兩親性聚氨基酸共聚物的合成及其結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、聚氨基酸具有良好的生物相容性,生物降解性和規(guī)整的二級(jí)結(jié)構(gòu),可作為生物醫(yī)學(xué)材料應(yīng)用。如果聚氨基酸具有兩親性,能夠自組裝形成納米尺寸的膠束粒子,有望作為藥物釋放載體。本論文通過(guò)N-羧酸酐(NCA)開(kāi)環(huán)聚合的方法合成了一系列具有兩親性的聚氨基酸無(wú)規(guī)共聚物和嵌段共聚物。其中選用丙氨酸和谷氨酸芐酯(BLG)作為疏水氨基酸,谷氨酸一乙二醇單甲醚酯(EGnG)和羥丙谷氨酰胺(HPG)作為親水氨基酸,與三聚光氣反應(yīng)得到其N(xiāo)-羧酸酐(NCA),再分別通過(guò)

2、混合兩種NCA單體,同時(shí)開(kāi)環(huán)聚合和分步添加單體逐步開(kāi)環(huán)聚合的方法,分別合成聚氨基酸無(wú)規(guī)共聚物和嵌段共聚物。
　　 在對(duì)PEGnG的研究中發(fā)現(xiàn),聚(谷氨酸一單乙二醇單甲醚酯)(PEG1G)由于親水側(cè)鏈較短,對(duì)聚谷氨酸親水性的改善不夠明顯,在水中無(wú)法溶解。聚(谷氨酸-二乙二醇單甲醚酯)(PEG2G)由于親水側(cè)鏈較長(zhǎng),使得它的親水性較強(qiáng),樣品能夠完全溶于水中,溶解度0.05g/ml。在PEG2G的水溶液中,α-螺旋結(jié)構(gòu)含量很高。主要是

3、由于乙二醇側(cè)鏈極度親水,在水溶液中處于相對(duì)伸展的狀態(tài),減小了對(duì)主鏈的拉伸,不會(huì)影響到主鏈α-螺旋結(jié)構(gòu)的形成,同時(shí)保護(hù)了主鏈內(nèi)部形成的氫鍵。在固體狀態(tài)下,PEG1G由于側(cè)鏈短,不會(huì)干擾主鏈骨架內(nèi)部氫鍵的形成,所以在固態(tài)下PEG1G主要以α-螺旋結(jié)構(gòu)的形式存在。然而,PEG2G由于側(cè)鏈較長(zhǎng),在固化的相分離過(guò)程中乙二醇側(cè)鏈發(fā)生聚集,對(duì)主鏈骨架產(chǎn)生較強(qiáng)的拉伸作用,影響了主鏈骨架內(nèi)部氫鍵的形成,破壞了α-螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在固化過(guò)程中主鏈原本形成

4、的高壓縮比的α-螺旋結(jié)構(gòu)遭到破壞,固體狀態(tài)下PEG2G整體α-螺旋結(jié)構(gòu)比例隨之降低,β-折疊或無(wú)規(guī)線團(tuán)結(jié)構(gòu)比例增加。
　　 利用聚(谷氨酸-二乙二醇單甲醚酯)(PEG2G)的親水性,制備合成了一系列不同比例的聚(谷氨酸芐酯-co-(谷氨酸-二乙二醇單甲醚酯))無(wú)規(guī)共聚物(P(BLG-co-EG2G))和聚谷氨酸芐酯-b-聚(谷氨酸-二乙二醇單甲醚酯)嵌段共聚物(PBLG-b-PEG2G)。由于聚谷氨酸芐酯較易形成α-螺旋結(jié)構(gòu),隨

5、著無(wú)規(guī)共聚物P(BLG-co-EG2G)中BLG比例的增加,PEG2G鏈段被隔離成較短的聚氨基酸片斷,使固化過(guò)程中,乙二醇側(cè)鏈對(duì)主鏈造成的拉伸作用降低,主鏈中β折疊結(jié)構(gòu)的比例相對(duì)減低,而α-螺旋結(jié)構(gòu)的比例相對(duì)增加。然而,無(wú)規(guī)共聚物中,PBLG也被隔離成了較短的片斷,也在一定程度上會(huì)影響到PBLGα-螺旋結(jié)構(gòu)的形成。隨著嵌段共聚物中PBLG鏈段的增加,嵌段共聚物PBLG-b-PEG2G中α-螺旋結(jié)構(gòu)的比例增加。相同單體比例的共聚物中,嵌段

6、共聚物具有更高的α-螺旋結(jié)構(gòu)含量。研究結(jié)果顯示無(wú)規(guī)共聚物和嵌段共聚物均具有兩親性,在水溶液中可以自組裝形成膠束,其中無(wú)規(guī)共聚物(P(BLG-co-EG2G))在水溶液中可以自組裝形成100-200nm的球形膠束粒子。PBLG由于具有較高的α-螺旋結(jié)構(gòu),造成其自組裝過(guò)程中界面曲度較低,所以嵌段共聚物(PBLG-b-PEG2G)在水溶液中自組裝形成長(zhǎng)約1000nm,寬約500nm的中空的棒狀聚集體。
　　 利用聚(羥丙谷氨酰胺)(P

7、HPG)的良好親水性,制備合成了一系列不同比例的聚(L-丙氨酸-co-羥丙谷氨酰胺)(P(A-co-HPG)無(wú)規(guī)共聚物和聚(L-丙氨酸)-b-聚(羥丙-L-谷氨酰胺)(PA-b-PHPG)嵌段共聚物。研究發(fā)現(xiàn)兩種共聚物一樣具有兩親性,在水溶液中也能夠自組裝形成膠束。但由于無(wú)規(guī)共聚物中親水鏈段平均尺寸較短,在水溶液中自聚集以后,造成親水鏈段無(wú)法完全伸展,相同分子量下,無(wú)規(guī)共聚物的膠束尺寸較嵌段共聚物要小,所形成的膠束的形態(tài)也沒(méi)有嵌段共聚物