具有电活性的聚酯酰胺生物可降解高分子的合成及应用

设计与合成具有电活性的可生物降解高分子己经成为神经修复领域的新兴研究热点。研究表明聚苯胺、聚吡咯等导电高分子在电场的作用下，能够促进神经细胞的生长和分化，但不可降解的特性极大的限制了它们在生物医学领域的进一步应用。本项目从分子结构设计出发，合成具有天然氨基酸结构单元的功能化聚酯酰胺降解高分子。将具有导电性能的苯胺四聚体和苯胺五聚体分别以侧链接枝和共缩聚的方法引入聚酯酰胺主链上，并以此赋予材料电活性的特点。该合成方法简单、条件温和，所得的降解材料不仅保留了聚酯酰胺溶解性好、生物相容性优异、降解速度和物理化学性质可调节的特点，同时电活性的引入使其能够有效的促进神经细胞的生长。以该种材料制备的组织工程支架可以在体内电信号的刺激下诱导并促进神经组织的修复，并以期成为一种理想的神经修复材料。

导电高分子在组织工程支架材料及药物控制释放等领域受到国内外学者广泛关注，但是导电高分子在体内的不可降解和不可吸收性严重限制了它们在体内的应用。为了解决导电高分子的不可降解性，利用电信号对细胞生长、分化的促进作用，本项目选择了苯胺低聚体作为电活性单元，通过与生物相容性好的聚酯酰胺聚合物进行侧链接枝和制备交替共聚物的方式，成功地设计和合成了一系列具有电活性的生物可降解共聚物材料。通过调节投料比我们将苯胺四聚体接枝于具有L-亮氨酸和L-谷氨酸单元的聚酯酰胺主链上，并对该电活性材料的结构、电活性、细胞毒性、生物相容性等性能进行了详细表征。研究其在电刺激条件下，材料对成骨细胞生长及分化的影响，评价了细胞内钙离子浓度和碱性磷酸酶的变化，最后证明电活性材料能够更好的促进成骨细胞Mc-3T3-E1分化。有望在骨组织工程中得到应用。通过两步活化溶液缩聚制备了聚酯酰胺和苯胺五聚体的交替多嵌段共聚物。新的合成方法简单易行，不需要分离中间产物。通过调整亲核和亲电单体的比例，可以有效地控制聚酯酰胺链段的长度，获得了具有良好机械性能、电活性、可降解性、体内与体外的细胞和组织相容性等特点的新型可生物降解材料。共聚物的化学结构通过核磁和红外得到了确定。紫外可见光谱分析表明了共聚物具有电活性苯胺五聚体链段。热性能和机械性能的研究结果表明新的共聚物在作为组织工程支架材料方面具有潜在的应用价值。我们对共聚物的降解性和生物相容性也进行了研究，证明了该共聚物是可降解的，可以促进RSC96细胞的黏附与增殖。该材料将成为理想的神经导管材料，并具有良好的应用前景。本项目执行过程中共发表SCI论文6篇，申请中国发明专利2项，获得吉林省科技进步一等奖一项。