新型齐聚物糖基水凝胶因子设计合成及其凝胶行为

本课题针对现有超分子水凝胶机械强度不足、稳定性差以及聚合物水凝胶刺激响应速度慢、灵敏度不高等缺陷，设计合成一类分子尺寸介于小分子凝胶因子与聚合物高分子之间的A-B-A哑铃型和A-B嵌段型齐聚物糖基凝胶因子，并研究其凝胶行为。拟以糖类小分子为原料，经过OH保护、烯丙基卤或丙烯酰卤进行醚化或酯化反应，制备可聚合糖基单体，通过可逆加成-断裂链转移活性可控聚合RAFT与N-乙烯吡咯烷酮、丙烯酸单体制备齐聚物糖基凝胶因子。通过调控分子量的大小以及分子中糖基单元与共聚单元（N-乙烯吡咯烷酮、丙烯酸）的个数、长短和比例等实现目标分子结构的可控，同时以溶解度参数、HLB、亲和力等物理参数为切入点进行模拟计算，以明确该类凝胶因子的构效关系，为该类水凝胶因子的设计合成提供一定的理论指导；同时以阿司匹林为模型药物研究其凝胶行为，为其在药物载体领域的应用奠定一定的基础。

本项目经过三年的研究，已完成项目计划内容。项目执行期间，发表论文11篇，其中SCI收录3篇，EI收录3篇，申请专利3项，目前已授权1项，培养硕士生3名。.本项目的主要研究成果和结论：.（1）可聚合糖基单体的制备与表征，这是实现糖基精细高分子结构可控的关键：以葡萄糖为原料，以FeCl3为催化剂，采用超声辅助合成的方法，合成了葡萄糖保护中间体双丙酮葡萄糖（DAG）。在THF中，用NaH对DAG的3位OH活化后与烯丙基溴进行醚化反应得到了烯丙基葡萄糖（OAG）。.（2）RAFT聚合的关键在于找到一种高效链转移剂，该化合物应具有特定的结构和较高的链转移常数。制备了二硫代苯甲酸异丙苯基酯(CDB)、二硫代苯甲酸苯乙基酯（PEDB）、二硫代苯甲酸异丁腈酯（CPDB）和三硫代碳酸酯（CMP），并进行筛选。.（3）以AIBN为引发剂，分别以PEDB、CDB、CPDB和CMP为链转移剂，将烯丙基葡萄糖OAG和N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）通过两步RAFT聚合制备了一类新型嵌段糖基水凝胶PNIAM-b-POAG。RAFT聚合工艺研究表明：四种链转移剂中，CDB是转移效率最高，最适用于OAG和NIPAM体系； CDB所得到的嵌段型聚合物分子量分布最窄，分子调控性能最佳。.（4）使用管反相法测定糖基水凝胶随温度变化的凝胶-溶胶-沉淀相转变行为。分子量高于5000时，形成的凝胶不稳定容易沉淀。分子量低于3000时，在低浓度下不易形成凝胶。糖基水凝胶最佳的分子量是在4000左右。.（5）CMC是反应双嵌段共聚物形成胶束能力的一个参数，结果发现糖基水凝胶的CMC值较低（0.045 mg/ml），说明聚合物在LCST以上很容易形成胶束且相转变为凝胶。.（6）研究了PNIPAM-b-POAG4水凝胶的可注射性及体内形成凝胶性。在老鼠身体的温度下，明显的水凝胶在原位迅速形成，这表明了共聚物可以很容易的注射到体内。.（7）利用亚甲基蓝作为模型研究了糖基水凝胶的药物释放行为，表明该水凝胶可以在生理条件下控制药物的释放。.（8）使用MTT法及L929细胞测定糖基水凝胶的细胞毒性。结果显示细胞的存活率只有一点点的减少。这表明了共聚物没有明显的细胞毒性。. 经过本项目的研究，申请人对于结构可控糖基精细高分子的设计合成有了较为系统的认知，为其在多个领域的应用有了较为深刻的认识。