含硒多肽聚合物的合成及其响应性自组装行为研究

Organic selenium compounds are a kind of redox-responsive functional molecules, which can alleviate the oxidative damage of cells caused by reactive oxygen species (ROS). For this reason, some organic selenium compounds have been used as anti-oxidative drugs. Polypeptides and their derivatives are a series of important substance with biological activities. Due to their excellent biocompatibility and biodegradability, polypeptides have been widely used as building blocks in the field of macromolecular self-assembly. Therefore, if organic selenium moieties can be introduced into the molecular structure of polypeptide compounds, it can be expected that a series of redox-responsive selenium-containing polypeptides. In this project, we attempt to design and sythesize a series of selenium-containing functional amino acid N-carboxyanhydrides(NCAs),and prepare a series of responsive selenium-containing polypeptides by either ring-opening polymerization and post-modification of polypeptides. It is anticipated that the good sensitivity of organic selenium compounds and excellent biocompatibility of polypeptides can be combined in the system of selenium-containing polypeptides. By investigating the responsive self-assembly behavior, it is hoped that these selenium-containing polypeptide assemblies can have the potential as a new kind of smart functional drug carriers.

有机硒化合物具有灵敏氧化还原响应性，其对过高浓度的活性氧对生物体细胞的氧化性损伤有着很好的抑制作用，常作为抗氧化性药物应用于医药领域。多肽及其衍生物作为具有生物活性的物质，因其具有很好的生物相容性和生物可降解性，为大分子自组装领域的一种重要的构筑基元。因此，若能将硒元素引入到功能多肽聚合物结构中，则有望制备一类新型的氧化还原敏感的含硒多肽聚合物。 本项目中，我们拟设计合成一系列含硒的功能氨基酸N-羧酸酐(NCA)，并采用开环聚合与多肽后功能修饰相结合的方法，制备一系列结构规整、分子量可控、具有灵敏响应性的含硒功能多肽聚合物。我们期望将有机硒化合物的灵敏响应性与多肽化合物良好的生物相容性相结合，通过研究含硒多肽聚合物在水溶液中的响应性自组装行为，发展一种可在生理环境下应用的新型含硒多肽聚合物组装体，并将其应用于药物负载与释放等领域，为新型响应性药物载体的设计和制备提供一个新思路。

氧化还原作用作为生物系统中是普遍存在的化学作用，也是用以调节自组装体的结构和功能的有效手段。通过氧化还原作用，可使组装体构筑基元中具有氧化还原活性的基团的亲疏水性质发生改变，从而达到调节组装体结构和功能的效果。因此，设计制备具有灵敏氧化还原响应性的聚合物组装体在生物科学和高分子科学有着重要的意义。我们按计划设计制备一系列具有灵敏氧化还原响应性的含硒功能多肽聚合物，通过研究含硒多肽聚合物在水溶液中的响应性自组装行为，发展一种可在生理环境下应用的新型含硒多肽聚合物组装体，并将其应用于药物负载与释放等领域。一方面，我们以NCA酸酐法设计合成含硒多肽聚合物，利用开环法或后交联法制备含硒多肽聚合物组装体，并研究其氧化还原响应性解组装；另一方面，我们也利用氧化还原反应调节一些响应性材料或器件的化学结构，实现了对其光学等性质的调节，发展了氧化还原反应调控碳纳米材料光学等性质的方法。在课题的资助下，研究结果总结后发表SCI论文10篇，并有2-3篇论文正在整理中。