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基本信息

項(xiàng)目名稱：
天然氨基酸封端聚ε-己內(nèi)酯的合成
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
聚ε-己內(nèi)酯[poly(ε-caprolactone)，簡(jiǎn)稱PCL] 是一種性能優(yōu)良的生物醫(yī)用材料，被廣泛用做生物醫(yī)用材料。但是，由于它在體內(nèi)降解速度緩慢，耐油性，耐熱性不是很理想，在一些特定的情況下生物相容性還達(dá)不到要求，一定程度上限制了PCL的應(yīng)用。本試驗(yàn)旨在運(yùn)用天然氨基酸鈉引發(fā)ε-己內(nèi)酯發(fā)生聚合反應(yīng)，再經(jīng)酸化，得到含有氨基酸端基的PCL，在一定程度上提高PCL的生物相容性和在體內(nèi)的降解速率。
詳細(xì)介紹：
聚ε-己內(nèi)酯[poly(ε-caprolactone)，簡(jiǎn)稱PCL] 是一種性能優(yōu)良的生物醫(yī)用材料，由于它具有良好的滲透性，獨(dú)特的生物相容性，生物降解性，以及低毒性和免疫原性，因而被廣泛用做生物醫(yī)用材料。但是，由于它在體內(nèi)降解速度緩慢，耐油性，耐熱性不是很理想，在一些特定的情況下生物相容性還達(dá)不到要求，一定程度上限制了PCL的應(yīng)用。天然氨基酸是蛋白質(zhì)的基本單元，而蛋白質(zhì)是人體的三大基本營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)之一，具有很好的生物相容。本試驗(yàn)旨在運(yùn)用天然氨基酸鈉引發(fā)ε-己內(nèi)酯發(fā)生聚合反應(yīng)，再經(jīng)酸化，得到含有氨基酸端基的PCL，在一定程度上提高PCL的生物相容性和在體內(nèi)的降解速率。

作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

聚ε-己內(nèi)酯[poly(ε-caprolactone)，簡(jiǎn)稱PCL] 是一種性能優(yōu)良的生物醫(yī)用材料，被廣泛用做生物醫(yī)用材料。但是，由于它在體內(nèi)降解速度緩慢，耐油性，耐熱性不是很理想，在一些特定的情況下生物相容性還達(dá)不到要求，一定程度上限制了PCL的應(yīng)用。本試驗(yàn)旨在運(yùn)用天然氨基酸鈉引發(fā)ε-己內(nèi)酯發(fā)生聚合反應(yīng)，再經(jīng)酸化，得到含有氨基酸端基的PCL，在一定程度上提高PCL的生物相容性和在體內(nèi)的降解速率。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

對(duì)于PCL的研究，主要集中于催化劑的篩選，ε-己內(nèi)酯與其他單體共聚，合成含有特殊端官能團(tuán)的PCL等。但選擇天然氨基酸作為引發(fā)劑，對(duì)PCL進(jìn)行氨基酸封端改性還未見報(bào)道。本文選擇天然氨基酸鈉作為引發(fā)劑，得到氨基酸封端的不同分子量的PCL，為PCL封端改性提供了一種新的思路。同時(shí)，合成了該物質(zhì)，在一定程度上改善PCL的生物相容性和體內(nèi)的降解速率，進(jìn)一步拓展PCL在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

運(yùn)用天然氨基酸對(duì)PCL進(jìn)行封端改性還未見報(bào)道。本文選擇氨基酸鈉引發(fā)ε-己內(nèi)酯發(fā)生聚合反應(yīng)，為ε-己內(nèi)酯的封端改性提供了一種新的思路。本文通過氨基酸鈉引發(fā)ε-己內(nèi)酯發(fā)生聚合反應(yīng)，得到不同分子量的PCL，在一定程度上改善了PCL的生物相容性，擴(kuò)展了PCL在生物支架方面的應(yīng)用。同時(shí)，合成的PCL材料含有特殊的官能團(tuán)，是其他藥物或者生物活性分子的結(jié)合位點(diǎn)，拓寬了PCL在藥物載體領(lǐng)域的應(yīng)用。

學(xué)術(shù)論文摘要

摘要：本實(shí)驗(yàn)以天然氨基酸為引發(fā)劑，由氨基引發(fā)ε-己內(nèi)酯發(fā)生聚合反應(yīng)，并對(duì)所得產(chǎn)物進(jìn)行表征。以亮氨酸鈉引發(fā)ε-己內(nèi)酯發(fā)生聚合反應(yīng)為例，合成了含有L-亮氨酸殘基封端不同分子量的PCL，并運(yùn)用1H-NMR和GPC對(duì)所合成的產(chǎn)物進(jìn)行表征。天然氨基酸不僅可以引發(fā)ε-己內(nèi)酯發(fā)生聚合反應(yīng)，還可以應(yīng)用于引發(fā)其他環(huán)內(nèi)酯或環(huán)雙酯發(fā)生聚合反應(yīng)。所合成的聚合物一端含有氨基酸殘基，另一端含有羧基，預(yù)計(jì)可以提高聚合物材料的生物相容性，控制材料在體內(nèi)的降解速率。本研究成果為生物材料改性提供了一種新的思路。

獲獎(jiǎng)情況

無

鑒定結(jié)果

無

參考文獻(xiàn)

[1] Okada M. Chemical syntheses of biodegradable polymers [J]. Progress in Polymer Science, 2002, 27(1):87-133. [2] Rohner D, Hutmacber DW, See P, et al. Individually CADCAM technique designed, bioresorbable 3-dimensional polycaprolactone framework for experimental reconstruction of craniofacial defects in the pig[J]. Mund Kiefer Gesichtschir, 2002, 6(3):162-167. [3] 宋存先, 王彭延, 孫洪范等. 聚己內(nèi)酯在體內(nèi)的降解、吸收和排泄[J]. 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志, 2000, 17(1):25-28. [4] 李佳, 鄭玉峰. 醫(yī)用聚ε-己內(nèi)酯的合成及熱行為研究[J]. 中國(guó)科技論文在線，2008, 4(4):274-278.

同類課題研究水平概述

目前，PCL在醫(yī)學(xué)上的研究主要著眼于以下幾個(gè)方面： 1、無論是作為藥物緩釋、靶向治療，還是作為生物支架，都需要一定分子量，且分子量分布較窄的PCL。尤其是作為生物支架，需要一定的強(qiáng)度，對(duì)PCL的分子量的要求就顯得更為重要。不同的分子量和分子量分布不同，將會(huì)直接影響PCL的物理性質(zhì)，從而影響對(duì)藥物的負(fù)載作用或者支架在體內(nèi)的代謝情況?，F(xiàn)今，有許多研究著眼于選擇不同的催化劑，從而得到某一特定范圍分子量，且分子量分布較窄的PCL。如倪旭峰等研究了稀土席夫堿配合物催化ε-己內(nèi)酯開環(huán)聚合。結(jié)果表明選用稀土席夫堿配合物可以很好的控制己內(nèi)酯的聚合反應(yīng)，且得到分子量較高，分子量分布很窄的PCL。 2、PCL與藥物的簡(jiǎn)單物理混合，然后進(jìn)行給藥實(shí)驗(yàn)，并與直接給藥進(jìn)行對(duì)比。如Shenoy等研究了將胰島素與PCL混合制成微滴，經(jīng)皮下注射入糖尿病模型鼠，并與直接注射胰島素的糖尿病模型鼠做對(duì)照，定期檢測(cè)血糖水平和胰島素濃度。得出結(jié)果為：實(shí)驗(yàn)組明顯優(yōu)于對(duì)照組，且在試驗(yàn)期間，實(shí)驗(yàn)組胰島素血漿濃度一直保持平穩(wěn)。Rutledge等以PCL+6%托普霉素做成棒狀，植入兔體內(nèi)，治療骨髓炎。以直接給藥托普霉素為對(duì)照組。實(shí)驗(yàn)4周后，實(shí)驗(yàn)組療效明顯優(yōu)于對(duì)照組。 3、選擇帶有特殊官能團(tuán)的有機(jī)物作為引發(fā)劑，合成帶有特殊官能團(tuán)的PCL，如氨基、羧基等，可以改善PCL的親水性。含有的官能團(tuán)可以為生物活性分子，如激素、多肽、蛋白質(zhì)等提供結(jié)合位點(diǎn)，起到負(fù)載藥物的作用，也可以起到藥物靶向治療的目的。如彭琦云等報(bào)道富勒烯衍生物引發(fā)己內(nèi)酯聚合，合成了富勒烯末端封端的PCL。國(guó)內(nèi)外對(duì)PCL進(jìn)行了大量的研究，合成了各種PCL生物材料。但到目前為止，大部分還只是停留在動(dòng)物體上的研究，還沒有引用在臨床上。雖然PCL低毒，但是在植入動(dòng)物體內(nèi)初期，還是會(huì)引起短時(shí)間的炎癥反應(yīng)，要想最終用于人體，還需要進(jìn)一步提高PCL的生物相容性。同時(shí)，己內(nèi)酯有多個(gè)亞甲基，疏水性比較強(qiáng)，在生物體內(nèi)降解的時(shí)間比較長(zhǎng)，可用于作為長(zhǎng)期植入體內(nèi)材料，而對(duì)于短效藥物，不益于選擇PCL，這就需要對(duì)PCL進(jìn)行改性，提高其親水性，縮短PCL在體內(nèi)的降解時(shí)間。因此，還需要進(jìn)一步研究，從而合成各種不同強(qiáng)度，生物相容性更好的生物材料，滿足各種特殊的需求，進(jìn)一步拓寬PCL在生物醫(yī)用領(lǐng)域范圍的應(yīng)用。
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