半乳糖功能化温敏性双亲水嵌段共聚物胶束的生物特性研究

发布时间：2017-05-17 01:01

  本文关键词：半乳糖功能化温敏性双亲水嵌段共聚物胶束的生物特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,温敏性糖功能化双亲水共聚物胶束作为一种新型的功能性高分子材料由于具有优异的生物相容性以及形貌结构易于控制、响应温度易于调节等特点,已逐渐为生物材料领域的研究热点。含糖单体的加入很大程度上提高了高分子材料的细胞相容性、降低材料的细胞毒性,使其在生物医用材料领域备受关注。本课题在大量前人研究工作的基础上,利用可逆加成-断裂链转移(Reversible addition-fragmentation chain transfer,RAFT)聚合方法设计并制备了一系列基于温敏单体DEGMA的新型温敏性含半乳糖共聚物,通过核磁共振氢谱(1H NMR)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、凝胶渗透色谱(GPC)确认其化学结构,应用分子自组装技术获得了含半乳糖温敏性的纳米级胶束,系统研究了其温度敏感特性、生物相容性,对蛋白质的特异性识别能力的研究。论文第一章概述了基于POEGMA的温敏性聚合物的合成方法及其应用,并且简单介绍了含半乳糖共聚物以及相关凝集素结构、性质、特异性识别的相关研究背景。第二章,通过酶促合成与RAFT聚合联用的方法,合成了一系列基于糖链上不同碳个数的含半乳糖单体的含糖温敏性共聚物我们首先将酶促法合成的含糖单体6-O-乙烯基丁二酸-D-半乳糖酯(OVSG)、6-o-乙烯基己二酸-d-半乳糖酯(ovng)、6-o-乙烯基己二酸-d-半乳糖酯(ovzg)与温敏性单体二聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯(degma)分别通过raft聚合生成一系列糖链上具有不同的含碳个数的含半乳糖温敏性共聚物pdegma-b-povsg、pdegma-b-povng、pdegma-b-povzg、p(degma-co-ovng)。利用1hnmr、ft-ir、gpc对聚合物的化学结构及分子量进行了表征。结果表明,含糖温敏性聚合物的化学组成与实验设计时的投料比例相一致;利用raft聚合技术可以制备结构规整的嵌段聚合物,且所得聚合物具有较窄的分子量分散宽度(pdi≈1.5);这说明聚合物的分子量可以通过raft聚合技术进行有效控制。第三章,将含糖温敏聚合物溶于水通过分子自组装技术形成纳米胶束,研究含有不同温敏单元、不同化学结构的聚合物溶液的温敏性,并对胶束自组装机理进行了研究。利用紫外可见分光光度计研究了含糖温敏性聚合物的低临界溶解温度(lcst),嵌段共聚物pdegma-b-povsg的lcst是45oc以上,嵌段共聚物pdegma-b-povng的lcst是32oc、37oc、40oc,嵌段共聚物pdegma-b-povzg的lcst是29oc;无规共聚物p(degma-co-ovng)的lcst分别为38oc、36oc。结果表明,温敏性含糖共聚物的lcst随着含糖链上含碳个数的增加而降低。动态光散射(dls)和静态光散射(lls)分别测定了不同温度下聚合物胶束在溶液中的流体力学半径(dh)和均方旋转半径(rg),我们发现随着温度的升高胶束的粒径先不变后增大再不变,还发现含糖共聚物胶束发生了无规线团向球形结构转变的过程。最后利用透射电子显微镜(TEM)观察制备的纳米胶束的形貌,发现所制备的胶束具有规整的球形结构而且结构的尺寸相对均匀。研究表明:采用RAFT聚合制备的含糖温敏性共聚物可以在水溶液中自组装成近似球形的纳米粒子,其LCST可以通过聚合组分的比例精确的调节。本研究不仅丰富了具有生物应用功能的聚合物体系,而且扩展了含糖聚合物的应用范围。第四章,我们将分子自组装技术构建的含糖温敏性聚合物胶束作为研究对象,分别研究了蛋白质识别受环境温度的影响、含糖温敏性聚合物胶束对细胞靶向结合能力的检测和荧光标记蛋白质的识别、两种不同蛋白识别后含糖聚合物胶束的诱导细胞凋亡的变化。结果显示,随着含糖比例的升高,含糖温敏性聚合物胶束对蛋白质识别能力逐渐上升;聚合物结构的规整度越高,胶束对蛋白质的识别效率越高;温度越高,自组装形成的胶束的灵活性越差,其对蛋白质的识别能力越低;构建的聚合物胶束都具有优异的细胞相容性和非常低的细胞毒性,而且识别了RCA120或PNA的胶束对于肝癌细胞都具有促进凋亡的作用。这些结果使得本研究在蛋白识别和药物载体领域都具有广阔的前景和应用价值。第五章,我们对课题中的主要内容进行了总结,并对其研究前景进行了展望。
【关键词】：含糖双亲水嵌段共聚物 温敏性 自组装 凝集素识别 诱导细胞凋亡
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R318.08
【目录】：

• 摘要6-9
• Abstract9-14
• 第一章 绪论14-31
• 1.1 温敏性聚合物及其组装体14-19
• 1.1.1 基于POEGMA的温敏性聚合物16-19
• 1.2 温敏性聚合物的可控聚合19-24
• 1.2.1 原子转移自由基聚合(ATRP)19-21
• 1.2.2 可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合21-24
• 1.3 含半乳糖聚合物的研究现状24-28
• 1.3.1 含半乳糖聚合物的应用研究24-26
• 1.3.2 含半乳糖聚合物的合成研究26-27
• 1.3.3 含糖嵌段共聚物胶束的自组装27-28
• 1.4 凝集素的相关研究与应用情况28-29
• 1.4.1 蓖麻凝集素(RCA)28-29
• 1.4.2 花生凝集素(PNA)29
• 1.5 本课题的研究目的、内容和创新点29-31
• 1.5.1 本课题的研究目的29
• 1.5.2 本课题的研究内容29-30
• 1.5.3 本课题的研究创新点30-31
• 第二章 半乳糖功能化的温敏性双亲水共聚物的设计与合成31-45
• 2.1 引言31
• 2.2 实验部分31-38
• 2.2.1 实验试剂及仪器31-33
• 2.2.2 半乳糖功能化单体的合成33
• 2.2.3 RAFT法合成基于PDEGMA的温敏性含半乳糖共聚物33-37
• 2.2.5 核磁共振氢谱(1H NMR)表征37
• 2.2.6 傅里叶红外光谱仪 (FT-IR) 分析37
• 2.2.7 凝胶渗透色谱(GPC)分析37-38
• 2.3 实验结果与讨论38-44
• 2.3.1 半乳糖功能化温敏性嵌段共聚物的表征38-41
• 2.3.2 温敏性含糖共聚物P(DEGMA-co-OVNG)的表征41-44
• 2.4 本章小结44-45
• 第三章 半乳糖功能化的温敏性双亲水共聚物的自组装45-57
• 3.1 引言45
• 3.2 实验部分45-47
• 3.2.1 实验试剂及仪器45-46
• 3.2.2 温敏性含糖共聚物胶束的制备46
• 3.2.3 低临界溶解温度（LCST）的测定46-47
• 3.2.4 不同温度下胶束粒径的测定47
• 3.2.5 透射电子显微镜（TEM）表征胶束形貌47
• 3.3 实验结果与讨论47-56
• 3.3.1 温敏性含糖嵌段共聚物的胶束及自组装47-53
• 3.3.2 温敏性含糖无规共聚物的自组装体研究53-56
• 3.4 总结56-57
• 第四章 半乳糖功能化温敏性双亲水嵌段共聚物的生物特性57-69
• 4.1 引言57-58
• 4.2 实验部分58-62
• 4.2.1 实验药品与仪器58-59
• 4.2.2 溶液的配制59
• 4.2.3 凝集素识别聚合物胶束的粒径测定59-60
• 4.2.4 凝集素识别聚合物胶束与细胞的相互作用60
• 4.2.5 聚合物胶束的细胞毒性检测60-62
• 4.3 结果与讨论62-67
• 4.3.1 温度对蛋白识别的影响62-64
• 4.3.2 温敏性含半乳糖共聚物胶束与肝脏细胞的相互作用64-65
• 4.3.3 含糖温敏共聚物胶束的细胞相容性以及凝集素识别后诱导细胞凋亡65-67
• 4.4 总结67-69
• 第五章 总结与展望69-71
• 5.1 全文总结69-70
• 5.2 展望70-71
• 参考文献71-80
• 硕士期间学术论文和专利申请80-82
• 致谢82-83

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