主办单位: 共青团中央   中国科协   教育部   中国社会科学院   全国学联  

承办单位: 贵州大学     

基本信息

项目名称:
天然氨基酸封端聚ε-己内酯的合成
小类:
能源化工
简介:
聚ε-己内酯[poly(ε-caprolactone),简称PCL] 是一种性能优良的生物医用材料,被广泛用做生物医用材料。但是,由于它在体内降解速度缓慢,耐油性,耐热性不是很理想,在一些特定的情况下生物相容性还达不到要求,一定程度上限制了PCL的应用。本试验旨在运用天然氨基酸钠引发ε-己内酯发生聚合反应,再经酸化,得到含有氨基酸端基的PCL,在一定程度上提高PCL的生物相容性和在体内的降解速率。
详细介绍:
聚ε-己内酯[poly(ε-caprolactone),简称PCL] 是一种性能优良的生物医用材料,由于它具有良好的渗透性,独特的生物相容性,生物降解性,以及低毒性和免疫原性,因而被广泛用做生物医用材料。但是,由于它在体内降解速度缓慢,耐油性,耐热性不是很理想,在一些特定的情况下生物相容性还达不到要求,一定程度上限制了PCL的应用。天然氨基酸是蛋白质的基本单元,而蛋白质是人体的三大基本营养物质之一,具有很好的生物相容。本试验旨在运用天然氨基酸钠引发ε-己内酯发生聚合反应,再经酸化,得到含有氨基酸端基的PCL,在一定程度上提高PCL的生物相容性和在体内的降解速率。

作品专业信息

撰写目的和基本思路

聚ε-己内酯[poly(ε-caprolactone),简称PCL] 是一种性能优良的生物医用材料,被广泛用做生物医用材料。但是,由于它在体内降解速度缓慢,耐油性,耐热性不是很理想,在一些特定的情况下生物相容性还达不到要求,一定程度上限制了PCL的应用。本试验旨在运用天然氨基酸钠引发ε-己内酯发生聚合反应,再经酸化,得到含有氨基酸端基的PCL,在一定程度上提高PCL的生物相容性和在体内的降解速率。

科学性、先进性及独特之处

对于PCL的研究,主要集中于催化剂的筛选,ε-己内酯与其他单体共聚,合成含有特殊端官能团的PCL等。但选择天然氨基酸作为引发剂,对PCL进行氨基酸封端改性还未见报道。本文选择天然氨基酸钠作为引发剂,得到氨基酸封端的不同分子量的PCL,为PCL封端改性提供了一种新的思路。同时,合成了该物质,在一定程度上改善PCL的生物相容性和体内的降解速率,进一步拓展PCL在生物医学领域中的应用。

应用价值和现实意义

运用天然氨基酸对PCL进行封端改性还未见报道。本文选择氨基酸钠引发ε-己内酯发生聚合反应,为ε-己内酯的封端改性提供了一种新的思路。本文通过氨基酸钠引发ε-己内酯发生聚合反应,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,扩展了PCL在生物支架方面的应用。同时,合成的PCL材料含有特殊的官能团,是其他药物或者生物活性分子的结合位点,拓宽了PCL在药物载体领域的应用。

学术论文摘要

摘要:本实验以天然氨基酸为引发剂,由氨基引发ε-己内酯发生聚合反应,并对所得产物进行表征。以亮氨酸钠引发ε-己内酯发生聚合反应为例,合成了含有L-亮氨酸残基封端不同分子量的PCL,并运用1H-NMR和GPC对所合成的产物进行表征。天然氨基酸不仅可以引发ε-己内酯发生聚合反应,还可以应用于引发其他环内酯或环双酯发生聚合反应。所合成的聚合物一端含有氨基酸残基,另一端含有羧基,预计可以提高聚合物材料的生物相容性,控制材料在体内的降解速率。本研究成果为生物材料改性提供了一种新的思路。

获奖情况

鉴定结果

参考文献

[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, 孙洪范等. 聚己内酯在体内的降解、吸收和排泄[J]. 生物医学工程学杂志, 2000, 17(1):25-28. [4] 李佳, 郑玉峰. 医用聚ε-己内酯的合成及热行为研究[J]. 中国科技论文在线,2008, 4(4):274-278.

同类课题研究水平概述

目前,PCL在医学上的研究主要着眼于以下几个方面: 1、无论是作为药物缓释、靶向治疗,还是作为生物支架,都需要一定分子量,且分子量分布较窄的PCL。尤其是作为生物支架,需要一定的强度,对PCL的分子量的要求就显得更为重要。不同的分子量和分子量分布不同,将会直接影响PCL的物理性质,从而影响对药物的负载作用或者支架在体内的代谢情况。现今,有许多研究着眼于选择不同的催化剂,从而得到某一特定范围分子量,且分子量分布较窄的PCL。如倪旭峰等研究了稀土席夫碱配合物催化ε-己内酯开环聚合。结果表明选用稀土席夫碱配合物可以很好的控制己内酯的聚合反应,且得到分子量较高,分子量分布很窄的PCL。 2、PCL与药物的简单物理混合,然后进行给药实验,并与直接给药进行对比。如Shenoy等研究了将胰岛素与PCL混合制成微滴,经皮下注射入糖尿病模型鼠,并与直接注射胰岛素的糖尿病模型鼠做对照,定期检测血糖水平和胰岛素浓度。得出结果为:实验组明显优于对照组,且在试验期间,实验组胰岛素血浆浓度一直保持平稳。Rutledge等以PCL+6%托普霉素做成棒状,植入兔体内,治疗骨髓炎。以直接给药托普霉素为对照组。实验4周后,实验组疗效明显优于对照组。 3、选择带有特殊官能团的有机物作为引发剂,合成带有特殊官能团的PCL,如氨基、羧基等,可以改善PCL的亲水性。含有的官能团可以为生物活性分子,如激素、多肽、蛋白质等提供结合位点,起到负载药物的作用,也可以起到药物靶向治疗的目的。如彭琦云等报道富勒烯衍生物引发己内酯聚合,合成了富勒烯末端封端的PCL。国内外对PCL进行了大量的研究,合成了各种PCL生物材料。但到目前为止,大部分还只是停留在动物体上的研究,还没有引用在临床上。虽然PCL低毒,但是在植入动物体内初期,还是会引起短时间的炎症反应,要想最终用于人体,还需要进一步提高PCL的生物相容性。同时,己内酯有多个亚甲基,疏水性比较强,在生物体内降解的时间比较长,可用于作为长期植入体内材料,而对于短效药物,不益于选择PCL,这就需要对PCL进行改性,提高其亲水性,缩短PCL在体内的降解时间。因此,还需要进一步研究,从而合成各种不同强度,生物相容性更好的生物材料,满足各种特殊的需求,进一步拓宽PCL在生物医用领域范围的应用。
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