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生物高分子材料的发展关系到现代医学的进步,与人的身体健康和生命质量息息相关。随着高分子制备技术的重大突破,纳米尺度的高分子材料以其独特的生物医学性能,逐渐成为生物材料领域的研究热点。本论文采用多种高分子纳米材料的制备技术,包括链内交联法、自组装法、无皂乳液聚合法和表面接枝法,设计合成了多种尺度的高分子纳米材料(从超细纳米粒子到二维纳米层),并系统地评价了它们的生物医学性能。研究工作在高分子纳米材料的设计与合成、拓展其在生物医学领域的应用等方面具有积极的意义。主要研究内容如下: 1.单链聚合物P(HEMA-co-PDSEMA)超细纳米粒子的制备及药物控释性能研究 使用可简易制得的单体甲基丙烯酸吡啶二硫乙酯(PDSEMA),合成了无规共聚物P(HEMA-co-PDSEMA)。单分子链通过二硫键的自交联作用,在温和条件下形成粒径可控(7至11nm)、可被动靶向的单链聚合物纳米粒子(SCNPs)。考察了交联密度、聚合物分子量和初始浓度对形成SCNPs的影响。体外药物释放实验显示:由于二硫键的还原响应性,SCNPs在类似细胞内环境的还原条件下,响应性地释放总载药量的83.2%。同时,SCNPs的体外释药行为符合一级释放动力学模型(0.8929≤R2≤0.9904)。综上所述,所制备的SCNPs适用于被动靶向及还原响应性靶向的双重定位给药系统。 2.P(MMA-co-HEMA)-g-PNIPAAm胶束的制备及药物控释性能研究 设计了一种新型大分子链转移剂用于“grafting from”法合成双亲性接枝共聚物。合成的双亲性接枝共聚物[P(MMA-co-HEMA)-g-PNIPAAm]自组装形成粒径约为90nm的胶束。该尺度的纳米胶束易进入细胞,可用于增溶疏水性药物DOX并减少其毒副作用。体外实验研究了P(MMA-co-HEMA)-g-PNIPAAm胶束的温度响应性释放药物性能。胶束具有可逆的温度响应性,当温度为37℃时,胶束的累积释药量为52.4%。随温度升高,胶束的释药速率加快。胶束的体外释药行为符合一级释放动力学模型(0.9632≤R2≤0.9963),温度的升高(大于LCST)提高了药物扩散的速率。同时,体外细胞毒性和细胞摄取实验表明,胶束具有良好的生物相容性,且容易被细胞跨膜摄取。而通过负载DOX后,胶束对癌细胞的生长有较强的抑制作用。 3.PSA/Ag-NPs复合球的制备及抗菌性能研究 采用无皂乳液聚合技术合成的聚(苯乙烯-co-丙烯酸)(PSA)微球为基体,制备粒径可控(200至500nm)的PSA/Ag-NPs复合球,作为抗菌填料。PSA微球具有良好的单分散性,表面羧基能有效的将银粒子固定,是用于制备均一性银/聚合物抗菌填料的理想基体。通过抑菌圈、最小抑菌浓度、最小灭菌浓度和灭菌动力测试,研究了填料的抗菌性能。实验证实了PSA/Ag-NPs复合球对革兰氏阳性菌S.aureus和革兰氏阴性菌E.coli均有较强的抑制作用。 4.接枝QPMAMP二维纳米层的AAO-SiO2复合膜的制备及蛋白分离性能研究 在AAO-SiO2膜表面化学接枝季铵化的聚(N-甲基-3-吡啶甲基丙烯酰胺)(QPMAMP)分子刷,形成聚阳离子电解质的二维纳米层结构,作为新型离子交换膜材料。相比离子官能团,QPMAMP分子刷不但提供了更多的蛋白质结合位点,并且,通过改变自身构象可以有效的从分离组分中“捕获”目标蛋白。系统地研究了接枝QPMAMP的复合膜对白蛋白(OVA)的吸附性能,结果显示,膜的静态吸附容积为98.5mg/g膜,动态吸附容积为65.3mg/g膜。对比商业化的传统离子交换膜,复合膜对蛋白质的吸附容积有了显著的提高。接枝QPMAMP的复合膜对蛋白质的吸附符合Freundlich等温吸附,R2=0.9952。另外,QPMAMP接枝的复合膜作为强阴离子型离子交换膜,表现了高度的选择性和易于洗脱性能。