突破手套箱依赖的α-氨基酸N-羧基环内酸酐(NCA)快速开环聚合

多肽是由α-氨基酸以肽键形式连接在一起而形成的天然聚合物,具有多种重要生物功能。α-氨基酸N-羧基环内酸酐(NCA)开环聚合是制备多肽聚合物最便捷的方法,被多个领域广泛应用。传统的NCA聚合对水分非常敏感,通常使用严格干燥溶剂并在手套箱中操作;NCA聚合反应速率一般很慢,而且NCA单体本身不稳定,长时间的聚合会导致副反应的产生,并难以获得高分子量多肽聚合物。这些长期未解决的难点阻碍了NCA聚合材料的发展。最近,华东理工大学刘润辉课题组报道了六甲基二硅基胺基锂(LiHMDS)引发的NCA开环聚合方法,此方法聚合速率快,对水分不敏感,可在敞口容器中聚合,摆脱了对手套箱的依赖;该NCA聚合可合成高分子量多肽聚合物,产物具有多肽特征性的二级结构;另外,LiHMDS引发的NCA开环聚合为活性聚合,可实现多肽聚合物的端基功能化。

基于β-环糊精的多肽支臂星状聚合物的制备及性能

以β-环糊精(β-CD)为起始原料,通过磺酰化及乙二胺基取代等过程,制备具有端氨基的中间体β-环糊精(6-en-β-CD);再以6-en-β-CD为引发剂,通过赖氨酸N-羧基环内酸酐(Lys-NCA)和谷氨酸N-羧基环内酸酐(Glu-NCA)的混合开环聚合(ROP)和脱苄氧羰基(Cbz)保护等反应,制备了以β-CD为核、混聚多肽为支臂的星状聚合物[6-聚(谷氨酸-赖氨酸)-β-CD].以基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOFMS)、核磁共振波谱(NMR)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)等对星状聚合物及中间体结构进行表征;同时采用圆二色光谱(CD)和噻唑蓝(MTT)法对该聚合物的二级结构和体外毒性进行了考察.结果表明,所得星状聚合物的重均分子量(Mw)为4626,多分散系数(PDI)为1.10,平均聚合度(DP)为27.1;在水溶液中星状聚合物的二级结构是无规则线团;在5 mg/m L浓度下,细胞存活率可达到94%以上,没有呈现明显体外细胞毒性,具有潜在的药用前景.

多肽聚合物合成新方法及生物医学应用

多肽聚合物是以多肽为主链的合成聚合物,由于其固有的生物相容性和生物降解性,在生物医学领域展现出广阔的应用前景,然而多肽聚合物的高效、快速、简便合成仍然具有很大挑战。近年来随着合成化学的快速发展,基于α-氨基酸的N-羧基环内酸酐(NCA)开环聚合法制备多肽聚合物取得了突破性进展,合成了大量基于多肽聚合物的新型材料。本文首先介绍了NCA单体的合成机理及最新改进,然后重点介绍了近年来新发展的NCA开环聚合快速、高效制备多肽聚合物的不同引发或催化体系,最后简要介绍了多肽聚合物在抗菌剂、药物递送及组织工程等领域的应用,并提出了多肽聚合物材料在生物医学领域应用所面临的挑战。

空气氛下超快合成聚肽的催化体系

聚肽(α-氨基酸聚合物)具有优异的生物相容性、良好的生物活性和全生物降解性,是最受关注的生物医用高分子材料之一.最常见的聚肽合成方法是伯胺引发的N-羧基环内酸酐(NCA)的开环聚合,但该方法对水分特别敏感,且反应速度慢,容易发生副反应,难以获得高分子量聚肽.最近,华东理工大学的刘润辉团队巧妙采用六甲基二硅基胺基锂(LiHMDS)为催化剂引发NCA开环聚合,首次实现了空气氛下NCA开环活性聚合,反应在几分钟到几小时内即可完成,并获得数均分子量超过2.8×105 g/mol的聚谷氨酸,开创了聚肽的简易、快速高效合成路线,为聚肽在生物医用材料上的规模应用奠定了重要基础.