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聚羟基酸酯如聚乳酸(PLA),聚乙醇酸(PGA)和聚己内酯(PCI)等因其良好的生物相容性和可降解性在组织工程和药物缓释领域得到了广泛应用。但是这类材料因其亲水性差,缺乏可生物修饰的位点而存在一定的局限性。因此在对线性聚酯的改性是生物材料发展的一个重要方向。
对羟基酸聚酯的改性主要沿袭两条思路,一是在线性聚酯链段中引入亲水性链段如聚乙二醇(PEG)合成两亲性的嵌段共聚物,改变亲/疏水链段的比例或分子链的形态结构,通过分子组装得到物理交联水凝胶、核壳结构的胶束或囊泡。二是通过丙交酯、乙交酯或己内酯单体与含功能基团的内酯单体如吗啉二酮、苹果酸内酯单体等共聚,合成含侧氨基、羧基、羟基功能基团的共聚物,为进一步进行生物学修饰或连接药物分子提供位点。
论文采用mitsunobu反应,通过改进纯化方法首先成功合成出β-苄基苹果酸内酯(MflLBz)单体,并将文献报道的11%的产率提高到33%。在此基础上以甲氧基端羟基聚乙二醇(mPEG)为引发剂,辛酸亚锡为催化剂,引发MABz与ε-己内酯(ε-CL)开环共聚,得到mPEG-b-(PCL-r-PMABz)系列共聚物,通过催化加氢脱保护得到含侧羧基的mPEG-b-(PCL-r-PMLA)共聚物。采用NMR、IR、GPC对聚合物结构进行了确证,并通过DSC、X-ray以及DLS研究了nMABz/n-CL比例以及聚合物的分子量对共聚物组成、玻璃化转变温度、结晶性能以及在水介质中的胶束化行为的影响。
结果表明:mPEG成功引发MABz和CL开环共聚合,所得到的共聚物的分子量为较窄的单分布。在nmPFG/nMABZ+nCL比例一定时,nMABZ/n-CL的变化对共聚物分子量影响不明显;但共聚物中苹果酸苄酯单元的含量随着nMABz/nPCL的增加而增大,当nMAaz/nCL大于15/85时,共聚物中苹果酸苄酯单元随摩尔投料比的增加不明显。 DSC和X-ray实验结果显示:共聚物中苹果酸苄酯链段的引入使得其玻璃化转变温度升高,PCL链段的结晶度下降,rMABz/nCL含量越高,这种现象越明显。实验中发现,由于PEG链段的干扰,mPEG-b-PCL共聚物比PCL均聚物结晶温度有明显下降;mPEG5k-b-(PCL-r-PMLBz)nk共聚物中苹果酸苄酯链段的存在却使得PCL结晶温度上升,但结晶温度范围变宽且出现肩峰,这可能与相对较短的PCL链段比相对较长的PCL链段容易结晶有关。mPEG5k-b-(PCL-r-PMLBz)nk共聚物在较低温度出现冷结晶,与X-ray结果对比初步推测可能存在PEG的结晶。
NMR结果显示mPEG5k-b-(PCL-r-PMLA)共聚物中聚苹果酸含量为2.9%。脱保护后GPC测试聚合物数均分子量较脱保护前增加,二次升温DSC曲线显示,脱保护后共聚物的熔融温度上升,说明聚苹果酸链段侧链自由羧基可能形成了分子问氢键。
1H NMR证明嵌段共聚物在水溶液中自组装形成了以亲水链段PEG为壳,疏水链段PCL-r-PMABz为核的聚合物胶束。动态光散射结果显示,胶束的粒径在40~50 nm之间,胶束粒径主要与聚合物分子量有关,实验中并未发现苹果酸单元含量对胶束粒径的影响。脱保护后的嵌段共聚物胶束粒径小于脱保护前的聚合物胶柬,这与脱去了较大体积的苯环以及核内分子间存在氢键有关。上述实验证明mPEG5k-b-(PCL-r-PMLBz)nk试一种很有潜力的药物载体材料。