生物相容超分子聚合物的合成及其在磁共振造影剂的应用

超分子聚合物具有自组装性、应答性和再生性，逐渐成为高分子研究的热点之一。但由于超分子聚合物的功能应用开发一直没有突破性的进展而大大制约了超分子聚合物的发展。磁共振造影剂可提高磁共振的成像对比度。现临床所用的小分子造影剂要求较高的注射剂量，树状大分子造影剂代谢缓慢，都存在较高的生物毒性。本项目在前期工作的基础上，运用"活性"/可控聚合方法，系统合成生物相容的具有多种特定结构的主-客体超分子聚合物，并将其与树状大分子造影剂结合，制备系列新型超分子造影剂；通过控制客体竞争，实现对超分子造影剂分子尺寸的控制，使其兼具树状大分子造影剂成像效果好和小分子造影剂代谢快速的优点，实现了造影剂的高效、低毒。这为研究超分子聚合物中主-客体的相互作用，制备新型超分子聚合物提供了新的思路和方法，也为超分子聚合物在生物医药上的应用开辟了新的途径。

本项目以制备星型超分子聚合物为基础，探索其在生物医药工程、磁造影剂等领域的应用。课题组合成了多种基于聚酰胺-胺(PAMAM)树枝状大分子端基修饰的衍生物和相应的端基修饰线性大分子，设计了以环糊精/萘为组装官能团的超分子自主装体系。实验研究发现，在特定的主体与客体比例下，该超分子体系在水溶液中以核壳结构稳定存在。针对这一独特现象，我们以端基修饰β-环糊精(β-CD)的3代PAMAM树枝状大分子和修饰了萘基团的聚乙二醇(PEG)分子为研究对象，系统研究该组装体的形成机理和控制因素，并尝试将其应用于体外药物控释。课题组同时合成系列基于“活性”/可控聚合等技术制备的嵌段共聚物，并与α-环糊精(α-CD)嵌套，制备环境响应型超分子水凝胶，详细研究不同共聚物拓扑结构对共聚物的低临界溶解温度(LCST)及水凝胶的温度响应区间的调控，并初步应用于药物控释研究。该凝胶体系的构筑也为微凝胶的形成机理提供了很好的参考与启示。.　　大量的研究后我们取得了以下原创性成果：(1) 建立多种客体分子（萘乙酸，萘二酰胺等）对聚合物修饰的技术以及聚合物与β-CD（主体分子）接枝的方法，制备了多种PAMAM端基修饰的衍生物。(2) 详细研究一种以端基修饰β-CD的PAMAM的聚集体为核，聚乙二醇为壳的核壳结构微凝胶的制备条件，揭示了该类型微凝胶的形成机理与规律。该微凝胶在药物缓释、荧光探针、基因转染等领域具有很好的潜在应用价值。(3) 研究基于多种拓扑结构的环境响应性高分子、聚乙二醇链段与α-CD的超分子组装，制备系列具有环境响应性的超分子水凝胶，简化了温敏性水凝胶的制备工艺。(4) 研究超分子水凝胶在体外药物缓释领域的应用，并提出了一种简便的提高PNIPAM类水凝胶的温度响应区间的方法。