生物可降解性与生物相容性温敏聚合物材料的合成及性能研究

The thermo-sensitive polymeric materials are now widely applied in the biomedicine field such as contolled drug reliese system, protein delivery, membrane seperation, tissue engineering and so on.Therefore, the excellent biodegradability and biocompatibility have been regarded as an inevitable requirement for the thermo-sensitive polymers. And also, the synthesis of the thermo-sensitive polymers with excellent biodegradability and biocompatibility has an important significance in the polymer science. In this study, via the combination of the controllability of thermo-sensitivity with good biodegradability and biocompatibility from amino acids/natural diacids, the intelligent polymers with excellent biodegradability, biocompatibility, and thermo-sensitivity is prepared by the direct polymerization of the newly-constructed monomers. The thermo-sensitivity was contolled via the change and modification of hydrophilic/hydrophobic subsituents in the homo-polymerizaion, combination and ratio of the different monomers in the co-polymerization. The biodegradability and biocompatibility of the titled polymer are dependent on the structure units from the bio-friendly amino acids and natural diacids. The focus of this study is centralized on finding a method to regulate the thermo-sensitivity, studying the biodegradability and biocompatibility of the polymeric matrerials, exploring the controlled drug reliese from the titled polymers, evaluating the drug activity. In a word, the aim of this study is to find an effective mothod to synthesize the thermo-sensitive polymeric materials with excellent biodegradability and biocompatibility in the direct polymerization of monomers.

温敏聚合物广泛应用于药物控制释放、蛋白输运、膜分离、组织工程等生物医学领域，因此，良好的生物降解性与相容性就成为温敏聚合物的必然要求，合成具备优异的生物降解性、生物相容性与温敏特性的聚合物材料具有重要的研究价值。本项目将温敏特性的可调行为与含有氨基酸/天然二酸结构单元聚合物的生物降解性、相容性有机结合，通过构建新型结构的单体，经聚合，直接合成兼备生物降解性、相容性、温敏性的智能材料。研究内容：以氨基酸/天然二酸为大分子链的构建基元，通过聚合中亲水/疏水性侧基的改变与适当修饰、不同单体的组合与含量控制，实现温敏性的调控；而生物友好的氨基酸/天然二酸单元则赋予温敏聚合物优异的生物降解性与相容性。着重探寻新型智能材料温敏特性的调控方法，考查其生物降解性与相容性，研究材料对药物的可控释放行为及药物的活性评价。通过本研究，找到一种合成兼备优异的生物降解性、生物相容性、温敏特性聚合物材料的有效新方法。

近年来，温敏性聚合物材料广泛应用于药物控制释放、生物分离、组织工程和免疫分析等生物医学领域，温敏性聚合物的合成、表征及其应用研究已成为高分子科学的热点之一。因此，良好的生物相容性与生物降解性是温敏聚合物的必然要求，也是材料在实际应用中对人体的安全保证。依据研究计划，本项目将温敏特性的可调行为与含有氨基酸/天然二酸结构单元聚合物的生物相容性、生物降解性有机结合，通过构建新型结构的单体，经聚合，直接合成同时具有生物相容性、生物降解性、温敏特性的智能材料。本研究能够从根本上避免温敏材料在通常改性中，温敏特性的降低或生物相容性与降解性的损失，突破常见温敏聚合物因较差的生物相容性与降解性所导致的实际应用限制。.具体研究内容包括：分别以赖氨酸、天冬氨酸、谷氨酸/酒石酸、苹果酸为大分子链的构建基元，通过聚合中亲水/疏水性侧基的改变与适当修饰、不同单体的组合与含量控制，实现了温敏特性的有效调控；氨基酸/天然二酸结构又赋予了温敏性聚合物材料优异的生物相容性与生物降解性。在本项目研究中，已成功制备出四类具有良好温敏特性和优异生物相容性的聚合物材料：3种聚（赖氨酸酯-二乙酰基酒石酸）、2种聚（N-烷基天冬氨酸-乙二醇）、3种聚（N-乙酰基谷氨酸-赖氨酸酯）以及2种聚（赖氨酸酯-己二酸）。作为温敏性聚合物材料的重要物理参数—临界溶解温度，实验测得上述四类聚合物材料的临界溶解温度分别为7–35℃（LCST）、1.5–37.6℃（UCST）、17.3-31.7℃（LCST）和0.5-33.7℃（LCST）。MTT法研究结果表明，上述四类材料均显示了良好的生物相容性，HeLa细胞的增值率分别达到了90-105%、90-100%、98-110%和98%-133%。显然，这些聚合物材料具有良好生物相容性以及温敏特性，在生物医学领域中具有了潜在的应用价值。.本项目研究中，进一步完善和凝练了温敏性聚合物材料的分子设计原则，将文献报道的定性描述转变为定量的计算表达，可有效减少聚合物材料制备中大量繁琐的合成工作，提高合成效率，为温敏性聚合物材料的设计、合成提供了有益的指导。另外，这种新型温敏聚合物的设计与合成为开发材料在生物医学领域的实际应用打下坚实的理论与实验基础。