氨基酸是一种可再生资源,主要由生物质(淀粉、纤维素等)原料经水解后发酵来合成。我国氨基酸的产能和消耗量在全球均占有很大的比重,并且在逐年增加。据统计,2011年我国氨基酸总产量超过300万吨,其中谷氨酸及其盐产量达220万吨,占世界总产量的70％。随着发酵工艺的不断更新,氨基酸产业出现了蓬勃发展的新局面,同时也导致了严重的产能过剩现象。此外,氨基酸主要作为食品、医药和饲料添加剂,产品附加值较低。如何开发新的高附加值产品是氨基酸行业迫切需要解决的问题。研究以氨基酸为原料合成新型生物基高分子材料,不仅为氨基酸行业的发展和产业升级提供了新思路,也将减少对石油产品的依赖,意义重大。利用氨基酸单体可以通过溶液耦合法、固相合成法、氨基酸N-羧酸酐(NCA)开环聚合法等合成与蛋白质结构和性能相似的聚氨基酸。这类聚合物能够完全生物降解,具有低毒、生物相容性好、容易被机体吸收和代谢等优点。可以广泛应用于生产生活的多种领域,尤其是生物医药领域,像药物控释、组织工程、基因治疗等诸多方面。但是这几种方法都不适用于大量生产。本课题组以谷氨酸为原料,通过分子设计合成新的平台化合物谷氨酸二酮哌嗪(图1),利用谷氨酸第三官能团(γ-羧基)将谷氨酸二酮哌嗪作为双酸单体,优化聚合工艺制备性能优异的谷氨酸基聚酯酰胺和聚酰胺等高分子材料。[1]谷氨酸基聚合物材料具有完全生物降解、生物相容性好、可再生等优点。而且,谷氨酸基聚合物材料的性能可以通过改变二醇和二胺单体来调节。氨基酸基聚合物材料的发展在一定程度上减少了对石油基高分子材料的依赖,同时也有望促进氨基酸行业的产业升级。