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生物可降解聚乳酸类材料由于其良好的生物相容性及可降解性,在药物控释载体、组织工程支架材料等领域具有广泛的应用前景。但其较强的疏水性和缺乏功能基团等不足之处同时又限制了聚乳酸类材料的应用。在药物控释载体领域,其疏水性导致聚乳酸类材料对于亲水性药物的包封率较低。作为组织工程支架材料,其较强的疏水性导致细胞亲和性不好。无侧链功能基团使得聚乳酸类材料无法进行进一步的修饰,从而无法满足应用上的不同需求。为了解决聚乳酸在应用中遇到的问题,本文围绕改进聚乳酸材料的亲水性和可修饰性展开研究,共合成了3种新型功能基化的乳酸/苹果酸类共聚物材料。
以聚乙二醇单甲醚为大分子引发剂,辛酸亚锡为催化剂,通过DL-丙交酯(DLLA)与RS-苄氧羰基-β-苹果酸内酯(MABz)的开环聚合得到聚乙二醇单甲醚-b-聚(DL-丙交酯-co-RS-β-苄氧羰基苹果酸内酯)(MePEG-b-PLMABz)嵌段共聚物。该共聚物经过常温常压氢化反应后得到在疏水性嵌段中带有羧基功能基团的聚乙二醇单甲醚-b-聚(乳酸-co-RS-β-苹果酸)(MePEG-b-PLMA)共聚物。考察了温度、时间、引发剂用量等因素对该共聚反应的影响。通过透射电镜的观察发现还原前后嵌段共聚物所形成的纳米微球具有不同的形态,MePEG-b-PLMABz所形成的微球具有紧密结构,而带有侧羧基的嵌段共聚物MePEG-b-PLMA所形成的微球具有松散的溶胀结构。体外降解实验表明,共聚物中苹果酸含量越高,其降解速度越快。
在辛酸亚锡催化下,通过DLLA与RS-2-苄氧乙基羰基-β-苹果酸内酯(MABE)的开环配位聚合,得到了聚(DL-丙交酯-co-RS-2-苄氧乙基羰基-β-苹果酸内酯)(PLMABE)。该聚合物经Pd/C催化氢化后脱去苄基保护基团,从而得到具有侧羟基官能团的聚(DL-丙交酯-co-RS-2-羟乙基羰基-β-苹果酸内酯)(PLMAHE)。应用核磁、红外、GPC等表征方法对该共聚物的结构及分子量进行了详细的表征。同时,通过吸水率及水接触角实验对不同组成的PLMAHE共聚物的亲水性进行了表征,发现共聚物的亲水性随着共聚物中羟基含量的提高而增强,而共聚物中的羟基含量可以通过提高MABE的投料量来提高,因此,可以认为我们得到了一种亲水性可控的聚酯材料。我们还考察了PLMAHE材料的体外降解性能。共聚物的分子量随降解时间的延长而持续下降,然而在降解的前三周时间内,共聚物的组成及重量可保持恒定。选取黑人脐带血管内皮细胞株(ECV-304)作为研究对象,考察了PLMAHE共聚物的细胞粘附性及细胞在材料上的生长,发现聚合物中羟基含量为10%时具有最好的细胞粘附性,并且ECV-304内皮细胞在该材料上能够正常生长。
本文还讨论了一种表面具有羧基官能团的聚乳酸-g-聚(α,β-苹果酸)接枝共聚物纳米微球的制备,这种微球表面修饰靶向小分子后,有望用于靶向释药系统。所得聚乳酸-g-聚(α,β-苹果酸)接枝共聚物可在水溶液中自发的形成表面带有负电荷、粒径均一、稳定性高的纳米级微球。由动态激光光散射(DLS)的方法表征了微球的粒径大小及分布。