RAFT聚合與點(diǎn)擊化學(xué)相結(jié)合合成生物功能性聚合物.pdf

1、生物功能性聚合物材料在生物技術(shù)、制藥和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。將可控自由基聚合技術(shù)與點(diǎn)擊化學(xué)(Click chemistry)相結(jié)合可以極大地?cái)U(kuò)展聚合物的結(jié)構(gòu)以及生物功能性的可設(shè)計(jì)性,豐富智能型或識(shí)別性功能材料的研究制備。含糖聚合物以其良好的親水性,生物相容性以及側(cè)鏈糖基的特異識(shí)別性,在生物技術(shù)和生物醫(yī)藥領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)結(jié)構(gòu)及分子量可控,窄分子量分布的多重生物功能性含糖聚合物的設(shè)計(jì)與合成日益引起重視。本文中,我們將可逆加

2、成-裂解鏈轉(zhuǎn)移(RAFT)聚合方法與點(diǎn)擊化學(xué)相結(jié)合,分別制備了具有生物識(shí)別功能的聚合物納米粒子,生物素化溫敏性含糖嵌段共聚物,含糖聚合物-蛋白質(zhì)生物綴合物,對(duì)其合成、水溶液性質(zhì)、形態(tài)等進(jìn)行了詳細(xì)的研究:
　　 1、利用可控“活性”聚合RAFT方法首先合成了端基疊氮化的聚異丙基丙烯酰胺(PNIPAM-N3)大分子鏈轉(zhuǎn)移劑,然后與苯乙烯(St),二乙烯基苯(DVB)進(jìn)行RAFT聚合反應(yīng),得到具有溫敏性的核交聯(lián)納米粒子。通過(guò)點(diǎn)擊化學(xué)對(duì)

3、納米粒子表面進(jìn)行生物功能化修飾,將生物素(Biotin)分子引入其表面,得到具有識(shí)別功能的核交聯(lián)納米粒子。對(duì)生物素化核交聯(lián)納米粒子的LCST進(jìn)行了測(cè)定,由于憎水基團(tuán)三唑環(huán)對(duì)PNIPAM-N3鏈段親水性的影響,LCST降至28.3℃。利用DLS對(duì)其在不同溫度下的溶液行為進(jìn)行研究,根據(jù)粒徑的變化,進(jìn)一步證明了核交聯(lián)納米粒子的穩(wěn)定性及溫度敏感性。利用Avidin/HABA法測(cè)定了納米粒子中具有生物活性的生物素?cái)?shù)量為9.3 nmol bioti

4、n/mg納米粒子。DLS和TEM表征結(jié)果證實(shí),生物素化納米粒子對(duì)親和素avidin具有高效的識(shí)別作用。
　　 2、利用RAFT方法合成了溫敏性含糖嵌段共聚物,其中PNIPAM嵌段共聚的PAzPAM中包含有可進(jìn)行“點(diǎn)擊”反應(yīng)的疊氮基團(tuán)。然后在水溶液中利用點(diǎn)擊化學(xué)將生物素(Biotin)分子引入聚合物側(cè)鏈。
　　 (1)DLS表征與LCST結(jié)果測(cè)定顯示,由于親水性含糖聚合物的影響,共聚聚的LCST是37℃,高于PNIPAM均

5、聚物。在40℃下,聚合物溶液呈現(xiàn)雙峰分布,小粒徑范圍內(nèi)出現(xiàn)了平均粒徑50 nm的窄峰分布,大粒徑范圍內(nèi)粒徑由233 nm減小至209 nm。說(shuō)明聚合物具有溫敏性,溫度高于LCST時(shí),由于PNIPAM鏈段發(fā)生塌陷導(dǎo)致聚集。
　　 (2)利用Avidin/HABA法測(cè)定對(duì)含糖聚合物上生物素的生物活性進(jìn)行研究,得出具有可識(shí)別功能的生物素的濃度為11.8 nmol biotin/mg聚合物,且識(shí)別效率在溫度高于LCST時(shí)明顯下降。TEM

6、結(jié)果顯示,綴合生物素的含糖共聚物在加入親和素avidin后出現(xiàn)明顯的聚集現(xiàn)象。
　　 (3)研究了含糖共聚物中糖基對(duì)不同凝集素、蛋白質(zhì)的識(shí)別作用進(jìn)行,得到聚合物中的半乳糖基與RCA120發(fā)生特異性識(shí)別作用,且識(shí)別作用可逆。
　　 3、RAFT法和點(diǎn)擊化學(xué)相結(jié)合合成了含糖聚合物-蛋白質(zhì)生物綴合物,并對(duì)其進(jìn)行分離,研究了其水溶液行為。
　　 (1)利用RAFT法制備窄分子量分布的疊氮化保護(hù)性含糖均聚物PAcGEMA,

7、水解后成為親水性含糖均聚物PGEMA。
　　 (2)利用點(diǎn)擊化學(xué)將炔基化的牛血清白蛋白(BSA)引入聚合物,然后利用糖基與凝集素的特異性識(shí)別作用將PGEMA-BSA生物綴合物進(jìn)行有效的分離。
　　 (3)利用DLS研究其溶液行為,發(fā)現(xiàn)點(diǎn)擊之前聚合物PGEMA的平均粒徑為6.3 nm,BSA-alkyne的平均粒徑為5.2 nm,點(diǎn)擊后所得PGEMA-BSA生物綴合物的粒徑明顯增大,為35 mn。通過(guò)TEM對(duì)PGEMA-B