高分子通訊-功能性含糖聚合物的研究

1、功能性含糖聚合物的功能性含糖聚合物的研究研究含糖聚合物是指高分子鏈上含有糖基組分的高分子，具有良好的親水性，生物相容性，糖單元的特異識別性又賦予了聚合物先進(jìn)的生物功能性，因此近年來受到越來越多的關(guān)注，含糖聚合物在生物技術(shù)，生物醫(yī)學(xué)，生物分離等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。可控活性聚合技術(shù)的發(fā)展為合成各種結(jié)構(gòu)及分子量可控的功能性高分子提供方便有效的途徑，尤其是可逆加成裂解鏈轉(zhuǎn)移（RAFT）自由基聚合，適用功能性單體范圍廣，反應(yīng)不需要金屬催化劑，

2、所以成為合成具有生物用途的功能性聚合物的最佳方法之一。一、RAFT聚合技術(shù)合成含糖聚合物由于RAFT法對單體的功能基團(tuán)不敏感，因而含自由羥基的糖單體可直接用于聚合。Lowe等[29]首次報道了糖單體甲基丙烯酸氧乙基葡糖苷的RAFT聚合，以（4–氰基戊酸）–4–二硫代苯甲酸（CPADB）為鏈轉(zhuǎn)移劑，70℃下進(jìn)行聚合，發(fā)現(xiàn)在低轉(zhuǎn)化率下，分子量和轉(zhuǎn)化率成線性關(guān)系。Davis等人直接聚合糖單體合成了一系列水溶性的含糖聚合物[3032]，例如甲基

3、丙烯酸6–O–甲基丙烯酰–α–D–葡萄糖苷和2–甲基丙烯酸羥乙基葡萄糖苷在乙醇水溶液中依次進(jìn)行RAFT聚合，合成了含有兩種糖單元結(jié)構(gòu)的含糖嵌段聚合物。Bernard等[58]采用丙烯酰胺類含糖單體（AGA）直接聚合，得到PAGA為大分子鏈轉(zhuǎn)移劑，再聚合N–異丙基丙烯酰胺（（NIPAM），得到窄分子量分布的溫敏性嵌段聚合物PAGAbPNIPAAm。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度高于LCST時，由于聚異丙基丙烯酰胺PNIPAM鏈段的塌陷，兩嵌段聚合物在水

4、中自組裝形成膠束。Narain等人[10]對葡萄糖基進(jìn)行修飾，然后分別以糖，帶氨基的單體和生物素為單體，進(jìn)行RAFT聚合（如圖1.5），得到，具有良好的水溶性聚合物膠束穩(wěn)定性很強(qiáng)，并對其生物功能化進(jìn)行了研究。另外，他們[11]還通過合成陽離子含糖納米粒子，與DNA進(jìn)行配位作用（如圖1.6），從而實現(xiàn)對細(xì)胞的識別作用。最近，他們[12]還以生物素化雙硫酯為鏈轉(zhuǎn)移劑，利用RAFT聚合法分別制備了端基生物素化的NMA與修飾化的甘露糖和乙酰基葡

5、萄糖的含糖共聚物，并在含糖共聚物中加入PEG原位制得金的含糖納米粒子。并對其特異識別作用及生物功能性進(jìn)行了研究。將環(huán)境響應(yīng)性聚合物鏈段引入含糖聚合物中得到的刺激響應(yīng)性含糖聚合物，將糖基的特異性識別和聚合物對外界環(huán)境的響應(yīng)性有機(jī)地結(jié)合在一起，可以使含糖聚合物在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用。目前，得到普遍研究的是pH、溫度響應(yīng)性含糖聚合物。雖然直接以糖單體進(jìn)行聚合無需進(jìn)行后續(xù)的脫保護(hù)，但是限制了聚合時溶劑的選擇以及合成嵌段聚合物時單體的選擇

6、，因此出現(xiàn)了由保護(hù)性糖單體合成含糖共聚物的大量研究[3338]。Lowe[39]等人以CPADB為鏈轉(zhuǎn)移劑，在DMF溶劑中進(jìn)行保護(hù)性糖單體3O甲基丙烯酰氯12:34二O異亞丙基D吡喃半乳糖的RAFT聚合，合成保護(hù)性含糖聚合物，再以此為大分子鏈轉(zhuǎn)移劑，聚合甲基丙烯酸二甲基氨基甲酯（DMAEMA）單體，得到窄分子量分布Hetzer等人[64]利用點擊化學(xué)得到2（4乙烯基[123]三氮唑1基）乙基OαD吡喃甘露糖單體，進(jìn)行RAFT聚合，得到含

7、糖均聚物。再以此為大分子鏈轉(zhuǎn)移劑，NIPAAm為單體，進(jìn)行RAFT聚合，得到溫敏性雙嵌段聚合物（如圖1.7）。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度高于LCST時，聚合物就會自組裝形成聚合物膠束。此膠束以水溶性甘露糖為殼，可以與刀豆蛋白ConA特異性識別。Schubert等人[65]利用點擊化學(xué)制備得到含有糖單元的單體，再與單體2乙基2惡唑啉和單體2（十二9烯基）2惡唑反應(yīng)，得到側(cè)基含有烯基的共聚物，此共聚物可以進(jìn)一步與含有巰基的功能分子結(jié)合，形成功能性聚合

8、物，與刀豆蛋白ConA具有特異性識別作用。圖1.7嵌段聚合物合成過程Haddleton等人[66]利用ATRP聚合方法合成了窄分子量分布的側(cè)鏈上含有炔基的聚合物，通過點擊化學(xué)將保護(hù)的和未保護(hù)的糖單元接到側(cè)鏈上，提供了一種簡單有效的合成含糖聚合物的方法（圖1.8）。Huang[67]等人利用NCA聚合方法合成了側(cè)鏈含有炔基的窄分子量分布的多肽聚合物，然后將疊氮功能化的葡萄糖基通過點擊化學(xué)接到多肽鏈上，高效的合成了含糖多肽類聚合物。此含糖多