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糖是生命的基础分子之一,在一些关键的生命活动,如细胞间信号传递、分子识别、免疫反应及抗原-宿主相互作用等方面,扮演至关重要的角色。研究表明,许多疾病与糖的非正常合成相关。受结构复杂、分离困难等因素的影响,高纯度具有明确结构的天然糖不易获得,限制研究人员深入理解糖在生命活动中发挥的作用。含糖聚合物由人工合成,与天然糖具有相似的性质,是一种理想的天然糖替代物。含糖聚合物与蛋白质的相互作用受分子量、组成、结构等因素影响,因此需要开发合适的方法,用于特定结构的含糖聚合物的合成,并通过共价或非共价的方式将含糖聚合物修饰到材料表面,为糖与蛋白质、细胞的相互作用研究提供良好的平台。然而,现有的糖修饰表面制备方法常存在表面组成调节困难、部分材料表面可结合位点少导致接枝不易等问题,有必要开发新的糖修饰表面制备方法。基于以上原因,本论文主要着眼于含糖聚合物的合成及基于含糖聚合物的材料表面改性方法研究,并对相关聚合物、表面进行性能研究。本论文的具体工作包括以下三部分:(1)通过引发剂结构的设计,我们将Cu调控的活性自由基聚合方法用于丙烯酰-D-(+)-葡萄糖胺(AGA)单体的聚合,并研究了具有不同结构的含糖聚合物与凝集素的相互作用。该聚合体系具有一级反应动力学,凝胶渗透色谱(GPC)测试结果表明,该方法消除了星形拓扑结构的含糖聚合物合成中常出现的双分子偶联现象,提高了含糖聚合物结构的规整性。研究中发现,该体系也可在不除氧的条件下聚合。浊度实验及石英晶体微天平(QCM)结果表明,相较于线形含糖聚合物,星形含糖聚合物,尤其是中等分子量的星形含糖聚合物,具有更高的与伴刀豆蛋白(Con A)特异性结合的能力。(2)受“活性单元重组”概念的启发,我们将糖胺聚糖类似物的共聚物结构进一步重组,分别合成端巯基化糖均聚物、磺酸均聚物,通过金-硫(Au-S)配位作用,以混合自组装的方式修饰到Au表面,制得功能化的表面。该混合自组装的方法无需繁琐地制备不同组成的共聚物,仅需简单改变浸泡溶液中两种均聚物的浓度,即可实现不同组成功能表面的制备。QCM测试表明,当溶液中聚(甲基丙烯酰-D-(+)-葡萄糖胺)(PMAG)与聚苯乙烯磺酸钠(PSS)的摩尔比为1.5:1时,制得的样品对功能性蛋白-碱性成纤维生长因子(bFGF)具有最高的吸附能力,显著高于其它组成表面的吸附量。(3)微凝胶粒子介导的含糖聚合物改性表面的制备及性能研究。首先,我们合成含N-异丙基丙烯酰胺、1-乙烯基咪唑的无规共聚物(PNV),利用二溴交联剂长度与临界成胶温度的关系,探究聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)链间距随温度的变化关系,并基于该关系,建立基于改变交联剂长度或交联度的两种微凝胶粒径精准调控机制。进一步地,筛选出成膜效果最佳的粒子粒径。通过简单沉积的方式在基材表面制备再季铵化的PNV微凝胶粒子膜(QPMF)。含磺酸钠基团的表面活性剂溶液浸泡结果表明该粒子膜具有很好的稳定性。而且,该类表面活性剂分子通过静电相互作用可吸附在粒子膜表面。七天浸泡释放实验中,分子总释放率不高于3%,说明通过静电相互作用将分子修饰到QPMF表面的方法可靠。而后巧妙地利用静电相互作用,将带负电的聚(苯乙烯磺酸钠-co-甲基丙烯酰-D-(+)-葡萄糖胺)(P(SS-co-MAG))复合到微凝胶粒子膜表面,实现材料表面的糖改性。细胞相容性及抗菌测试结果表明,P(SS-co-MAG)的复合可显著改善含季氮阳离子的微凝胶膜的细胞相容性,但未降低微凝胶粒子膜的杀菌效率。该方法规避了常规改性方法需对材料表面进行的复杂的活化处理的步骤,可在表面引入大量可结合位点,降低了改性的难度。另一方面,微凝胶粒子膜的微观拓扑结构可使材料表面具有更高的比表面积,提高单位空间内活性糖单元的数量,利于糖单元功能的充分发挥。