基于多酚研究的功能生物材料：氧化偶联聚合和钙盐结晶调控

Naturally reproducible polyphenols have many beneficial effects to human.Tea contains abundant polyphenols and has been used as a healthy beverage for five thousand years. Nowadays, the chemistry, dereviative structure, biological activity and synthesis of polyphenols have received wide investigations, but the studies directed toward the development of polyphenol-based biomaterials are rare. Based on our academic backgrounds of biomaterials and previous studies on catechins, We propose to initially investigate the deprotonation, complexiation, degradation, autoxidation and chemical oxidation under different pH values and temperatures of polyphenol soultions at varied concentrations in the absence and presence of metallic ions, and then focus on the development of biomaterials through the oxidative coupling polymerization of polyphenols as well as modulation of calcium phosphates, calcium carbonates and calcium oxalates by using polyphenols as growth modifiers. The obtained biomaterials are oxidative coupling assembled micro/nano spheres with a smooth, porous and even hollow structure, and micro/nano-structured hydroxyapatite and calcium carbonate composites. They have excellent biocompatibility, could be used for encapsulation of guests with pH-/GSH-responsive features. It is expected that having beneficial effects of polyphenols these materials are intelligent carriers for growth factors and for anticancer drugs, and are promising biomaterials for tissue repair and regeneration.

多酚是一种天然可再生的物质，具有多种健康有益效应，其中多酚含量丰富的茶已有五千多年的饮用历史，茶多酚的化学性质、衍生物结构、生物效应和人工合成吸引了国内外的广泛研究，但迄今为止，基于茶多酚的生物材料研究还少有报道。项目结合我们的研究背景和已开展茶多酚工作的积累，系统考查不同浓度多酚溶液随pH和温度变化及存在金属离子状况下发生的解离、络合、分解、自氧化和化学偶联聚合行为，研究多酚主导的氧化偶联聚合和研究多酚介导的钙盐结晶调控，发展基于多酚的功能生物材料，分别为微纳尺度的多酚氧化偶联聚合组装球，呈表面致密、多孔乃至中空结构，以及复合有多酚的磷酸钙和碳酸钙微纳米结构材料。这些生物材料具有良好的生物相容性，可携带客体（分子）并具备谷胱甘肽或pH响应性对客体（分子）的释放特性，这些材料同时将有望具有多酚化合物的健康有益效应，可用于生长因子和药物载释和直接用于组织修复再生等。

茶是世界上最为广泛饮用的饮品之一，茶的饮用历史及现代流行病学研究均证实，茶具有多种健康有益效应。依据茶多酚是这些健康有益效应的主要贡献成分，项目提出开展基于茶多酚的相关研究，旨在发展功能生物材料。首先在变化pH、温度乃至水热条件以及是否存在金属离子状况下，考查了不同浓度多酚溶液发生的解离、络合和（自）氧化等行为，随后系统地研究了儿茶酚的（氧化）聚合及多酚对钙盐的结晶调控。基于这些研究，我们通过多酚的氧化偶联聚合反应或其涉及与其它大分子共价相互作用的分子自组装，成功地获得了粒径可控的功能茶多酚球，这些聚合球具有谷胱甘肽或pH或酶响应解散特性，用作抗癌药物载体，可产生增强抗癌和减缓毒副作用的效果；同时，这些多酚聚合球不仅提高了茶多酚的生物利用度，而且很好地保留了多酚的活性，如抗氧化性和对金属的络合性能，可潜在用于空气和水的净化或用作工程填料。此外，利用儿茶酚对磷酸钙、碳酸钙和草酸钙这三类重要钙盐的结晶调控研究，揭示出多酚物质可产生重要的调控效应；其中，采用儿茶酚调控获得的磷酸钙纳米球具有独特的多孔结构，其丰富的纳米孔径和高比表面积，尤其适合用于客体物质的输送。我国是茶的发源地，是茶的消费和生产大国，本项目的开展及所取得的成果，对于增进茶生物医学功效的认识及促进茶资源的应用均具有重要的价值。