用于基因传递系统控制释放的可生物降解高分子材料

综述了用于基因传递系统控制释放的各类高分子材料包括天然高分子及其衍生物、合成高分子,并介绍了它们在基因治疗和组织工程领域中的应用.

用于药物与基因传递的环境敏感高分子

环境敏感高分子在生物医用领域有着广泛的应用前景。文中介绍了近年来用于药物和基因传递的环境敏感高分子的研究进展,主要包括pH敏感、温度敏感、还原敏感、光敏感及多重敏感高分子材料。阐述了这些高分子材料在药物和基因传递过程中的特点和优势,说明了材料的化学结构及环境响应性能对传递效率的影响,展望了药物和基因传递用高分子材料的研究及应用前景。

高分子基因传递载体研究

阳离子高分子通过静电相互作用与带负电荷的DNA分子形成聚电解质复合物并介导DNA在体外、体内转染细胞是重要的非病毒基因治疗方法。阳离子高分子基因治疗在体内应用主要是通过注射(静脉注射、肌肉注射等)和植入(植入表面负载聚阳离子/DNA复合物的材料)等方法实现的。阳离子高分子基因载体安全、易于制备,在过去十多年发展迅速,已成为生物医用高分子的前沿领域和研究热点。报道了对生物可降解高分子基因载体进行的系统研究,包括以季戊四醇、肌醇、间苯三甲酸、1,4,7,10-四氮杂十二烷为核的聚酰胺-胺树形高分子和聚磷酰胺介导的体外、体内基因传递,研究了聚阳离子基因载体的分子结构与基因传递效率之间的关系,最好的转染效率与聚乙烯亚胺相当,但比聚乙烯亚胺的毒性低得多。半乳糖-聚酰胺胺树形高分子结合体与荧光素酶基因的复合物通过受体介导胞吞作用靶向基因传递到HepG2细胞系,提高肝细胞的转染效率。半乳糖-聚磷酰胺结合体与荧光素酶基因的复合物通过门静脉和胆管注射能大大提高荧光素酶基因在小鼠和大鼠肝脏中的表达。利用主链重复单元含硫硫键的新型聚阳离子与质粒DNA通过静电相互作用制备聚电解质多层膜,利用硫硫键在还原条件下还原裂解的特点,成功实现多层膜的降解和质粒DNA的可控、持续释放。含硫硫键的新型聚阳离子/DNA聚电解质复合物多层膜有望在植入式基因传递、组织工程中获得广泛的应用。

点击化学在生物医用高分子中的应用

点击化学的概念提出不到十年,由于其反应条件温和、反应效率高,产物后处理简单等诸多优点而备受关注。本文概述了点击化学技术应用于生物医用高分子材料的合成,主要介绍了铜催化叠氮炔环加成(copper-catalyzed azide-alkyne cycloaddition)点击化学合成以及制备多功能性和智能响应性高分子用于非病毒高分子基因载体、高分子胶束药物载体和水凝胶控制释放体系等的研究和最新进展,提出了点击化学在生物医用高分子材料合成中应用的主要问题,并对其发展前景进行了展望。

阳离子寡肽序列的合成及生物学研究--推荐一个针对化学生物学专业学生的研究型实验

采用多肽固相合成技术制备了寡肽序列RRRRRRRR(R8)。通过电喷雾电离质谱仪对序列的相对分子质量进行了表征。进一步通过琼脂糖凝胶电泳和细胞内吞实验考察寡肽序列在生物学研究方面的应用。本实验可以加深学生对有机化学、高分子化学及生物化学的理解与运用,培养学生分析问题和解决问题的综合能力。

可聚合大分子光引发剂的合成及其引发二缩三丙二醇二丙烯酸酯光聚合动力学的研究

以2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮(2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl propan-1-one,HMPP)、甲苯-2,4-二异氰酸酯(Toluene-2,4-diisocyanate,TDI)、一种双酚A环氧丙烯酸酯(6104)为原料,合成了三种可聚合大分子光引发剂1HMPP-TDI-6104,2HMPP-TDI-6104和3HMPP-TDI-6104。用红外光谱监测反应过程,用光差动热分析法(Photo-Differential scanning calorimetry,Photo-DSC)研究了这三种可聚合大分子光引发剂引发二缩三丙二醇二丙烯酸酯(Tripropylene glycol diacrylate,TPGDA)光聚合动力学,比较了它们与小分子光引发剂HMPP的引发效果,考察了引发剂浓度对TPGDA光聚合动力学的影响。结果表明,这三种可聚合大分子光引发剂与HMPP的性能相差不大。最大反应速率对应的转化率、单体最终转化率均随引发剂浓度增大,达最大反应速率所需时间短。

基于α-羟烷基苯酮(HAPK)可聚合大分子光引发剂的合成及其引发三丙二醇双丙烯酸酯(TPGDA)光聚合动力学的研究

以α-羟烷基苯酮(HAPK)、甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)、聚乙二醇600(PEG600)和丙烯酸-β-羟乙酯(HEA)为原料,通过3步反应,合成了一种可聚合大分子光引发剂:HAPK-TDI-PEG600-TDI-HEA(HTPTH).用IR对反应过程进行了监测.通过Photo-DSC研究了HTPTH引发三丙二醇双丙烯酸酯(TPG-DA)光聚合动力学,考察了光强、引发剂浓度对TPGDA光聚合动力学的影响.结果表明,随着引发剂浓度和光强的增大,最大反应速率对应的转化率、单体最终转化率、最大反应速率都增大,达到最大反应速率所需的时间减小.

小分子硼酸肽的自组装

利用FMOC化学固相多肽合成法合成了3种含精氨酸的小分子硼酸肽(标记为BPs(1-3))。在生理pH下,含阳离子的硼酸肽可自组装形成有序超分子纳米组装体。二羟基酚染料茜素红与硼酸肽可特异性结合形成五元环硼酸酯,伴随荧光和颜色的显著变化,可进一步调控硼酸肽的自组装行为。通过扫描电镜研究茜素红调控前后硼酸肽的自组装形态,并用红外光谱和圆二色谱研究其自组装机理。结果表明,3种含精氨酸硼酸肽在生理pH下可自组装形成不同的超分子纳米组装体。通过茜素红的调控,茜素红/硼酸肽化合物,可自组装形成更有序,更精致的超分子聚集体。

大分子量二苯甲酮光引发剂的合成及动力学研究

以4-羟基二苯甲酮(HBP)、甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)、4,4′-二羟基二苯甲酮(DHBP)为原料,通过两步反应,合成了一种大分子量二苯甲酮光引发剂:HBP-TDI-DHBP-TDI-HBP(HTDTH).通过实时红外研究了HTDTH的光聚合动力学.结果表明,HTDTH是一种有效的光引发剂.采用HTDTH/胺光引发体系引发二缩三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)聚合时,随着胺和引发剂浓度的增大,反应速率(Rp)和单体最终转化率(P)同时增大.

生物可降解聚碳酸酯研究进展

作为生物医用材料的一个重要分支,生物可降解聚碳酸酯的研究已经引起了人们越来越多的关注。文中总结了近年来生物可降解聚碳酸酯的研究状况,简要概述了它们的种类和结构以及目前在生物医学中的应用。

生物可降解脂肪族聚碳酸酯功能化研究进展

脂肪族聚碳酸酯是一类重要的可降解高分子,在生物医用领域有着广泛的应用。聚碳酸酯的功能化可以赋予其特定的性能以满足在不同应用领域的要求。如引入特定的功能基团以调节亲疏水性、改善生物相容性、赋予其生物活性等。文中综述了近年来生物可降解脂肪族聚碳酸酯的研究进展,着重介绍了功能化脂肪族聚碳酸酯的分类、合成方法及性能。

一种新型生物可降解温敏互穿聚合物网络水凝胶

采用互穿聚合物网络(IPN)技术合成了以魔芋葡甘聚糖(KGM)和聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPA)为组分的IPN凝胶,对所得凝胶结构进行了红外光谱分析.讨论了不同反应条件对产物凝胶溶胀性能和去溶胀性能的影响,观察到IPN凝胶的较低临界溶解温度约为31℃.当外界温度从20℃迅速转变为37℃时,凝胶在5 min内快速收缩,大量失水,表现出良好的温度敏感性.体外降解实验结果显示IPN凝胶选择性地被β-糖苷酶以较高速率降解,且凝胶降解率随着KGM含量的增加而增加,即这种新型的IPN凝胶同时具备了KGM的生物可降解性和酶降解特异性,以及PNIPA的温度敏感性.

新型含酯基的可生物降解聚碳酸酯的合成

通过2,2 二羟甲基 丙二酸二甲酯与氯甲酸乙酯的反应合成了环状碳酸酯单体5,5 二甲氧羰基 1,3 二氧六环 2 酮,再以异辛酸亚锡为催化剂,在不同温度下进行本体开环聚合,得到新型含酯基的聚碳酸酯.单体和聚合物结构经红外光谱(IR)、核磁共振氢谱(1HNMR)及核磁共振碳谱(13CNMR)表征.结果表明,开环聚合反应的产率和分子量随温度的升高而增加,但温度高于100℃时开环聚合会发生一定程度的脱羧反应.研究得出该聚合反应合适的反应条件为:反应温度90℃,反应时间12h,聚合过程中基本无脱羧反应发生.

侧链烯丙酯化的生物可降解聚碳酸酯的酶促合成与功能化

报道了多孔硅球固定化猪胰脂肪酶(IE)催化合成侧链含活性烯丙氧羰基的聚(5-甲基-5-烯丙氧羰基-三亚甲基碳酸酯)(PMAC)的新方法.所得聚合物经核磁共振氢谱(1H NMR),核磁共振碳谱(13C NMR)以及凝胶渗透色谱(GPC)表征.同时,研究了反应温度及反应时间对聚合反应的影响.结果表明:严格控制反应温度75℃、反应时间120 min,可得到线型的PMAC分子,其数均分子量(Mn)和重均分子量(Mw)分别达到34 700和53 800,分散度为1.55.进一步研究了所得聚合物的功能化,即侧链环氧化,12 h可实现其完全的环氧化.

点击化学反应原位制备海藻酸钠水凝胶

合成了叠氮基和炔基海藻酸钠,并利用亚铜离子催化的叠氮基与炔基之间的环加成点击化学反应制备了海藻酸钠水凝胶.用FT-IR对水凝胶的结构进行了表征.扫描电镜和溶胀行为的研究表明通过点击化学制备的海藻酸钠水凝胶具有较大的孔径和pH敏感性,是潜在的生物医用材料.与其它通过化学交联制备海藻酸钠水凝胶的方法相比,本方法制备条件温和、快捷方便.

热敏性可降解高分子胶束药物载体的研究进展

近年来刺激响应性聚合物胶束作为一种极有潜力的纳米药物载体得到了越来越广泛的关注,也是高分子领域研究的热点。本文概述了载药高分子胶束的发展特点和应用面临的主要困境,主要总结了温度敏感性高分子及其胶束的类别和特点,并重点阐述了热敏性可降解高分子及其胶束药物载体的最新研究进展,探讨了高分子胶束药物载体进入临床应用面临的挑战和解决问题的一些简单思路,相信多功能化的稳定的温敏性可降解载药高分子胶束系统在解决临床治疗问题上前景光明。

面向分子/离子选择性分离的仿生固态一维纳米通道

生物通道蛋白的重要功能是高速率地传输特定的分子或离子,在维持细胞渗透压和细胞功能等方面扮演了重要角色.例如,水通道蛋白(aquaporins,AQPs)能够促进水分子穿透细胞膜,同时排除质子,在维持细胞水平衡和细胞膜的电化学势中具有重要作用.受生物通道蛋白的启发,研究人员开发了各种具有分子/离子选择性传输能力的人工纳米通道,探究了分子/离子在通道内部的选择性传输机制,并探索了通道在过滤、生物传感和能量转换领域中的应用.本文主要总结了仿生固态一维纳米通道的分子/离子选择性传输机制.对固态一维纳米通道的制备方法和调控手段进行了深入总结,探讨了固态一维纳米通道在分子/离子选择性分离领域的应用,重点关注它们在气体分离和海水淡化领域的应用进展.最后,总结了固态一维纳米通道在选择性分离领域面临的挑战以及未来的发展机遇.本文对于固态纳米通道的设计及其选择性分离应用领域具有一定的指导意义.

PEG作为成孔剂对聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酸)水凝胶性能的影响

以PEG400,1000,6000为成孔剂,合成了一系列聚(N-异丙基丙烯酰胺co丙烯酸)水凝胶,研究了成孔剂分子量和数量对凝胶性能的影响.结果表明,聚乙二醇(PEG)分子充当成孔剂,不参与反应.PEG分子量越大,投料越多,所得凝胶孔的孔径越大,孔数目越多,在室温时可以容纳更多的水分子,因而溶胀率也越大.凝胶的大孔结构有利于水分子的进出,所以响应速率比普通共聚凝胶快.随着PEG分子量增大,孔数目增多,响应速率相应变快.

快速响应大孔聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酸)水凝胶的合成及表征

以聚乙二醇 60 0 0为成孔剂 ,由自由基引发 N -异丙基丙烯酰胺 ( NIPA)和丙烯酸 ( AAc)共聚交联得到大孔凝胶 ,研究了凝胶对环境温度的响应性能 .在凝胶制备过程中 ,PEG60 0 0分子充当成孔剂 ,得到的凝胶具有大孔结构 .这种大孔结构有利于水分子的进出 ,大孔凝胶对温度变化有较快的响应速率 .增加亲水单体AAc的含量 ,凝胶的 LCST有所升高 ,凝胶的亲水性增强 ,在较低温度下凝胶的溶胀率也随之升高 .振荡实验表明 。

可聚合型光引发剂4-丙烯酰氧基二苯甲酮的光聚合性能研究

以实时红外光谱(RT-IR)法研究了合成的4-丙烯酰氧基二苯甲酮(4-ABP)的光聚合动力学性质,考察了不同单体、不同引发剂和助引发剂浓度、不同光强对聚合性能的影响.以萃取法对比研究了4-ABP和二苯甲酮(BP)在固化膜中的的残留量.结果表明,4-ABP是一种非常有效的光引发剂.随着引发剂浓度和光强的增大,单体转化率、最大反应速率都增大,诱导期缩短.萃取实验表明4-ABP在固化膜中的残留量远低于BP.