含生物相容性侧链的两亲性接枝共聚物

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两亲性共聚物通过自组装可形成形貌丰富、尺寸可调的胶束,并可通过引入功能性嵌段从而具有刺激响应性,因而在纳米反应器、自修复涂料、环境净化以及药物载体和医学成像等领域均具有巨大应用前景。目前,线性两亲性共聚物的合成及自组装研究已经相当深入;而非线性的两亲性接枝共聚物,由于结构的复杂性,较相应的线性共聚物合成更为困难,限制了对其自组装行为的研究,而拓扑结构正是聚合物的一个重要结构特征。基于以上考虑,本论文通过新单体的设计合成,综合运用多种活性聚合方法和接枝策略,合成了一系列含有良好生物相容性侧链、并具有刺激响应性的两亲性接枝共聚物,对其水溶液的自组装行为进行了研究。具体内容包括三个部分:第一部分,含有温敏性聚乙二醇侧链的两亲性接枝共聚物的合成及自组装行为研究;第二部分,具有pH响应行为及自结晶能力的生物相容性两亲性接枝共聚物的合成及性能研究;第三部分,具有刷状结构的生物相容性两亲性接枝共聚物的合成及其作为药物载体应用的初步探索。  一、两亲性接枝共聚物PtBBIBMA-g-PPEGMEMA的研究  我们首先设计合成了含有溴引发官能团的丙烯酸酯类单体2-溴异丁酰氧基甲基丙烯酸叔丁酯(tBBIBMA),由其RAFT聚合制备了结构规整的含溴大分子引发剂PtBBIBMA。该大分子引发剂的重复单元中直接含有溴引发基团,并且可通过共聚调节引发基团的含量;其用于接枝聚合物的合成,避免了通过大分子后修饰反应引入侧链引发基团的程序繁琐和反应效率低的问题。然后利用从主干接枝的合成策略,引发PEGMEMA大分子单体的SET-LRP聚合,合成了一系列具有不同侧链长度的结构规整的PtBBIBMA-g-PPEGMEMA接枝共聚物(Mw/Mn≦1.20)。荧光探针法测得该两亲性接枝共聚物的临界胶束浓度cmc为10-5 g/mL,表明这些两亲性接枝共聚物能够形成高度稳定的胶束聚集体,常温下不易解离。透射电镜的测试结果表明,该两亲性接枝共聚物能够在水溶液中自组装形成不同形貌和尺寸的胶束。紫外光谱和动态光散射的测试结果表明,该接枝共聚物具有温度刺激响应性,其低临界溶解温度(LCST)以可通过盐的加入得到调节。最后,我们使用CF3COOH对PtBBIBMA-g-PPEGMEMA两亲性接枝共聚物的主链中的叔丁氧羰基进行了选择性水解,从而得到了结构规整的全亲水性接枝共聚物PAA-g-PPEGMEMA。  二、两亲性接枝共聚物PAA-g-PCL的研究  本章中,为将具有良好生物相容性的脂肪族聚酯类材料引入接枝共聚物中,我们设计合成了三官能化的新单体2-(4-羟基丁酰氧基)甲基丙烯酸叔丁酯(tBHBMA),通过其RAFT均聚得到了大分子引发剂主链。大分子引发剂直接引发己内酯(ε-CL)开环聚合,以引入聚己内酯侧链,再选择性水解主链中的叔丁氧羰基后得到了两亲性接枝共聚物PAA-g-PCL。通过荧光光谱、动态光散射和透射电镜研究了该两亲性接枝共聚物自组装行为的pH响应性,结果表明在不同的pH值下,所形成的胶束尺寸及分布明显不同。差示扫描量热仪、X-射线衍射和偏光显微镜的表征结果表明,该接枝共聚物可以结晶,并且可通过改变PCL链段在共聚物中的比例来调节共聚物的结晶度、结晶温度以及熔点。  三、两亲性接枝共聚物PEG-b-(PAA-g-PLA)的研究  为了提高共聚物胶束在水溶液中的稳定性和生物相容性,同时使胶束具有较大的疏水内核以存储药物,我们在第二章工作的基础上,设计合成了以PEG为亲水链,PLA为疏水链的刷状两亲性接枝共聚物PEG-b-(PAA-g-PLA)。首先将线性聚乙二醇单甲醚的末端功能化,得到了PEG化的大分子RAFT链转移试剂PEG-CTA,以其调节单体tBHBMA的RAFT均聚得到两嵌段共聚物PEG-b-PtBHBMA大分子引发剂中间体,由其直接引发外消旋丙交酯(DL-LA)的开环聚合得到相应的接枝共聚物PEG-b-(PtBA-g-PLA),再选择性水解主链中的叔丁氧羰基后,得到目标的刷状两亲性接枝共聚物PEG-b-(PAA-g-PLA)。通过荧光光谱、动态光散射和透射电镜研究了共聚物的结构组成对其水溶液自组装行为的影响,并初步探索了其作为药物载体对抗癌药物阿霉素的负载能力。
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