基于氨基酸酯的聚磷腈生物材料的制備及其性能.pdf

1、組織工程和藥物遞送等領(lǐng)域的快速發(fā)展擴(kuò)大了對新型生物材料的需求?？缮锝到饩哿纂娌牧暇哂徐`活多樣的分子結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性，生物相容性好，降解產(chǎn)物為無毒或者低毒的磷酸鹽、銨鹽和氨基酸酯，能被人體的正常代謝排出體外。近年來，可生物降解聚磷腈材料的發(fā)展極大地豐富了生物材料的種類。然而，聚磷腈生物材料的制備與應(yīng)用還存在諸多問題和挑戰(zhàn)。第一，基于線型聚磷腈的注射型水凝膠強(qiáng)度低、耐水溶性差，不利于其在組織工程和藥物遞送領(lǐng)域中的應(yīng)用，而傳統(tǒng)的增強(qiáng)方式是引入具

2、有潛在生物安全隱患的增強(qiáng)劑，會導(dǎo)致生物安全性等新問題。第二，基于環(huán)基聚磷腈的生物材料由于引入了具有生物毒性的芳香性有機(jī)單體，在材料降解后會產(chǎn)生毒副作用，所以引入生物安全性更高的氨基酸酯來替代芳香性有機(jī)單體。第三，引入非芳香性有機(jī)單體制備環(huán)基聚磷腈納米顆粒還存在一些未克服的挑戰(zhàn)，所以至今沒有相關(guān)報(bào)道。第四，關(guān)于環(huán)基聚磷腈納米材料的水解研究還是一個(gè)空白領(lǐng)域，使這種生物材料在實(shí)際應(yīng)用中缺乏理論基礎(chǔ)。第五，環(huán)基聚磷腈高度交聯(lián)的分子結(jié)構(gòu)限制了其可

3、塑性，使其形貌局限在比較單一的納米顆粒范疇內(nèi)，不利于其在復(fù)雜環(huán)境中的應(yīng)用。針對上述問題，本論文對線型和環(huán)基聚磷腈分別進(jìn)行了探索，旨在提高氨基酸酯取代的線型聚磷腈可注射水凝膠的力學(xué)性能和耐水溶性，利用氨基酸酯來開發(fā)新型環(huán)基聚磷腈生物納米材料并研究其刺激響應(yīng)性水解性能，通過靜電紡絲技術(shù)將環(huán)基聚磷腈制備成納米纖維形貌。具體內(nèi)容如下：
　　1.通過親核取代反應(yīng)制備了聚乙二醇單丙烯酸酯和甘氨酸乙酯共取代的線型聚磷腈，然后利用α-環(huán)糊精與聚磷

4、腈的聚乙二醇側(cè)基嵌套形成可注射物理凝膠，繼而利用紫外光將物理凝膠進(jìn)一步固化成具有一定力學(xué)強(qiáng)度和耐水溶性的水凝膠，最后探討該水凝膠的細(xì)胞粘附可調(diào)等特性。
　　2.研究了胱氨酸甲酯與六氯環(huán)三磷腈（HCCP）反應(yīng)生成的環(huán)基聚磷腈（PPZ-CysM）齊聚物的特性，提出“水刺激自組裝縮聚法”在納米顆粒制備中的應(yīng)用。跟蹤了PPZ-CysM齊聚物形成納米顆粒的過程，確定了混合溶液溶度參數(shù)（δm）對制備規(guī)整PPZ-CysM納米顆粒的影響，以及通過

5、調(diào)節(jié)齊聚物的濃度實(shí)現(xiàn)對納米顆粒的尺寸的調(diào)控。
　　3.通過四種非芳香有機(jī)單體胱氨酸甲酯（CysM）、賴氨酸甲酯（LysM）、精氨酸甲酯（ArgM）和癸二胺（C10N）與HCCP的親核反應(yīng)制備了相應(yīng)的齊聚物和納米顆粒。通過控制δm來影響齊聚物的組裝行為，并通過調(diào)節(jié)齊聚物的有機(jī)官能團(tuán)取代度和親疏水性來調(diào)控齊聚物的最高臨界溶度參數(shù)（UCSP）、最低臨界溶度參數(shù)（LCSP）和相應(yīng)納米顆粒的尺寸與產(chǎn)率。
　　4.研究了PPZ-CysM

6、納米顆粒在37℃去離子水中的水解速率和水解機(jī)理。利用二硫蘇糖醇（DTT）和谷胱甘肽（GSH）對PPZ-CysM納米顆粒的還原響應(yīng)性水解性能進(jìn)行了評估，通過核磁共振和氣相色譜對其水解產(chǎn)物進(jìn)行了表征。在模擬細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的條件下（20 mM GSH，pH5.5）研究了PPZ-CysM納米顆粒的藥物緩釋行為，并通過引入親水性LysM分子來調(diào)控納米顆粒的酸響應(yīng)藥物釋放速率。5.針對低分子量的PPZ-CysM齊聚物特性建立了兩種靜電紡絲方案并進(jìn)行了比