含脂肪族聚酯侧链的两亲性聚多糖衍生物研究

摘要

致力于天然高分子的改性与功能化研究，以来源丰富、具有良好生物降解性和生物相容性的壳聚糖、支链淀粉和葡聚糖为基本原料，采用原位开环接枝聚合、端基偶联和点击化学方法，设计并合成了含脂肪族聚酯侧链的两亲性聚多糖衍生物；借助核磁共振、红外、X-射线衍射等手段表征了两亲性聚多糖衍生物的结构，同时采用荧光光谱、透射电镜、动态光散射等手段研究了该衍生物在溶液中的胶束化行为；在此基础上，探讨了所得两亲性聚多糖衍生物在药物控释、基因转染以及共混体系增容等方面的应用。 (1)含聚乳酸侧链的两亲性壳聚糖衍生物研究采用原位开环接枝聚合方法，在辛酸亚锡催化下合成了含聚乳酸侧链的两亲性壳聚糖衍生物，通过IR和1HNMR分析表征了该衍生物的结构。固定辛酸亚锡用量为0.10％、反应温度为120℃和反应时间为5h，当乳酸与壳聚糖的质量比由10:1增加到50:1时，产物接枝率可由92.49％增加到167.32％；固定乳酸与壳聚糖质量比为30:1、反应温度为120℃和反应时间为5h，当催化剂用量由0.10％增加到0.30％，产物接枝率可由131.72％增加到313.42％。采用荧光探针法、动态光散射法和透射电镜研究了该衍生物的胶束化行为，发现其在水溶液中可形成粒径分布在169.8-260.7nm之间的胶束，且其临界胶束浓度在0.048-0.021mg/mL之间。以茚甲新(Indomethacin，IND)为疏水性模型药物，考察了衍生物胶束对药物的负载和释放规律，发现当衍生物接枝率由92.49％增加到131.72％，相应药物包埋率可从19.32％提高到31.37％，载药胶束在36h内的累积释放量可由51.8％减小到36.5％，达到药物释放平衡的时间可由8h延长到12h。通过体外细胞毒性实验，发现衍生物胶束对HepG-2细胞的生长无抑制作用，显示出良好的生物相容性。通过基因转染实验，发现衍生物胶束的转染效率为18％，优于未改性壳聚糖的转染效率，显示出作为性能优良基因载体的应用前景。 (2)含聚乳酸侧链的两亲性支链淀粉衍生物研究采用原位开环接枝共聚法，在辛酸亚锡催化下，合成了含聚乳酸侧链的两亲性支链淀粉衍生物，通过IR和1HNMR确认了该衍生物的结构。固定催化剂用量为0.06％、反应温度为100℃、乳酸与支链淀粉原料质量比为50:3，当反应时间由3h增加到12h，产物接枝率可由4.47％提高到32.80％；固定反应时间为9h、温度为100℃、乳酸与支链淀粉原料的质量比为50:3，当催化剂用量从0.06％增加到0.33％，产物接枝率可由31.96％提高到45.66％；固定反应时间为5h、温度为100℃和催化剂含量为0.06％，当乳酸与支链淀粉原料质量比由35:3增加到100:3，产物接枝率可由14.22％提高到18.96％。采用荧光探针法、动态光散射法和透射电镜研究了该衍生物的胶束化行为，发现其在水溶液中形成粒径为20.7-77.2nm的胶束，且其临界胶束浓度为0.30-0.040mg/mL。以茚甲新(Indomethacin，IND)为疏水性药物模型，研究了衍生物胶束对药物的负载和释放规律，当衍生物的取代度由0.82增加到1.35时，药物包埋率可从2.39％提高到27.87％，载药胶束在80h内的累积释放量可由65.3％减小到28.8％，达到药物释放平衡的时间由12h延长到33h。以该衍生物为增容剂，考察了其对聚乳酸/淀粉(80:20,w/w)共混体系力学、耐热和流变性能的影响。当增容剂的含量提高到5％时，共混物的拉伸强度、断裂伸长率和粘弹性有了显著提高，由此表明该衍生物可望用作性能优良的聚乳酸/淀粉共混体系增容剂。 (3)含脂肪族聚酯侧链的两亲性葡聚糖衍生物研究分别采用三种方法制备了含脂肪族聚酯侧链的两亲性葡聚糖衍生物：采用端基偶联法制备了含聚乳酸或聚己内酯侧链的两亲性葡聚糖衍生物：采用点击化学(ClickChemistry)法，制备了含聚己内酯侧链的两亲性葡聚糖衍生物；以离子液体为溶剂，采用开环接枝聚合法，合成了含聚己内酯侧链的两亲性葡聚糖衍生物。通过IR和1HNMR表征了两亲性葡聚糖衍生物的结构，同时采用荧光探针法、动态光散射法和透射电镜研究了其胶束化行为。该衍生物在水溶液中可形成粒径为44.6-539.8nm的胶束，其临界胶束浓度在0.236-0.0283mg/mL之间。以抗肿瘤药物氟尿嘧啶(Fluorouracil，5-Fu)为模型药物，研究了含聚乳酸侧链的两亲性葡聚糖衍生物胶束对药物的包埋和释放规律，发现当衍生物的接枝率由14.93％增加到38.57％时，相应胶束药物包埋效率从8.8％提高到10.5％，其在54h内累积释放量由86.4％减小到76.2％，达到药物释放平衡的时间由12h延长到20h。通过体外细胞毒性实验，发现衍生物胶束对L929细胞生长无抑制作用，显示出良好的生物相容性。通过小鼠体内代谢动力学实验，发现载药胶束将5-Fu药物在小鼠体内半衰期提高了4倍；通过体内抑瘤实验，发现载药胶束将肿瘤细胞的杀伤率提高了27.1％。这些研究结果表明，含聚乳酸侧链的两亲葡聚糖糖衍生物可望用作一类具有良好生物相容性和缓释效果的药物载体。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1概述

1.2两亲性聚多糖衍生物制备方法

1.2.1长链烷基疏水改性

1.2.2含氟长链烷基疏水改性

1.2.3与含双键单体接枝共聚疏水改性

1.2.4胆固醇、胆酸疏水改性

1.2.5脂肪族聚酯疏水改性

1.2.6聚氨基酸疏水改性

1.3 两亲性聚多糖衍生物的自组装

1.3.1自组装机理

1.3.2胶束表征方法

1.4 两亲性聚多糖衍生物的应用

1.4.1药物载体

1.4.2基因载体

1.4.3其它应用

1.5本研究课题的提出

参考文献

第2章含聚乳酸侧链的两亲性壳聚糖衍生物研究

2.1引言

2.2实验部分

2.2.1原料与试剂

2.2.2合成与结构表征

2.2.3胶束的制备

2.2.4聚集体粒径的测定

2.2.5临界聚集浓度的测定

2.2.6药物负载

2.2.7体外药物释放

2.2.8 MTT法测定细胞存活率

2.2.9 感受态细胞制备

2.2.10转化pEGFP质粒

2.2.11 pEGFP质粒抽提

2.2.12聚合物胶束／DNA质粒复合

2.2.13 琼脂糖凝胶电泳实验

2.2.14体外转染细胞

2.3结果与讨论

2.3.1两亲性壳聚糖衍生物合成反应规律

2.3.2两亲性壳聚糖衍生物结构表征

2.3.3两亲性壳聚糖衍生物的胶束化行为

2.3.4药物负载与释放

2.3.5细胞毒性实验

2.3.6衍生物胶束／DNA质粒复合与转染

2.4结论

参考文献

第3章含聚乳酸侧链的两亲性支链淀粉衍生物研究

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1原料与试剂

3.2.2合成与结构表征

3.2.3胶束制备

3.2.4聚集体粒径的测定

3.2.5临界聚集浓度的测定

3.2.6药物负载

3.2.7体外药物释放评价

3.2.8熔融共混

3.2.9拉伸性能测试

3.2.10 DSC测试

3.2.11扫描电镜(SEM)分析

3.2.12流变测试

3.3结果与讨论

3.3.1两亲性支链淀粉衍生物合成反应规

3.3.2两亲性支链淀粉衍生物结构表征

3.3.3两亲性支链淀粉衍生物的胶束化行为

3.3.4药物负载与释放

3.3.5支链淀粉衍生物对聚乳酸／淀粉共混物的增容实验

3.4结论

参考文献

第4章含脂肪族聚酯侧链的两亲性葡聚糖衍生物研究

4.1引言

4.2实验部分

4.2.1原料与试剂

4.2.2合成与结构表征

4.2.3胶束制备

4.2.4临界聚集浓度测定

4.2.5聚集体粒径测定

4.2.6载药胶束制备

4.2.7体外细胞毒性实验(MTT比色法)

4.2.8小鼠体内药物代谢动力学测定

4.2.9体外抑瘤实验

4.2.10体内抑瘤试验

4.2.11统计学分析方法

4.3结果与讨论

4.3.1两亲性葡聚糖衍生物合成与结构表征

4.3.2两亲性葡聚糖衍生物胶束化行为

4.3.3体外细胞毒性实验

4.3.4药物负载和释放

4.3.5抑制肿瘤生长实验

4.4结论

参考文献

附录：攻读博士学位期间发表的论文

致谢