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聚氨基酸具有优异的生物相容性和可降解性,被广泛地应用于生物医学领域,如药物载体和组织工程等。氨基酸-N-羧酸酐(NCA)和N-硫代羧酸酐(NTA)是通过开环聚合(ROP)合成聚氨基酸的两类常见的环状单体。早期的研究发现,羟基具有亲核性,可以引发NCA单体聚合。因此带羟基的NCA单体在合成与聚合时需要保护羟基,聚合后需要脱保护。我们课题组最新研究发现,与NCA相比,NTA更为稳定,羟基不能引发其聚合。在本文中,我们首次合成了两种酚羟基未经保护的氨基酸NTA单体,即酪氨酸NTA(Tyr-NTA)和多巴NTA(DOPA-NTA),通过核磁分析、红外光谱分析等方法证明了 Tyr-NTA和DOPA-NTA的结构,并研究了两种单体的可控开环聚合。小分子伯胺能引发Tyr-NTA和DOPA-NTA均聚,其中聚氨基酸产物的链长可以通过单体/引发剂的投料比控制,聚合物结构通过NMR、MALDI-ToF质谱分析等方法得以明确表征。我们确证了酚羟基不会引发NTA开环聚合。在此之前,从未见直接合成侧链带有酚羟基的聚氨基酸的报道,本文的工作为带酚羟基的氨基酸聚合物合成提供了无需保护的新方法。我们设计并合成了一类新型含儿茶酚结构的两亲性嵌段聚氨基酸:聚多巴-b-聚肌氨酸(PDOPA-b-PSar),利用侧链酚羟基与Fe3+的强结合力螯合Fe3+,在水中自组装制备得到新型螯合Fe3+的聚氨基酸胶束。在胶束化过程中,亲水段PSar与疏水段PDOPA组成不同的共聚物都能稳定螯合Fe3+,达到不同Fe3+质量分数的系列Fe3+@PDOPA-b-PSar胶束,粒径在10-50 nm。体外研究表明,该螯合Fe3+的纳米胶束具有较高的纵向弛豫率(r1 = 5.6mM-1s-1),比临床使用的乱试剂的弛豫效果略高。进一步的小鼠体内磁共振成像实验证明了螯合Fe3+的聚氨基酸探针具有明显的血管成像效果,在小鼠体内循环时间可达150min。我们还在兔子体内成功实现了磁共振血管造影,通过技术处理得到静脉和动脉的三维图像。生物毒性实验证明螯合Fe3+的聚氨基酸探针没有细胞毒性。由两亲性聚氨基酸PDOPA-b-PSar制备得到的含Fe3+探针有望在诊断影像学上取代传统Gd3+造影剂,成为新型高效无毒的无钆MRI造影剂。