功能化氮取代聚氨基酸的设计合成与性质研究

N-Substituted polypeptides, an emerging class of biodegradable polymer, have a number of unique properties that bridge the material gap between proteins and bulk polymers. Similar to proteins, N-substituted polypeptides exhibit excellent biocompatibility and potent biological activities. Simultaneously, they demonstrate good solubility in many common solvents and accessible thermal processability. These features make them promising candidates in nanomaterials and biomedical science. Current research on N-substituted polypeptides mainly focuses on N-methyl polypeptides and N-alkyl polypeptoids. The study on functional N-substituted polypeptides is rare. In this program, we propose to design and synthesize new functional amino acids monomers containing different N-substituted units using natural amino acids as starting materials. Then, various N-substituted polypeptides with controllable performance will be prepared from these new monomers by ring opening polymerization of N-substituted N-carboxyanhydrides (NNCA). The relationship of structure and property will be systematically investigated. The stimuli-responsive and antimicrobial properties on N-substituted polypeptides will be further explored.

氮取代聚氨基酸高分子材料是一类新型的可降解高分子，既具有蛋白质分子良好的生物相容性和生物活性又具有传统高分子材料良好的溶解性和加工性能，在生物医用、纳米材料等领域有着潜在的应用前景。目前，氮取代聚氨基酸的研究主要局限于氮甲基化的聚氨基酸和氮烷基化的聚类肽，对功能化的氮取代聚氨基酸研究得很少。本项目拟以天然氨基酸为原料，从单体结构的设计入手，采用活性氮取代N-羰基环内酸酐（NNCA）开环聚合的方法合成侧基官能团结构多样、性能可控的功能化氮取代聚氨基酸高分子材料。同时系统的研究氮取代聚氨基酸高分子结构与性能之间的关系，探索其在刺激响应性和抗菌材料方面的应用。

氮取代聚氨基酸高分子材料是一类新型的可降解高分子，既具有蛋白质分子良好的生物相容性和生物活性又具有传统高分子材料良好的溶解性和加工性能，在生物医用、纳米材料等领域有着潜在的应用前景。目前，氮取代聚氨基酸的研究主要局限于氮甲基化的聚氨基酸和氮烷基化的聚类肽，对功能化的氮取代聚氨基酸研究得很少。本项目以天然氨基酸为原料，从单体结构的设计入手，选择疏水性、空间位阻不同的甘氨酸、丙氨酸、亮氨酸和天冬氨酸作为研究对象，发展了氮取代氨基酸合成方法，得到了系列不同结构的新型氮取代氨基酸单体。采用活性氮取代N-羰基环内酸酐（NNCA）开环聚合的方法合成侧基官能团结构多样、性能可控的功能化氮取代聚氨基酸材料。研究了氮取代聚氨基酸材料的热力学和二级结构等性质，在此基础上进一步制备了智能响应性的氮取代聚氨基酸材料。本项目的开展为功能化氮取代氨基酸的合成提供了新思路，丰富了类肽单体的种类，为新材料的制备和应用奠定了实验基础。上述研究成果在Biomacromolecules、Polym. Chem.、Eur. Polym. J.等杂志上发表SCI论文6篇，专著1篇，申请国家发明专利1项，PCT专利1项。