新型熒光聚酸酐的合成、表征及其性能研究.pdf

1、聚酸酐是一類具有表面降解特性的生物醫(yī)用高分子材料,具有良好生物相容性.在以往的研究中,我們課題組發(fā)現(xiàn)了一類芳香族聚酸酐具有熒光性能,其通式為[OC(O)ArXC(O)(CH<,2>)<,2>C(O)],其中Ar是苯撐基;X是O或NH,分別為聚(對(duì)-羧基苯琥珀酸單酯酸酐)(PCPS), 聚(對(duì)-羧乙基甲酰氨基苯甲酸酐)(PCEFB),它們?cè)谧贤夤庹丈湎履馨l(fā)射出藍(lán)色熒光,在可見光照射下可以發(fā)出綠色熒光. PCPS與PCEFB是具有獨(dú)

2、特性能的熒光聚酸酐,但是它們也有不足:對(duì)-羧基苯琥珀酸單酯酸(CPS)的制備不易,產(chǎn)率太低;對(duì)-羧乙基甲酰氨基苯甲酸(CEFB)合成使用了具有一定毒副作用的對(duì)氨基苯甲酸,從而限制了它們?cè)谏镝t(yī)藥的應(yīng)用.我們采用新的合成路線,以沒有毒副作用的對(duì)羥基苯甲酸為起始物,與丁二酰氯反應(yīng),簡(jiǎn)便的制得二(對(duì)-羧酸苯基)丁二酸酯酸(p-dCPS),通過(guò)簡(jiǎn)單的熔融縮聚,制得一種新型熒光聚(酯-酸酐),即聚(二(對(duì)-羧酸苯基)丁二酸酯酸酐)(P(p-dCP

3、S)),它具有與 PCPS相似的結(jié)構(gòu).同時(shí)為了改善溶解性能與調(diào)節(jié)降解速度,將它與SA(癸二酸)共聚制得P(p-dCPS∶SA).在紫外或可見光的激發(fā)下,這一類聚酸酐可以發(fā)射出較強(qiáng)的熒光. 為了評(píng)價(jià)P(p-dCPS∶SA)的生物相容性,以小鼠為模型,研究了P(p-dCPS∶SA)的體內(nèi)降解性能與生物組織相容性.P(p-dCPS∶SA)材料都顯示出較好的生物相容性,沒有引起大的炎癥反應(yīng).所有的P(p-dCPS∶SA)材料都沒有引起明

4、顯的肝腎病變與異常形態(tài). 熒光聚酸酐制成的微球可起到體內(nèi)示蹤作用,PCEFB與P(p-dCPS∶SA)并不能直接制成微球,PCEFB/PLGA可制得良好形態(tài)的微球,但存在相分離現(xiàn)象,所以我們沒有采用同樣的方法制備微球,而是用PEG改性P(p-dCPS∶SA),得到兩親的嵌段共聚酸酐PEG-P(p-dCPS∶SA)-PEG,該嵌段共聚酸酐可以制得圓整的微球,具有良好生物粘附性. 為了研究側(cè)鏈結(jié)構(gòu)對(duì)熒光性能的影響,制得PCE

5、FB主鏈單元上帶有三種不同長(zhǎng)度烷酰氧基的聚酸酐,它們是:聚(鄰-乙酰氧基(對(duì)-羧乙基甲酰氨基苯甲酸酐))(PACEFB)、聚(鄰-己酰氧基(對(duì)-羧乙基甲酰氨基苯甲酸酐))(PCCEFB)與聚(鄰-十二酰氧基(對(duì)-羧乙基甲酰氨基苯甲酸酐))(PLCEFB).考察了不同長(zhǎng)度側(cè)鏈對(duì)PCEFB系列聚酸酐熒光性能的影響. 為了考察主鏈側(cè)鏈結(jié)構(gòu)對(duì)熒光性能的影響,采用制備p-dCPS相同的方法,合成了新型的熒光聚酸酐: 聚(二(間-羧酸苯基)

6、丁二酸酯酸酐)(P(m-dCPS))、聚(二(鄰.羧酸苯基)丁二酸酯酸酐)(P(o-dCPS)),聚(二(3-甲氧基-4-羧酸苯基)丁二酸酯酸酐)(P(dMOCPS))、聚(二(3,5-二甲氧基-4-羧酸苯基)丁二酸酯酸酐)(P(ddMOCPS))以及它們與SA的共聚物.考察了不同主鏈結(jié)構(gòu)對(duì)P(p-dCPS)系列聚酸酐熒光性能的影響,并且研究了它們的體外降解性能. 本文的工作主要包括兩部分: 第一部分:新型生物可降解熒光

7、聚酸酐的合成、表征、性能研究以及熒光微球制備 采用熔融縮聚法合成了一類新型熒光共聚酸酐:p-dCPS與SA的共聚物.使用紅外光譜(IR)、核磁共振(NMR)、紫外分光光度計(jì)(UV)、示差掃描量熱法(DSC)、以及熒光分光光度計(jì)等對(duì)共聚物的結(jié)構(gòu)及各種性能進(jìn)行了一系列的表征.熒光測(cè)定結(jié)果表明,各種不同比例的共聚物在紫外光和可見光激發(fā)下能分別發(fā)出藍(lán)色與綠色熒光.在327 nm激發(fā)波長(zhǎng)下,最大發(fā)射波長(zhǎng)在410 nm;而當(dāng)激發(fā)波長(zhǎng)為462

8、nm時(shí),最大發(fā)射波長(zhǎng)在476 and 510 nm處.體外降解實(shí)驗(yàn)證明,共聚酸酐的降解速率隨著組分SA的增加而加快,因此可以通過(guò)調(diào)節(jié)共聚物組分來(lái)調(diào)控其降解速率.掃描電鏡(SEM)觀察結(jié)果表明,該類共聚物為表面降解. 以小鼠為模型,研究了P(p-dCPS:SA)的體內(nèi)降解性能與生物相容性,將三種不同比例的P(p-dCPS:SA)棒狀物埋植入小鼠皮下,2、6、10、15、22、30天后將其取出測(cè)試,同時(shí)將小鼠與聚酸酐接觸的組織、肝.

9、腎取出并制成醫(yī)學(xué)切片.所有配比的P(p-dCPS:SA)材料都顯示出較好的生物相容性,沒有引起大的炎癥反應(yīng).所有的P(p-dCPS:SA)材料都沒有引起明顯的肝腎病變與異常形態(tài).在體內(nèi)降解的同時(shí),還發(fā)現(xiàn)到聚酸酐表層的熒光強(qiáng)度隨著降解而減弱,這就可以提供一種新型的聚酸酐在體內(nèi)降解的評(píng)價(jià)與表征方法. 合成了PEG-P(p-dCPS:SA)-PEG兩親嵌段共聚物,使用IR、<'1>H NMR、凝膠滲透色譜(GPC)對(duì)其進(jìn)行表征.30～

10、50﹪PEG含量的共聚物可以成功通過(guò)乳化法制得微球,PEG含量的增加提高了乳液的穩(wěn)定性,可以制得較為圓整的微球.PEG的引入,使得這種聚酸酐有良好的生物粘附性能,隨著PEG含量的增加,其生物粘附性也增加. 第二部分:不同結(jié)構(gòu)熒光聚酸酐的合成、表征及性能研究 首先,通過(guò)熔融縮聚合成了PCEFB主鏈帶有三種不同烷酰氧的聚酸酐::PACEFB、.PCCEFB、PLCEFB.使用紅外、核磁、紫外分光光度計(jì)、示差掃描量熱法、以及熒

11、光分光光度計(jì)等對(duì)共聚物的結(jié)構(gòu)及各種性能進(jìn)行了一系列的表征.在主鏈中引入了側(cè)鏈增加了分子鏈的柔順性,Tg下降.相對(duì)PCEFB,四種聚酸酐的紫外吸收光譜相差不大,吸收比單體二酸紫移.根據(jù)側(cè)鏈結(jié)構(gòu)變化對(duì)熒光的影響,可以得出結(jié)論:PCEFB類型聚酸酐的可見光激發(fā)熒光是由于同一個(gè)主鏈的鄰近重復(fù)單元的相互作用引起;而紫外激發(fā)的熒光是同一主鏈的非鄰近重復(fù)單元相互作用的結(jié)果. 其次,合成了四種與P(p-dCPS:SA)結(jié)構(gòu)類似的聚酸酐:P(m-

12、dCPS:SA)、P(o-dCPS:SA)、P(dMOCPS:SA)、P(ddMOCPS:SA),對(duì)它們的結(jié)構(gòu)與性能使用了紅外、核磁、紫外分光光度計(jì)、示差掃描量熱法、以及熒光分光光度計(jì)等進(jìn)行了表征,重點(diǎn)考察了不同主鏈結(jié)構(gòu)對(duì)聚合物熒光性能的影響,P(m-dCPS:SA)、P(dMOCPS:SAI)、P(ddMOCPS:SA)與(p-dCPS:SA)有相似的熒光性能,而P(o-dCPS:SA)只能被紫外光激發(fā).甲氧基的引入對(duì)熒光性能影響不顯