[01115318]生物粘附性半合成生物降解高分子材料

一、主要研究内容和研究方向 生物降解高分子在生物医学领域可用作药物控制释放材料、组织工程支架材料、体内植入材料等方面，是高分子科学和生物材料科学的前沿研究领域。具有生物粘附性和两亲性的生物降解高分子代表着生物降解高分子的新发展方向，这类高分子不仅可以在体内降解吸收，而且对生物组织和细胞具备良好的亲和性，并能够通过自组装等技术制备出纳米尺度的胶囊（nanocapsule）和呈现微相分离结构的组织工程支架材料，因而具有更好的应用前景。本项目以天然高分子蛋白质（如明胶）和多糖（如壳聚糖）为原料，通过化学修饰和接枝聚合，制备出半合成生物高分子，并对其物理化学结构与性能进行表征，然后在体外和动物体内评价这些半合成生物高分子的生物学性能。 二、主要研究结果 1、丙交酯在明胶上的接枝聚合 采用分级纯化后的明胶，以辛酸亚锡为催化剂，尝试三种聚合工艺（本体聚合、DMSO中的溶液聚合、DMF中的溶液聚合）使DL-丙交酯在明胶上接枝共聚。结果说明，在DMSO中的溶液聚合方法效果最好，IR，NMR图谱证明聚丙交酯接枝在明胶分子链的羟基、氨基上，而且接枝聚合物中聚丙交酯接枝链的总分子量可以通过单体的投料比进行控制。为了控制明胶上接枝点的数量和类型，采用三甲基氯硅烷对活性基团（羟基、氨基、羧基）进行部分保护，在适当条件下可以实现对氨基、羧基的选择性保护。保护之后的明胶再进行接枝聚合时，接枝链的数量减少，单个接枝链的分子量升高。部分结果已发表在J.BIomater.ScI.，Polym.Ed.。 2、壳聚糖的接枝聚合 采用低分子量的壳聚糖和脱乙酰度50﹪的水溶性甲壳素，分别接枝聚丙交酯和聚（L-亮氨酸），成功地制备了聚丙交酯-壳聚糖接枝共聚物和聚（L-亮氨酸）-壳聚糖接枝共聚物，并通过IR、NMR、TG以及元素分析等技术对共聚物的结构和性质进行了表征。首次采用三乙胺催化DL-丙交酯的接枝聚合，取得了较辛酸亚锡为催化更好的结果。同时，L-亮氨酸-N-羧酸酐的乙酸乙酯溶液与50﹪的水 溶性甲壳素的乳化接枝聚合反应取得了成功。此外，已合成出了聚丙交酯-环糊精接枝共聚物，并发现一些奇特的性质，进一步的性质研究正在进行中。 3、壳聚糖的化学修饰及其在皮肤组织工程中的生物学性能 乙酰丙酸与壳聚糖反应形成SchIff碱，进一步进行还原可以制备N-羧丁基壳聚糖。通过冷冻干燥及乙酸乙酯乳化方法可以获得多孔性的N-羧丁基壳聚糖海绵材料。乳化法制得的海绵材料比冷冻干燥法制得的材料具有更大的溶胀度及更强的保湿性。利用N-羧丁基壳聚糖与胶原、壳聚糖共混制备了一些复合材料，通过调节共混比例可以调节材料的各种性能。胶原的引入导致材料的溶胀度、亲水性增大。在壳聚糖海绵、壳聚糖衍生物海绵、及其与其它天然高分子如胶院、明胶、海藻酸等共混形成的复合物海绵中进行低月龄胎儿皮肤成纤维细胞的组织工程培养，可以得到皮肤（真皮）的组织结构，其综合性能指标优于目前商品化的胶原-硫酸软骨素人工皮肤。动物试验表明，采用制得的组织工程人工皮肤治疗小鼠全厚度皮肤损伤，效果优于人工真皮，更优于自然愈合对照组。部分结果发表在BIomaterIals、ChInese Journal of Polymer ScIence等刊物上。 4、壳聚糖的化学修饰及其在骨组织工程和骨修复中的生物学性能 采用五氧化二磷分别对甲壳素和壳聚糖进行磷酸化，制备了磷酸化甲壳素和磷酸化壳聚糖。这些衍生物作为骨水泥的添加剂或用于骨组织工程的支架材料组分，不仅力学性能获得显著改善，而且不论在体外试验或动物（兔、狗）体内试验中均表现出优异的生物学性能。部分研究结果发表在BIomaterIals、中华医学杂志等刊物上。 5、纳米胶囊的制备及其对肽类药物的包封 为解决常规生物降接高分子材料（如聚乳酸）包封肽类药物引起后者变性失活的问题，我们发展了一种界面凝聚技术制备了胰岛素纳米胶囊，胶囊尺寸可以控制在200-400纳米，而且大大提高了包封率。结果发表在ColloId Polym.ScI.。 这一研究为扩展两亲性生物降解高分子在肽类药物送达体系中的应用打下基础。