系列具有神经活性聚合物的合成和表征

摘要

对损伤的神经组织尤其是中枢神经进行修复是现代医学的一大挑战。基于生物活性的可降解材料的神经再生策略是颇有前景的愈合损伤神经，恢复神经功能的一种方法。据此本文设计研究了一系列具有神经活性的可降解材料，重点考察了其上不同的功能基团对神经相关细胞行为的影响，期望为神经再生提供新材料新思路。主要包括以下三个部分：
　　（1）聚癸二酸丙二醇酯[Poly(propylene sebacate),PPS]和聚癸二酰甘油二酯[Poly(sebacoyl diglyceride),PSeD]。我们设计了有生物相容性单元构建而成的可降解聚酯PPS和PSeD，二者具有类似的主链结构，结构主要的区别是PSeD有大量的羟基，而PPS没有，从而有利于考察羟基对细胞行为的调控。通过酯化缩聚反应及酸诱导环氧开环反应分别合成了PPS及PSeD。通过核磁、红外、凝胶渗透色谱（GPC）对聚合物结构进行了表征；通过热重分析（TGA）及差示扫描量热仪（DSC）对材料的热学性质进行了表征；通过拉伸试验，对材料的力学性质进行了表征；通过水的接触角试验对材料的亲水性进行了表征。然后研究了材料和视网膜祖细胞（RPCs）之间的相互作用。实验证明，PPS和PSeD均具有良好的细胞相容性，而主链上不含有羟基的PPS更有利于RPCs的增殖，主链上含有羟基的PSeD更有利于RPCs的分化。
　　（2）基于类乙酰胆碱功能基的聚癸二酰甘油酯-乙酰胆碱[（Poly(sebacoyl diglyceride)-Acetylcholine,PSeD-Ach）]。从PSeD出发通过氯乙酰氯对其侧链羟基的酯化，接着进行门秀金反应，在PSeD侧基上高效地接上了类乙酰胆碱功能基通过核磁、红外、GPC对聚合物结构进行了表征；通过TGA及DSC对材料的热学性质进行了表征；通过单次压缩和循环压缩试验，对材料的力学性质进行了表征；通过聚合物薄膜对水的接触角测定对材料的亲水性进行了表征；用zeta电势电位确认了其带正电性；进而考察其体外降解性能。接着研究了PSeD-Ach和一系列对照组（未改造的PSeD、PSeD为培养基材和培养液中添加乙酰胆碱的结合PSeD+Ach、同样具有季铵盐结构而无乙酰基的聚癸二酰甘油酯-丁基二甲胺[(Poly(sebacoyl diglyceride)-Butyldimethylamine,PSeD-B）]，体外神经组织培养的标准材料Laminin蛋白）和PC12细胞的相互作用。实验结果表明PSeD-Ach比PSeD+Ach具有更强的促进PC12细胞的增殖及促进神经突生长的能力。PSeD-Ach比PSeD-B组诱导神经生长的长度更长，证明类乙酰胆碱基中乙酰基对材料神经活性起着重要的作用。我们进一步在PSeD-Ach上培养了大鼠背根神经节组织（DRGs），实验结果表明PSeD-Ach有利于DRGs的粘附并促进了神经突触的生长。
　　这两部分主要介绍了一系列的可降解材料，包括通过直接酯化聚合得到的，酸诱导环氧开环反应得到的以及通过门秀金反应接枝进而得到的PSeD-Ach。在确认材料结构及其性能的基础上，主要研究了聚酯上不同官能团对细胞行为的影响。
　　（3）可降解季铵盐型聚阳离子是基于第二部分合成的基础上发展而来，设计合成了一种新的主链为聚酯的季铵盐型聚阳离子。聚阳离子在基因递送，生长因子缓释，抗菌等多种生物医学领域具有广泛的应用。本部分以1,2-双(氯乙酰氧基)乙烷和N,N,N',N'-四甲基-1,4-丁二胺为原料，通过门秀金（Menschutkin）反应，在室温下，一步法制备了一种主链季铵盐型的聚阳离子，通过核磁和红外光谱对其结构进行了表征，通过热失重分析对其热稳定性进行了研究，并对其在一系列溶剂中的溶解性进行了考察。有望在合成聚阳离子领域以及其在生物医药领域得到广泛的应用。

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第一章绪论

1.1 引言

1.2 用于神经修复的天然材料

1.3 用于神经修复的可降解合成材料

1.4 课题设计及意义

第二章PPS及PSeD的合成及表征

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果和讨论

2.4 本章小结

第三章PSeD-Ach的合成及表征

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第四章可降解主链季铵盐型聚阳离子的设计、制备和表征

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 结论

第五章全文总结

参考文献

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