温度响应性，我们还制备了聚乙二醇-聚半胱氨酸衍生物的嵌段共聚物，这类共聚物能发生热致溶胶-凝胶转变形成水凝胶，同时水凝胶的力学强度可控并具有剪切变稀和自回复的性质，可用于制备可注射式水凝胶。 2.利用蛋白酶K催化L-半胱氨酸乙酯的寡聚化反应，制备了结构明确且聚合度较大的寡聚半胱氨酸。反应条件经过优化后可在易操作的反应温度下，大规模制备高产率、大聚合度和高纯度的产物。利用较高的活化单体浓度使反应在还原性环境中进行，可以直接使用含游离巯基的单体在没有其他保护的条件下制备游离巯基含量高的寡聚半胱氨酸。这些寡聚半胱氨酸在较广的温度范围内具有热稳定性，且明显优于常见蛋白质，这是由于其主链采取β-sheet构象所导致的;并且这种热稳定性不会受到氧化程度增大的影响，使寡聚半胱氨酸作为一种热稳定的生物基材料具有很大的应用潜力。 3.利用蛋白酶K催化的化学酶催化法合成了一系列具有不同氨基酸组成的组氨酸/半胱氨酸和谷氨酸/半胱氨酸共聚肽，其中组氨酸/半胱氨酸共聚肽表现出了接近于蛋白酶K和胰酶的酯酶活性和蛋白酶活性，能催化小分子底物乃至大分子蛋白质的水解。据此我们提出了一种制备可转移单层细胞片的新方法，将组氨酸/半胱氨酸共聚肽水溶液用于直接处理贴壁生长在普通培养皿表面的细胞，使其在保持细胞间连结的前提下脱离培养表面，形成单层完整的细胞片，用于可再生医药等领域。处理过程简单快速，且不易造成残留，得到的细胞片具有良好的细胞活性和再粘附能力。