含氨基酸的生物醫(yī)用可降解聚氨酯的合成與性能研究.pdf

1、生物降解高分子材料是指能被各種生物或其分泌物在酶或化學(xué)作用下發(fā)生降解的高分子，它們的降解是一個(gè)復(fù)雜的生物物理、生物化學(xué)協(xié)同作用過程。在各種生物降解機(jī)理中，蛋白酶或肽對(duì)某些特定化學(xué)鍵如肽鍵、二硫鍵的作用高效且具有特異選擇性的優(yōu)勢(shì)引起了越來越廣泛的關(guān)注。這種作用對(duì)含肽鍵或二硫鍵的聚合物同樣存在，當(dāng)這類聚合物進(jìn)入生物體內(nèi)，即為蛋白酶解提供了可降解位點(diǎn)。因此可以通過調(diào)節(jié)聚合物鏈中肽鍵/二硫鍵的種類和數(shù)量、分子結(jié)構(gòu)等并結(jié)合不同器官或組織中存在的肽

2、或酶實(shí)現(xiàn)對(duì)生物降解精確控制的目的。
　　聚氨酯具有獨(dú)特的微相分離結(jié)構(gòu)，使得其表面形態(tài)與生物膜極為相似，表現(xiàn)出很好的生物相容性和血液相容性，已被用作生物醫(yī)用材料。本文計(jì)劃將對(duì)人體內(nèi)蛋白酶/肽特異選擇性敏感的可降解位點(diǎn)，主要是肽鍵、偽肽鍵和二硫鍵引入到聚氨酯分子結(jié)構(gòu)中，以得到可以被不同蛋白酶/肽特異選擇性降解的生物醫(yī)用聚氨酯。具體研究結(jié)果如下：
　　1.還原敏感的可快速生物降解的聚氨酯的合成與性能研究
　　首先合成了含二硫

3、鍵的氨基酸衍生物—胱氨酸二甲酯（CDE），進(jìn)一步設(shè)計(jì)合成了兩個(gè)系列的還原敏感的可快速降解的聚氨酯，并通過紅外（FIR）、氫核磁（1H NMR）、凝膠滲透色譜（GPC）、拉伸、示差掃描量熱分析（DSC）、熱重（TG）等多種手段對(duì)其結(jié)構(gòu)、分子量、力、熱性能進(jìn)行了測(cè)試表征。在模擬生理?xiàng)l件的體外降解實(shí)驗(yàn)中，我們通過核磁、GPC、SEM對(duì)樣品的降解行為進(jìn)行了研究，結(jié)果表明該聚氨酯在還原氛圍下可發(fā)生快速降解，降解速度和程度受聚氨酯結(jié)構(gòu)和還原環(huán)境的影

4、響。細(xì)胞相容性實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該聚氨酯具有良好的細(xì)胞相容性。
　　2.胃蛋白酶響應(yīng)的多肽仿生聚氨酯的合成與性能研究
　　首先設(shè)計(jì)合成了一種新型酪氨酸-富馬酸-酪氨酸偽三肽（TFT），以TFT為擴(kuò)鏈劑制備了一系列胃蛋白酶敏感的多肽仿生的聚氨酯，并對(duì)其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了表征測(cè)試。結(jié)果表明，該聚氨酯力學(xué)性能良好，PEG600PU樣斷裂強(qiáng)度為11.8MPa、PCL1000PU樣為19.1MPa。在含有胃蛋白酶的人工胃液中經(jīng)過32天的培養(yǎng)

5、，樣品被有效的降解，降解速度和程度受聚氨酯結(jié)構(gòu)和胃蛋白酶活度的影響。細(xì)胞相容性實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該聚氨酯具有較好的細(xì)胞相容性。
　　3.胰蛋白酶響應(yīng)的可快速降解聚氨酯的合成與性能研究
　　以低聚α-賴氨酸和PCL為混合軟段，合成了一系列多肽仿生的聚氨酯。聚氨酯的結(jié)構(gòu)通過紅外和核磁進(jìn)行了表征。合成的聚氨酯的熱穩(wěn)定性和親水性隨著α-聚賴氨酸含量的提高而提高。體外降解實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，制備的聚氨酯在胰蛋白酶的作用下可被快速降解，脫保護(hù)后的

6、聚氨酯樣品經(jīng)過24天降解，質(zhì)量損失約35％，未脫保護(hù)樣及空白樣質(zhì)量損失不到10%。
　　4.胰蛋白酶響應(yīng)的聚氨酯/氧化石墨烯復(fù)合材料的合成與性能研究
　　利用“graft to”的方法將含聚α-賴氨酸的聚氨酯接枝到氧化石墨烯的表面，研究了氧化石墨烯在接枝前后的結(jié)構(gòu)和形貌變化。體外降解實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，復(fù)合材料保留了胰蛋白酶降解性能。交流阻抗法結(jié)果表明，復(fù)合材料的本體電阻較純聚氨酯有了明顯下降，表明引入2%的氧化石墨烯即能明顯改善