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本文中,我们利用可逆加成-断裂链转移自由基(RAFT)聚合方法制备了α-端双醛基化的共聚物,基于可逆酰腙键构建了具有多重响应性的生物动态共价聚合物。在此基础上,通过酶催化反应制备了聚合物-蛋白质生物缀合物,对其性质进行了研究。 1.多重响应性生物动态共价聚合物的合成 (1)采用功能化RAFT链转移剂制备了一系列的α-双醛基化的共聚物P(DEGA-co-PEGA)-diCHO,通过调节两种单体的比例,将共聚物的LCST控制在27-35℃。 (2)通过可逆酰腙键将L-酪氨酰肼缀合到共聚物P(DEGA-co-PEGA)-diCHO的α-端基,得到氨基酸修饰的生物动态共价聚合物P(DEGA-co-PEGA)-dyn-Tyr。氨基酸的引入使P(DEGA-co-PEGA)-dyn-Tyr表现出温度/pH双重响应性。与P(DEGA-co-PEGA)-diCHO相比,P(DEGA-co-PEGA)-dyn-Tyr的LCST升高,并且具有pH依赖性。温度升高诱导P(DEGA-co-PEGA)-dyn-Tyr在水溶液中形成球形胶束,胶束粒径随着pH值的变化而改变。 (3)酰腙键的引入使P(DEGA-co-PEGA)-dyn-Tyr具有动态性能。在酸性较强的条件下,L-酪氨酰肼能够从聚合物上断裂并再次缀合,表现出可逆性。在体系中加入其它的肼化合物如2-肼吡啶(HP),P(DEGA-co-PEGA)-dyn-Tyr可以与HP进行了链交换反应,改变动态共价聚合物的结构组成,从而使其溶液行为发生变化。 (4)基于酪氨酸-点击反应(Tyrosine-Click Reaction),可以对P(DEGA-co-PEGA)-dyn-Tyr进行改性。在 pH8.0条件下,P(DEGA-co-PEGA)-dyn-Tyr与PTAD进行反应,不仅可以保留酰腙键,而且可以对聚合物的端基进行修饰。 2.环境响应性生物动态共价聚合物-蛋白质缀合物的合成及表征 (1)在辣根过氧化酶(HRP)的催化作用下,通过端基酪氨酸的氧化反应,生物动态共价聚合物P(DEGA-co-PEGA)-dyn-Tyr之间发生偶联,得到高分子量聚合物。室温下,偶联聚合物在水溶液中形成纳米粒子。在酸性环境中,偶联聚合物能发生断裂和链交换反应,表现出pH响应性及动态性。 (2)在HRP的催化作用下,P(DEGA-co-PEGA)-dyn-Tyr与BSA发生偶联反应,得到生物动态共价聚合物-蛋白质缀合物P(DEGA-co-PEGA)-dyn-Tyr-BSA。SDS-PAGE结果证明BSA成功与聚合物缀合,DLS和TEM结果表明得到的蛋白质缀合物具有温敏性。对硝基苯乙酸乙酯水解实验结果表明由于聚合物链的屏蔽作用,缀合后的BSA保持了80%的生物活性。 (3)研究了生物动态缀合物P(DEGA-co-PEGA)-dyn-Tyr-BSA中酰腙键的断裂性质。pH=3时,缀合物中的酰腙键完全断裂,SDS-PAGE结果中66-200kDa范围内谱带消失;pH=4和5时,缀合物中的酰腙键部分发生断裂,66-200kDa范围内谱带强度减弱。 (4)研究了P(DEGA-co-PEGA)-dyn-Tyr-BSA与HP之间的链交换反应,苯胺能够促进交换反应的进行。SDS-PAGE结果表明在其它肼化合物的存在下,通过链交换反应,BSA可以从生物动态共价聚合物-BSA缀合物中释放出来,从而说明基于生物动态共价聚合物构建的蛋白质缀合物具有动态性。