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双重刺激响应性嵌段聚类肽的合成及其性能研究
2020-07-06  来源:高分子科技

  刺激响应性聚合物能够根据环境的改变而展现出截然不同的性能,因而在很多领域,特别是药物传递以及可控释放方面具有巨大的应用价值。目前,刺激响应性聚合物的合成大多集中于新颖且高效的刺激响应性能的研究,很少关注聚合物材料本身的生物相容性以及生物可降解性,因此很大程度上制约了其在可控传递释放以及组织工程领域的进一步应用。如何从生物相容性的结构单元出发合成具有优异刺激响应性能的聚合物材料,从根本上实现其在医药领域方面的进一步应用是一项亟需解决的重要难题。


  该工作从聚合单体出发,首次合成具有光响应性能的NB-NTA单体:将肌氨酸(Sar)和N-丁基甘氨酸(NBG)单元引入到聚合链中,通过NTA开环聚合法合成具有光响应以及温敏性两嵌段聚类肽(P(Sar-r-NBG)-b-PNB)。该聚合物具有优良的生物相容性,也有双重刺激响应性能。采用相同的聚合单体,该工作还合成了具有光响应性的三嵌段聚类肽(PSar-b-NBG-b-PNB),并深入研究具有相同组成但不同拓扑结构的嵌段聚类肽之间性能的差异。



图一:双重响应性两嵌段聚类肽的合成。


  在照射254 nm的紫外光后,两嵌段聚类肽中PNB嵌段主链上N原子所连接的硝基苯基团离去,亲油性的PNB嵌段随之转变为亲水性嵌段PIDA,从而使嵌段聚类肽从两亲性聚合物变为双亲水性聚合物。加之以聚合物材料本身的生物相容性能,其有望在可控药物释放领域发挥重要作用。而且另一嵌段P(Sar-r-NBG)具有温敏性,在特定温度变化下能够从亲水性转变成为疏水性嵌段,且其浊点能够根据重复单元的比例变化来调控,再次赋予该聚合物可控的温度刺激响应特性。


图二:两嵌段聚类肽的双重刺激响应性能示意图。


  值得一提的是,得益于聚合物嵌段PNB的结晶性能,该两嵌段聚类肽能够在水溶液中自组装形成具有非常特殊结构的组装体。如图所示,在稀溶液中其球形组装体结构的边缘位置始终存在一个棒状组装体。随着浓度的增加,棒状组装体的长度在不断增加,经过退火处理后该组装体转变成具有十几微米长的线形组装体,展现出优异的组装性能。


图三:嵌段聚类肽组装体的透射电镜图。


  以上研究成果近日发表于Macromolecules,论文第一作者是浙江大学博士研究生李瑶(现在是绍兴大学讲师),浙江大学凌君教授和德国耶拿大学Felix Schacher教授为共同通讯作者。


  原文链接:Yao Li, Jessica C. Tom, Philip Biehl, Jun Ling*, Felix H. Schacher*. Block polypeptoids: Synthesis, characterization, and response towards irradiation with UV light and temperature. Macromolecules, 2020, DOI: 10.1021/acs.macromol.0c00654

  https://doi.org/10.1021/acs.macromol.0c00654

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