多肽水凝胶与聚酯共聚物胶束生物材料的制备及性能研究

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生物医用材料是一大类具有良好生物相容性或生物功能性的、在生物医药领域有着广泛应用的材料,其中以聚多肽类和聚酯类的研究最受关注,它们可制备水凝胶、纳米载药胶束等医用材料。多肽水凝胶以其良好的生物相容性、生物降解性和生物功能性而备受研究者们的关注,可目前制备多肽水凝胶常用方法是固相合成法,不仅成本高昂、过程繁琐,而且产量小,这些缺点都使其应用受到限制。聚酯则常与水溶性的聚乙二醇等高分子进行嵌段,用于药物控释胶束的制备,为实现更好的药物载递效率,胶束表面的功能化正成为该领域一个新的研究热点。本文采用开环聚合的方法制备了聚多肽和聚酯生物医用材料,并对其在医用水凝胶及纳米胶束领域的应用展开研究:  1.基于寡聚多肽两亲分子的水凝胶:结合NCA顺序开环合成与多肽侧链后改性的方法,我们制备得到一类非离子型多肽两亲分子(PA)。研究发现该类非离子型的PA分子在水中能够自组装形成超长一维纳米纤维状结构,纤维结构间的相互缠结而形成的3D网络促使水凝胶的形成。利用TEM、AFM、FTIR和CD等表征手段详细研究了其自组装行为及凝胶机理,并深入系统地研究了PA分子结构参数(包括多分散性、侧链结构、烷基链长度、多肽段聚合度及多肽段手性)与其凝胶性能间的构效关系。我们的研究表明:β-折叠的二级结构与PA分子整体亲疏水性的平衡是其凝胶化的关键因素。  2.pH敏感的寡聚多肽杂化抗菌水凝胶:通过NCA开环无规共聚的方法往PA分子上引入具有抗菌性的赖氨酸单元,得到含有阳离子型赖氨酸的PA两亲分子(PA-K)。PA-K分子同样能够自组装形成一维纳米纤维状结构,并且由于氨基的存在它还兼有pH响应的自组装和凝胶行为。研究发现:随着离子型赖氨酸在PA-K分子中比例的增加,β-折叠二级构象占比逐渐减少,从而削弱其自组装形成纳米纤维及凝胶的能力。我们选用天然高分子海藻酸钠(SA)与其复合杂化以改善水凝胶的力学性能。抗菌实验结果显示,这种通过简单的共聚与共混制备的杂化水凝胶自身就具备良好抗菌性能,无需额外添加抗菌剂就能到达长效抗菌的效果,在生物医用材料领域有着巨大的应用前景。  3.表面电荷对聚酯共聚物胶束稳定性研究:利用阴离子开环聚合的方法制备得到具有不同端基官能团(NH2-、COOH-、CH3O-)的聚乙二醇-b-聚己内酯(PEG-b-PCL)嵌段共聚物,它们在水中自组装可得到具有不同表面电荷性质的纳米胶束。研究了它们在模拟血液环境中的稳定性,通过蛋白酶降解实验考察了表面电荷在胶束与蛋白相互作用过程中所起的重要作用。将带NH2-和COOH-基团的共聚物进行共组装得到混合胶束,它的表面同时具有正电性和负电性基团、而整体的电荷性质又可以通过调节两者的比例进行精确的调控,它不但具有良好的血液稳定性,而且酶降解实验显示它与负电性的蛋白酶作用更为快速。这样的混合电荷胶束体系不但能拥有长的血液循环,还具备高效的细胞摄取,为肿瘤药物载体系统的设计提供重要参考。
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