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)域中的應用，而傳統(tǒng)的增強方式是引入具

2、有潛在生物安全隱患的增強劑，會導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單體。第三，引入非芳香性有機單體制備環(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空白領(lǐng)域，使這種生物材料在實際應用中缺乏理論基礎(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)，不利于其在復雜環(huán)境中的應用。針對上述問題，本論文對線型和環(huán)基聚磷腈分別進行了探索，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一步固化成具有一定力學強度和耐水溶性的水凝膠，最后探討該水凝膠的細胞粘附可調(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)齊聚物的濃度實現(xiàn)對納米顆粒的尺寸的調(diào)控。
　　3.通過四種非芳香有機單體胱氨酸甲酯（CysM）、賴氨酸甲酯（LysM）、精氨酸甲酯（ArgM）和癸二胺（C10N）與HCCP的親核反應制備了相應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)齊聚物的有機官能團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性水解性能進行了評估，通過核磁共振和氣相色譜對其水解產(chǎn)物進行了表征。在模擬細胞內(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行了比