D-吡喃半乳糖甲基丙烯酸酯的原子转移自由基聚合及其聚合物自组装行为研究

摘要

由于聚乳酸是具有良好生物降解性和生物相容性的聚合物材料，近几年已被广泛用于医药领域。到目前为止，聚乳酸已被用来作为生物医用材料、组织再生材料、组织工程支架、可吸收缝合线等。虽然聚乳酸材料具有众多优点，但由于其疏水性和缺乏功能活性侧基，严重影响到材料和细胞间的亲和性，导致聚乳酸材料在某些生物医学领域中的应用受到很大限制，利用亲水的生物材料对其进行改性成为研究的热点。
　　本文通过四步法合成了具有不同分子量和分子量分布的两亲性含糖三嵌段共聚物，聚（6-O-甲基丙烯酰基-D-吡喃半乳糖）-聚乳酸-聚（6-O-甲基丙烯酰基-D-吡喃半乳糖）(PMAGP-PLA-PMAGP)。首先，以L-乳酸和1，4-丁二醇为原料在Sn(ot)2的催化下缩聚合成双端羟基聚乳酸(HO-PLA-OH);然后，通过端羟基与α-溴代异丁酰溴的酯化反应转化为原子转移自由基聚合(ATRP)的大分子引发剂(Br-PLA-Br)，进一步引发含糖单体6-O-甲基丙烯酰基-1，2，3,4-双-O-异亚丙基-D-吡喃半乳糖(PMaIPG)的ATRP聚合得到三嵌段聚合物(PMAIpGP-PLA-PMAIpGP);最后，在三氟乙酸催化体系中脱去保护基团得到基于聚乳酸的两亲性含糖三嵌段共聚物(PMAGP-PLA-PMAGP)。通过核磁共振氢谱(1H NMR)和渗透凝胶色谱(GPC)对合成的聚合物结构进行表征。
　　半乳糖的引入使嵌段聚合物具有两亲性，因此在水中能够自组装形成以PLA链段为核，PMAGP链段为壳的胶束。通过芘荧光探针法研究了不同分子量嵌段聚合物的临界胶束浓度(CMC)，发现疏水链段PLA相同的聚合物的CMC值，随着亲水链段PMAGP的增加而变大。
　　通过动态光散射(DLS)测量了不同胶束的粒径，并用透射电镜(TEM)对胶束的形貌进行了直观观察，发现合成的嵌段聚合物PMAGP-PLA-PMAGP能在水中自组装形成分散均一的球形胶束，胶束的粒径随着分子量的增加而变大。并以其作为药物载体研究对紫杉醇(PTX)的包封及不同pH环境下的体外释放，发现PTX在偏酸性环境中的释放更快些，是很有开发前景的药物载体。
　　体外溶血实验和细胞毒性测试结果表明纳米粒子是无毒的、生物相容的，可以作为药物载体制剂静脉注射使用。并重点研究了PTX载药胶束对人肝癌细胞(HepG2)的毒性，表明PMAGP-PLA-PMAGP作为药物载体实现了对紫杉醇药物的缓释，使药物在保持一定浓度的情况下，延长有效作用时间。
　　去唾液酸糖蛋白(ASGP)，也称为半乳糖受体，能与半乳糖化的聚合物特异性识别。而ASGP大量存在于哺乳动物肝癌细胞表面，因此半乳糖化的聚合物能被该类细胞特异性识别内吞。通过激光扫描共聚焦显微镜(CLSM)研究异硫氰酸荧光素(FITC)标记的聚合物PMAGP-PLA-PMAG-FITC对HepG2细胞的靶向识别，发现含有半乳糖的胶束能够被HepG2细胞特异性识别吞噬聚集在细胞内部。表明含有半乳糖的胶束在肝靶向给药载体上有着重要的潜在应用。例如:包封疏水性药物能够延长药物作用时间、缓慢释放药物、增加药物在体内外的稳定性、降低副作用、无免疫抑制作用。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 聚乳酸的简介

1．1．1 聚乳酸的发展

1．1．2 聚乳酸的改性

1．1．3 聚乳酸的应用

1．2 糖聚合物的简介

1．2．1 糖聚合物的发展

1．2．2 糖聚合物的合成

1．2．3 糖聚合物的应用

1．3 原子转移自由基聚合的概述

1．3．1 活性／可控聚合的发展

1．3．2 原子转移自由基聚合

1．4 嵌段共聚物的自组装

1．4．1 聚合物胶束的简介

1．4．2 聚合物胶束的制备

1．4．3 聚合物胶束的应用

1．5 靶向抗癌载药体系

1．5．1 抗癌药物的简介

1．5．2 载药体系的分类

1．5．3 靶向载药体系

1．5．4 靶向药物载体的优点

1．5．5 半乳糖介导的靶向载药体系

1．6 课题主要研究内容

第二章 基于聚乳酸含糖嵌段共聚物的合成

2．1 实验原料与仪器

2．1．1 实验原料

2．1．2 实验仪器

2．2 实验部分

2．2．1 试剂预处理

2．2．2 双端羟基聚乳酸HO-PLA-OH的合成

2．2．3 大分子引发剂Br-PLA-Br的合成

2．2．4 含糖单体MAIpGP的合成

2．2．5 PMAIpGP-PLA-PMAIpGP的合成

2．2．6 PMAGP-PLA-PMAGP的合成

2．2．7 PMAGP-PLA-PMAGP-FITC的合成

2．3 性能测试与结构表征

2．3．1 核磁共振氢谱(1H NMR)

2．3．2 渗透凝胶色谱(GPC)

2．4 结果与讨论

2．5 本章小结

第三章 含糖嵌段共聚物的自组装及载药研究

3．1 实验原料与仪器

3．1．1 实验原料

3．1．2 实验仪器

3．2 实验部分

3．2．1 临界胶束浓度(CMC)的测定

3．2．2 PMAGP-PLA-PMAGP胶束的制备

3．2．3 载药胶束的制备

3．2．4 空胶束和载药胶束的表征

3．2．5 载药胶束稳定性研究

3，2．6 载药胶束体外释放研究

3．3 结果与分析

3．3．1 临界胶束浓度(CMC)

3．3．2 空白胶束与载药胶束的制备与表征

3．3．3 载药胶束的稳定性与体外释放

3．4 本章小结

第四章 含糖嵌段共聚物的生物医学应用

4．1 实验原料与仪器

4．1．1 实验原料

4．1．2 实验仪器

4．2 实验部分

4．2．1 溶血率的测定

4．2．2 细胞毒性的测定

4．2．3 载药胶束药效的测定

4．2．4 细胞的内吞实验

4．2．5 数据统计分析

4．3 结果与讨论

4．3．1 溶血率分析

4．3．2 细胞毒性的分析

4．3．3 载药胶束的药效分析

4．3．4 细胞内吞结果分析

4．4 本章小结

第五章 结论与展望

参考文献

致谢

附录