多功能性生物动态共价聚合物的合成及性能的研究

本项目拟采用动态共价化学与可控自由基聚合技术相结合的方法合成多功能性生物动态共价聚合物。首先利用RAFT聚合方法合成双醛基修饰的功能性聚合物，然后与双酰肼修饰的生物活性分子进行缩合聚合，合成两类动态共价聚合物：（1）基于可逆酰腙键的温敏性、pH敏感性生物动态共价聚合物，以及（2）基于酰腙键－双硫键两种动态共价键的温敏性生物动态共价嵌段共聚物。对这两类生物动态共价聚合物的环境响应性、水溶液中的自组装行为、生物识别性以及动态性能进行系统的研究。利用可逆共价键的动态性，对聚合物的分子结构进行调节，从而实现对聚合物性能的调控。本项目中得到的生物动态共价聚合物具有环境响应性、生物识别性等多重功能，作为新型的动态智能材料，在纳米材料，生物技术及生物医学等领域具有广泛的应用前景。

基于可逆共价键构筑的动态共价聚合物具有环境响应性及自适性，在药物控释、刺激响应性材料及自修复材料等领域具有广泛的应用，近年来成为高分子科学领域的研究热点。在动态共价聚合物中引入生物分子，可以将聚合物的动态性能与生物功能性有机结合在一起，为构筑先进功能性生物材料提供了有效途径。在本项目中，我们将RAFT聚合技术与动态共价化学相结合，设计合成了一系列的功能性动态共价聚合物：（1）温敏性聚合物通过可逆酰腙键与酰肼化合物/聚合物相键接，得到了性能可调控的温敏性动态共价聚合物，在此基础上构筑了蛋白质-动态共价聚合物缀合物。（2）基于酰腙键制备了具有pH响应性及动态性的多功能性核交联聚合物纳米粒子，生物素的引入使纳米粒子可以有效地识别蛋白质分子，并对此纳米粒子在药物控释中的应用进行了探索。（3）将磷酸吡哆醛通过酰腙键与嵌段共聚物键接，合成了阴离子型动态共价聚合物，通过静电相互作用与溶菌酶形成聚离子型复合胶束，PIC胶束表现出pH响应性、盐响应性以及酶响应性，调节溶液中盐的浓度可以调控溶菌酶的活性，为构筑智能性酶纳米反应器提供了可能性。（4）通过酰腙键将酪氨酸与温敏性共聚物键接，得到兼具聚合物的温敏性及氨基酸的pH响应性的生物动态共价聚合物，利用酰腙键的可交换性可以实现对聚合物性能的调控，赋予其生物识别性。基于酪氨酸的反应多样性，对生物动态共价聚合物进行了功能化修饰，制备了具有pH响应性及动态性的蛋白质-动态共价聚合物缀合物。（5）合成了由酰腙键链接的胆固醇-聚丙烯酸缀合物，此缀合物在水溶液中自组装形成囊泡，具有pH响应性，可以作为药物载体应用于药物缓释。（6）酰肼嵌段共聚物和醛基修饰的糜蛋白酶之间通过酰腙键的交联形成了聚合物-糜蛋白酶纳米粒子，此纳米粒子具有pH响应性和动态性，并且由于聚合物的保护作用，糜蛋白酶的热稳定性和保存稳定性得到了提高。本项目中设计合成的动态共价聚合物兼具合成高分子的特性、生物分子的功能性以及可逆共价键的动态性，具有环境响应性以及自适性，是一类智能型聚合物，在生物技术、药物缓释以及先进性生物材料等领域具有广泛的应用。