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(高分子化學(xué)與物理專業(yè)論文)含糖鏈兩親性脂肪族聚酯衍生物的研究.pdf.pdf 免費(fèi)下載
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k e yw o r d s :a l i p h a t i cp o l y e s t e r s ;p o l y ( e - c p r o l a c t o n e ) ;d e x t r a n ;a m p h i p h i l i cb l o c kc o p o l y m e r ; s t a rs h a p ep o l y m e r ;, m i c e l l e ;u n i m o l e c u l a rm i c e l l e ;l - p h e n y l a l a n i n e ;c o m p l e x ; p o l y i o n ;d g l u c o n i ca c i d d l a c t o n e ;p o l y c o n d e n s a t i o n 關(guān)鍵詞:脂肪族聚酯:聚忙己內(nèi)酯) ;葡聚糖;兩親性嵌段聚合物:星形聚合物;膠束;單 分子膠束;l 苯丙氨酸;復(fù)合物;離子聚合物;葡萄糖酸內(nèi)酯;縮聚反應(yīng) a b s t r a c t b i o d e g r a d a b l ea l i p h a t i cp o l y e s t e r sh a v eb e e ni n t e n s i v e l ys t u d i e da n dw i d e l yu s e di n b i o m e d i c a la p p l i c a t i o n s , i n c l u d i n gs u t u r e s ,i m p l a n t sf o rb o n ef i x a t i o n , s c a f f o l d si nt i s s u e e n g i n e e r i n g , a n dc a r r i e r si nd m gd e l i v e r y , e t c ih o w e v e r , h y d r o p h o b i c i t ya n dl a c ko f f u n c t i o n a l g r o u p s t ow h i c hb i o a c t i v em o l e c u l e s ( d m g s , r e c o g n i t i o na g e n t s , a d h e s i o n p r o m o t e r s o rp r o b e s ) c a nb ec o v a l e n t l ya t t a c h e da 把t h eo m i f c e so fo c c a s i o m ls h o r t c o m i n g s f o rs o m ea p p l i c a t i o n s i nc o n t r a s t ,n a t u r a l l y - o c c u r r i n gs a c c h a r i d c so rp o l y s a c c h a r i d e s h a v em a n ya c t i v ef u n c t i o n a lg r o u p sa n dg o o dh y d m p h i l i e i t y , b i o e o m p a t i b i l i t ya n d b i o d e g r a d a b i l i t y i nt h i sp a p e r , as e r i e so fa m p h i p h i l i ea l i p h a t i cp o l y e s t e r sc o n t a i n e d s a c c h a r i d es e g m e n t sw c n gs y n t h e s i z e da n de h a r a c t g t i z c d i nc h a p t e rl ,a l la m p h i p h i l i c 剛“e - c a p m l a c t o n c ) - b - d e x t r a nb l o c ke o p o l y m e = rw 勰 s y n t h e s i z e db ym i c h e a la d d i t i o nb c “c c c na m i n oe n d e dd c x t r a n ( d c x t t a n - n h 9a n da c r y l a t e e n d e dp o l y ( g - c a p r o l a c t o m x p c l - c h = c h 2 ) t h ed e x t m a - n i - 1 2w a sp r e p a r e db yt h er e a c t i o no f e t h y ld i a m i n ea n dd c x t m a t h es y n t h e s i so f p c i , - c h = c h z w a sc a r r i e do u tb yt h er e a c t i o no f t h eh y d r o x y lt e r m i n a t e dp o l y ( 占c , a p r o l a c t o n c ) w i t ha c l y t o y lc h l o r i d e t h es t r u c t u r eo ft h e c o p o l y m c r sw 鵝e h a r a c t g i i z e db y 。h - n m l lt h em i e d l i z a t i o ni na q u e o u ss o l u t i o nw a ss t u d i e d b yt r a n s m i s s i o ne l e c t r o nm i c r o s c o p yf f e m ) , o h , n a m i cl i g h ts c a t t e r i n gt e c h n i q u e ( o l s ) a n d p y r c n ef l u o r e s c e = l e ea b s o q 正o nt e c h n i q u e t h i si st h ef i r s tw o r ko fp r e p a r i n gp o l y s a c c h a r i d e b l o c kc o p o l y m e a i nc h a l 炳2 an o v ds t a r s h a p ea m p h i p h i l i cc o p o l y m e r ( s p c l - d c x t r a n ) w i t ht h e d i p c n t a c r y t l 竹i t o lc o r e , t h ch y d # o b i cp o l y ( 自c 印f d i 扯曬動(dòng)c i ) i n n c fb l o c ka r m , a n dt k b 曲f o 燦d c m r a no u t e rb l o c k 鋤w a ss y n t h e s i z e db yt h r e cs t e p s f 婦d y , t h er i l 塢一0 珥舶蛔 p o l y m c r i z a t i o no fr 糾:a p r o l a c t o n c ( 覦) i n i t i a t e db yt i md i p c a t t a c r y t h r i t o l o d 嗍t h es t a r s h a p ep c l ( s p c l - o i o s e c o n d l y , t h es p c l - o hr e a c 拄w i t ha e r y l o y ic h l o r i d et og e ts t a r s h a p e dp c lw i t ht h ea c l y l a t ce n dg r o u p ( s p o - c h = c h 2 ) f i n a l l y , t h ea m i n oe n d e dd e x w a n i sa t t a c h e dt ot h cs p c l - c h 一2 i - 1 2t e m l i m mb yt h am i c h c a la d d i t i o n 豫妣m c h a r a c t e r i z a t i o nw i t h hh m i lg p ca n dd e m e n ta n a l y s i sc o n f i r m 。dt h es t r u c t u r eo ft h , s p c l - d e x t r a n m i c e l l i z a t i o no ft h es p c l - d e x t r a ni n 粼l l l 鯽盥s o l u t i o n sw a gi n v e s t i g a t e db y d l s t h er e s u l t ss h o wt h a tt h es i z ed i s t r i b u t i o no ft h em i c e l l e si sr e l a t e dt ot h ec o n c e n t r a t i o n o ft h es p c l - d e x t r a ni na q u e o u sm e d i u n t lt h es a l t p ha n dt e m p e r a t u r eh a v en oo b v i o u s i n f l u e n c e so i lt h er ho f t h em i c e l l e t h i ss p c l - d e x t r a nw i l lp o s s i b l ye s t a b l i s hau s e f u ls t a r t i n g p o i n tf o r u s i n g t h e p o l y s a c c h a r i d e t os y n t h e s i s t h e s t a r s h a p e a m p h i p h i l i c p o l y m e r i nc h a p t e r3 ,t h ed e x t r a nd e r i v a t i v e sw i t hl - p h e n y l a l a n i n es i d eg r o u p s ( d e x - p h e ) w e r e s y n t h e s i z e d ,t h es t r u c t u r e ,s u b s t i t u e n td e g r e e ( s d ) a n dm o l e c u l a rw e i g h to fd e x p h ew e r e i n v e s t i g a t e db y h n m r ,e l e m e n ta n a l y s i sa n dg e lp e r m e a t i o nc h r o m a t o g r a p h y ( g p c ) , r e s p e c t i v e l y t h ep o l y i o nc o m p l e xp a n i c l e sw e r eo b t a i n e db yd r o p p i n gw a t e rt ot h es o l u t i o n o f d e x - p h ew i t ht h ec a r h o x y le n d e dp o l y ( z - c a p r o l a c t o n e ) ( p c l - c o o h ) i nd i m e t h y ls u l f o x i d e ( d m s o ) t h es t a b i l i t yo ft h ep o l y i o nc o m p l e xp a r t i c l e sw a sk e p tb yt h ec o o p e r a t i o no f h y d r o p h o b i ci n t e r a c t i o na n de l e c t r o s t a t i ci n t e r a c t i o nb e t w e e nt h el - p h e n y l a l a n i n es i d eg r o u p s i nd e x - p h ea n dp c l c o o h t h e s h a p eo f t h ed r yp a r t i c l e sw a ss h o w e db yt e m t h ea v e r a g e e f f e c t i v eh y d r o d y n a m i cr a d i u s 陬) a n dt h es i z ed i s t r i b u t i o no ft h ep a r t i c l e si na q u e o u s s o l u t i o nw e , r em e a m r c d b yd l s t h ec h a r g eo nt h ec o m p l e xp a r t i c l es u r f a c ew a sd e t e r m i n e d b yz e t a - p o t e n t i a ln a e a m a e l n c n t s t h ep a r t i c l e sc o m b i n es e v e r a lk e ys m l e t u r a lf e a t u r e ss u c h 勰 h y d r o p h o b i ci o n i ce e s , ah y d r o p h i l i es h e l l ,n a n o s c a l es i z e ,t h es a f e t ya n db i o c o m p a t i b i l i t y t h i sp o l y i o nc o m p l e x p a r t i c l e sh a v et h ep o t e n t i a la p p l i c a t i o n si np h a r m a c e u t i c a lf i e l d s i nc h e e r4 an o v e lb i o d e g r a d a b l ep o l y e s t e rc o n t a i n e dg l t l c o s cu n i t sw a sp f c p a r e db ya t h r e e - s t e pl e a g t i o nf r o md - g l u c o n i ca c i d - d - l a c t o n e ( g ) a n dm a l e i ea n h y d r i d e f i r s t l y , t h e 4 , 6 - b y d r o x y lg r o u p so f d - g l u c o n i ca c i d - d - l a c t o n ew a sp r o l c c t e dw i t h2 , 2 - d i m e t h o x yp r o p a n e a ( d m p ) t oo b t a i n4 , 6 - o - i s c g r o p y l i d e n eg l u c o n o l a c t o n e ( p o ) s e c o n d l y , t h er e s i d u a lt w o h y d r o x y lg r o u p si np gr e a c t e dw i t hm a l c i ca n h y d r i d eb yt h ep o l y c o n d a m a t i o n 陽a c t i t o p r o d , 聰t h ei n t e r m e d i a t ep o l y ( 4 ,腳o w l i d c n eg l u c o n o l a c t o 僻m a l e i c ) ( p p ( 孫1 ) f i n a l l y , t h e i s o p r o p y u d a n cg r o u pw a sr e m o v e df r o mt h ep p g mt o g e tt h e 咖 ( g l u e o n o l a c t o n e - m a l e i cd i e s t 哪f l ,g m ) t h ep r o d u c t sw c l ec h 獅槐婦蝴b yg p c ,1 hn m f t i ra n dd s c t h ep i 鋁眈c eo ff r e eh y d r o x y la n dd o u b l eb o n dg r o u p si nt h ep g mw o u l d p r o v i d et h ep o s s i b i l i t yf o rc h e m i c a lm o d i f i c a t i o no ft h ep o l y m e rc h a i na n dc o u p l i n g b i o l o g i c a l l ya c t i v em o l e c u l e s , w h i c ha 叩a n 出t h eg r o u po fk n o w nb i o m e d i c a lp o l y e s t e r s c a n d i d a t e s 摘要 生物可降解脂肪族聚酯在手術(shù)縫合線、骨釘,組織工程支架和藥物載體等生 物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用。今年束,在脂肪族聚酯中引入親水忭鏈段及可與藥 物、靶向性配體,生物探針等反應(yīng)的活性位點(diǎn)成為生物醫(yī)川離分子材料研究的蘑 點(diǎn)。塘及多糖的分子結(jié)構(gòu)中含有多個(gè)活性羥基并具有優(yōu)良的親水性、良好的生物 相容性和生物可降解性。本文合成了一系列含糖鏈的兩親性脂肪族聚酯并采用多 種分析方法對聚合物的結(jié)構(gòu)及性能進(jìn)行了表征。 第一章報(bào)道了一種新型天然多籍一脂肪族聚酯兩嵌段聚合物的合成方法。即 利用7 - 胺與葡聚糖反應(yīng)得到帶有端氨基的葡聚糖( d e x t r a n n 心) ,端羥基聚臼一 己內(nèi)酯) 與丙烯酰氯反應(yīng)得到帶有丙烯酸酯端基的聚( r 己內(nèi)酯) ( p c l - c h = c 心) 然后通過d e x t r a n - n h z 與p c l - c h 也問的m i c h e a l 加成反應(yīng)合成了聚( r 己內(nèi) 酯) - b - 葡聚糖兩嵌段聚合物。通過1 h - n m r 表征了聚合物的結(jié)構(gòu),動(dòng)念光散射和透 射電鏡表征了聚合物在水溶液中的膠束化行為。 第二章合成了以雙季戊四醇為核,疏水性聚( 礦己內(nèi)酯) 為內(nèi)臂,親水性葡聚糖 為外臂的星形兩親性共聚物。其反應(yīng)過程分為三步:首先以雙季戊四醇為引發(fā)劑 引發(fā)r 己內(nèi)酯的開環(huán)聚合反應(yīng)得到帶有端羥基的聚( r 己內(nèi)酯) 星形聚合物 ( s p c l 刪) 第二步通過s p c l - o h 與丙烯酰氯反應(yīng)得到帶有丙烯酸酯端基的聚( r 己內(nèi)酯) 星形聚合物( s p c l 刪:c h 2 ) 。最后通過s p c l - c h = c h :與端氨基葡聚糖之間的 的m i c h e a l 加成反應(yīng)合成了聚( f 己內(nèi)酯) 一b 一葡聚糖星形嵌段聚合物 ( s p c l - d e x t r a n ) 通過核磁共振氫譜,凝膠滲透色譜、元素分析等方法表征了聚 合物的結(jié)構(gòu)利用動(dòng)態(tài)光散射的方法研究了該聚合物在水溶液中的膠束化行為, 結(jié)果表明:所形成膠束的粒徑及粒徑分布與聚合物的濃度相關(guān):赫、p 值、溫度 等對膠束的有效粒徑影響較小。s p c l d e x t r a n 對天然多糖為親水性鏈段的星形兩 嵌段聚合物研究進(jìn)行了有益的嘗試。 在第i 章中,合成了一系列帶有i 。一苯丙氨酸側(cè)鏈的葡聚糖( d e x p h e ) ,通過核 磁振氫鑿、凝膠滲透色譜、元素分析等測定了其分子量雇| 取代度。將水滴入 d e x p h e 和帶有端羧基的聚( r 己內(nèi)酯) ( p c l - c o o h ) 的二甲基亞砜溶液時(shí),通過 d e x p h e 上苯丙氨酸伽基與p c l - c o o b 之f b j 的疏水相互作用及電荷相互作用,得到 了聚離子復(fù)合物納米粒子。通過透射電鏡測定了該復(fù)合物納米粒子的形念。動(dòng)念 光教射測定了粒子的有效粒徑及粒徑分布。z e t a - 電位儀測定了粒子的表面電荷 由于該粒子具有離子化疏水性內(nèi)核、親水性的外殼以及良好的生物相容性,有望 應(yīng)用于藥物載體 第四章中利用葡萄糖酸內(nèi)酯和順丁烯二酸酐為主要原料通過三步反應(yīng)合成了 含有葡萄糖鏈段的脂肪族聚酯。其過程是:第一通過2 ,2 一二甲氧基丙烷保護(hù)葡萄 糖酸內(nèi)酯上的4 位和6 位羥基得到4 ,6 - 氧一異丙叉葡萄糖酸內(nèi)酯( e 6 ) ;其次利用p 1 g 上剩余的兩個(gè)羥基與順丁烯二酸酐進(jìn)行縮聚,得到了4 ,6 - 氧一異丙叉葡萄糖酸內(nèi) 酯一順丁烯二酸酐共聚物( p p o m ) :最后p p g m 脫去異丙叉保護(hù)基得到葡萄糖酸內(nèi)酯一 順丁烯二酸酐共聚物( p o u ) 通過磁共振氫譜、凝膠滲透色譜、紅外光譜,示差 掃描量熱等分析方法對所得聚合物進(jìn)行了表征由于含有大量羥基及雙鍵官能 團(tuán),p g m 是一種能夠進(jìn)行功能化修飾的新型脂肪族聚酯。 c h a p t e r 1 s y n t h e s i so fp o l y ( 8 - c a p r o l a c t o n e ) - 知d e x t r a nc o p o l y m e r s a n dm i c e l l i z a t i o nb e h a v i o ri na q u e o u ss o l u t i o n i n t r o d u c t i o n a m p h i p h i l i cb l o c kc o p o l y m e r sa n dt h e i rs e l f - a s s e m b l yi na q u e o u ss o l u t i o na 托 c u r r e n t l yat o p i co fg r e a ti n t e r e s tf i - 9 1 i ti sm a i n l ym o t i v a t e db yt h e i ra t t r a c t i v e a p p l i c a t i o n st ov 撕郵r e s e a r c ha g e a gs u c ha sd e t e r g e n t s s u r f a c ec o a t i n g , o i lr e c o v e r y , d r u gd e l i v e r yc a r r i e rt e c h n o l o g ya n dn a n o t c c l m o l o g y i np a r t i c u l a r , v a r i o u sb l o c k c o p o l y m e r sc o n s i s t i n go fp o l y ( e t h y l e n eg l y c 0 1 ) ( p e g ) a n db i o d e g r a d a b l ep o l y e s t e r s s u c ha sp o l y ( l - l a c t i ca e i d ) ( p l l a ) ,p o l “g l y c o l i ca c i d ) ( p g a ) ,o rt h e i rc o p o l y e s t e r s ( p l g a ) h a v eb e e np r e p a r e d , a n dt h e i rs e l f - a s s e m b l e dm i c d l e sh a v ef o u n dv e r y i m p o r t a n t 嘲i nt h eb i o m e d i c a lm a t e r i a l sf i e l a t 。舡h(huán) o w e v e r , o n ed r a w b a c ko f t h e s ep e g - b a s e db l o c kc o p o l y m e r si st h ea b s e n c eo fr c a c t i v o g r o u p sa t t h e i r m o l e c u l a rc h a i n s , w h i c hl i m i t sf u r t h e rm o d i f i c a t i o no rl i g a n dc o u p l i n g i nc o n t r a s t , n a t u r a l l y - o c c m r i n gp o l y s a e c h a r i d c sw i t hg o o dh y d r o p h i l i e i t y , b i o c o m p a t i b i l i t ya n d b i o d e g r a d a b i l i t ys e 鋤t ob ea t t r a c t i v ea l t e r n a t i v e st op e gh y d r o p h i l i cs e g m e n t sf o r d e s i g n i n ga m p h i p h i l i cb l o c kc o p o l y m e r s u pt or o w , h o w e v e r , o n l yaf e wo fs t u d i e s h a v ed e a l tw i t hp o l y s a c c h a r i d e - b a s e db l o c kc o p o l y m e r s f o re x a m p l e , a l d y o s h ic ta 1 i 習(xí)o b t a i n 。dt h eb l o c ke o p o l y m c r so fp o i y ( 劬y l eo 】【i d e ) a n dm n y l o s cb y 砸 e n z y m a t i cr e a c t i o n ;l o o s 1 1 6 1p r e p a r e dt h e l i n e a rb l o c kc o p o l y m e r so f p o l y s t y r e n ea n d p o l y s a o c h a f i d eb yab l o c ks y n t h e s i sm c m d 正a n di n v e s t i g a t e dt h e i ri n t e r f a e i a l b e h a v i o r , v e r yr e c e n t l y , y a n ge ia 1 【l 刀r e p o r t e do nt h es y n t h e s i so fd i b l o c k c o p o l y m e r sc o n s i s t i n go f h y a l u r o n a na n dp o l y ( 2 - e t h y l - 2 - o x a z o l i n e ) , ap s e u d o p e p t i d c b l o c k ;k a m i t a k a h a r a 1 s l r e p o r t e do nt h ep r e p a r a t i o no f d i b l o c kc o p o l y m e r sc o n s i s t i n g o f c e l l u l o s ea n dah y d r o p h o b i cp a r t , a z i d o a l k y lc a r b o x y l i ca c i d t oo l k n o w l e d g e , h o w e v e r , t h e r ei sn oi n f o r m a t i o na v a i l a b l eo nt h ea m p h i p h i l i cb l o c kc o p o l y m e r s c o n s i s t i n go f ap o l y s a e c h a r i d es e g m e n ta n dab i o d e g r a d a b l ep o l y e s t e rs e g m e n t i n c h a p t e ri ,w er e p o r t e dt h ef i r s ts y n t h e s i so fat o t a l l yb i o d e g r a d a b l e a m p h i p h i l i eb l o c kc o p o l y m e rb a s e do i lt h ec o m b i n a t i o no fan a t u r ep o l y s a c c h a r i d e ( d e x t r a n ) w i t has y n t h e t i ca l i p h a t i ep o l y e s t e r ( p o l y e a p r o l a c t o n e ) a n di t sm i c e l l a r c h a r a c t e r i s t i c si n a q u e o u ss o l u t i o n i no r d e rt oo b t a i ns u c hm a t e r i a l s ,t h e p o l y c a p r o l a c t o n ee n d c a p p e dw i t ht h ea c r y l o y lg r o u pa n dt h ea m i n o - f u n c t i o n a l i z e d d e x t r a nw e r ep r e p a r e d ,r e s p e c t i v e l y , a n dt h es u b s e q u e n tc o u p l i n gr e a c t i o nw a sc a r r i e d o u t e x p e r i m e n t m a t e r i a h d e x t r a nf r o ml e u c o n o s t o cm e s e n t e r o i d e sw a so b t a i n e df r o mf l u k a , a n di t s n u m b e ra v e r a g em o l e c u l a rw e i g h t s ( 蚴w 鵲d e t e r m i n e dt ob e3 7 0 0g t o o lb yg p c e - c a p r o l a c t o n e ( c l ) w a sp u r c h a s e df r o ms i g m a ( s t l o u i s ,m o ) b e f o r et h eu ,i t w a sd “e do v e rc a l l 2f o r2 4ha n dd i s t i l l e d s o d i t m ae y a n o b o r o h y d r i d ew a sp u r c h a s e d f r o ma c r o s a l lo t h e rr e a g e n t sw e r ea n a l y t i c a lg r a d ea n du s e da sr e c e i v e d p r e p a r a t i o no f p o l y m p r o t s c t o u ee n d - c a p p e dw i t ha e r y l o y lg r o u p t h ep o l y c a p r e l a c t o n ee n d - c a p p e dw i t ht h ea c r y l a t ee n d e dg r o u po p r o d u c t 舢w a s s y n t h e s z e da c c o r d i n gt os c h e a 1 a tf a s t , t h ep c l b 蝕p l t 0 i w i t hh y d o x y le n d - g r o u p o c l - o h ) w a so b t a i n e db yt h er i n go l , e l a i n gp o l y m e r i z a t i o no fe - e a p m l a e t o n e ( e - c l ) i nt h e p r e s e n c eo fn - t , u t 礬a l c o h 0 1 f o rt b i sp u r p o s e , 2 0gc l , 0 5gn - b 啊ta l c o h o la n d0 0 5g s t a m m u so c t a n o a t ew e r ep u ti n t oa na m p o u l ew i t hm a g n e t i cs t i r r 酉c o n n e c t e dt ot h e v a c u u m a tl i n e , a n dt h ep o l y m e r i z a t i o n sw 骶c a r r i e do l l tu n d e ra ra t m o s p h e r ea t1 2 0 屯i na s i f i c o n eo i lb a t h a t t e r5h t h er e a c t i o nw a st e r m i n a t e db y d i p p i n gt h er e a c t i o nf l a s ki n t oi c e t h er 囂u t t i n gp c i 旬hw a sp 哪i n e db yf o u r 蛐咖p r e c i p i t a t i o n su s i n gt h f 罄t h e s o l v e n ta n dm e t h a n o la l lt h en o n s o l v e n t , a n dd d 。da tr o o mk 日p 鋤l i l l m d 玎v a c u u n lf o r2 4 h o u r s t h e n1 4 5gt r i e t h ) ,l a m i n ew a sa d d e di n t oas o l m i o no fo b t a i n e dp c l - 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