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可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)作为近十年来快速发展的活性自由基聚合方法,具有适用性广、反应条件要求不高以及产物结构多变等优点。通过RAFT聚合方法得到的聚合物具有精确的分子量和窄分子量分布,可以对产物的组分和结构进行准确的预测和设计。目前,RAFT聚合法已经被成功用于制备多种结构的高分子材料,比如嵌段高分子、梳状高分子、星型/多臂高分子和超支化高分子等,这些材料在生物医学领域得到了广泛的研究和应用。
本论文基于RAFT聚合方法设计研究了四类不同的生物相容高分子。第一类是靶向抗肿瘤的放射性核素载体材料。使用聚乙二醇(PEG)、聚(2-羟基丙基甲基丙烯酰胺)(PHPMA)和聚(N-甘氨酸二肽甲基丙烯酰胺)(PMAGG)共聚得到水溶性共聚物,这类共聚物具有增强的渗透与停留(EPR)效应和侧链羧基官能团数量精确可调的特点。通过放射性核素125I示踪法,研究了该高分子在老鼠体内生物行为,以及分子量和侧链羧基密度对其生物行为的影响。
第二类材料是可生物降解性的水凝胶。将聚己内酯(PCL)、PHPMA和PMAGG通过溶液RAFT聚合和胶束RAFT聚合制成含有这三种组分的多臂共聚物,并交联得到水凝胶。该水凝胶作为药物载体时,药物的释放速率随凝胶组分、酶浓度以及交联度等因素的变化而变化,因此可以调控该载药体系的释放行为。同时,随着药物的释放,水凝胶逐步降解为小分子,解决了药物载体的残留问题。
第三类材料具有温度和pH双重敏感性,为PEG和聚(N-(N-Boc乙二胺)甘氨酸二肽甲基丙烯酰胺)(PBEMAGG)嵌段共聚物。该材料在水中的存在形态随温度变化。同时,侧链含有的Boc保护基在酸性条件下水解也会明显改变其在水中的存在形式。实验证明,该材料在弱酸性状态下可以快速的释放出药物阿霉素,而在中性和碱性条件下几乎不释放,非常适合用于靶向抗肿瘤的药物载体。
第四类材料是使用RAFT聚合法一步制备的人工超支化糖,有效的解决了天然结构的糖在难以合成的问题,同时,人工糖也保持了天然糖的生物活性。