环糊精超分子超支化聚合物的构筑及其生物应用研究

摘要

超分子超支化聚合物具有独特的性能，其自组装形成的聚集体在生物领域的应用显示出巨大的前景。环糊精作为一种天然的大环化合物，被广泛用来构筑超分子聚合物。但目前不论是基于超分子超支化聚合物的自组装体，还是基于环糊精超分子聚合物的载体材料，其功能性都略显不足；而且超分子作用和超支化拓扑结构对载体生物性能的影响机制尚未被揭示。基于此，本文介绍了两种基于环糊精主客体作用构筑的功能性超分子超支化聚合物及组装体。前者含有聚阳离子链，可以高效运载基因；后者具有靶向和荧光功能，有望应用于智能药物运输体系。本文的主要研究内容及结果如下：
　　（1）构筑了一个含有聚甲基丙烯酸缩水甘油酯（PGMA）臂的超分子超支化聚阳离子来实现pDNA运载。首先将含一个金刚烷单元和两个β-环糊精单元的AB2型单体用溴异丁酰溴改性，得到可用于原子转移自由基聚合（ATRP）的大分子引发剂，再引发GMA的聚合，最后用乙醇胺将PGMA开环，得到以胺化PGMA为臂的AB2型大分子单体(Ad-(CD-PGEA)2，ACP)。通过ACP分子结构中β-环糊精和金刚烷之间的主客体作用自组装形成超分子超支化聚合物。利用傅里叶变换红外光谱、一维和二维核磁共振氢谱、凝胶渗透色谱/多角度激光光散射联用仪、动态光散射仪等对大分子单体和超分子聚合物的结构和超分子作用进行了表征和确认。当加入竞争性客体金刚烷酸钠，环糊精和金刚烷之间的主客体作用破坏，形成解组装体。进一步对组装和解组装的超分子超支化聚阳离子的生物物理特性进行了详细的评估。相对于解组装的体系，超分子超支化聚阳离子组装体具有更强的pDNA凝聚能力和更好的基因转染性能。
　　（2）构筑了一种兼具靶向性和荧光功能的pH响应性超分子超支化聚合物。先将双羧基的荧光分子两端改性为炔基，再与叠氮-β-环糊精进行点击反应，得到具有荧光基团的A2单体，最后用靶向分子乳糖酸对其改性；用苯并咪唑改性三臂星状聚乙二醇，得到B3单体。乳糖酸改性的A2和B3在中性条件下，由于β-环糊精和苯并咪唑的主客体作用，自组装形成超分子超支化聚合物；而在酸性条件下，苯并咪唑质子化，主客体作用破坏，超支化结构解离。此外，利用紫外和荧光光谱对超分子超支化聚合物自组装体的荧光性能进行了研究。

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