壳聚糖-聚乙二醇接枝聚合物的合成及表征

摘要

壳聚糖(chitosan，CS，聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-beta-D葡萄糖)是由甲壳素(chitin)部分或全部脱乙酰化得到的一种氨基多糖，具有来源丰富、无毒、可生物降解和良好的生物相容性等优点，可用于药物的缓释控释、抗肿瘤药物、生物医用材料等方面的研究。壳聚糖氨基的pKa在5.5-6.5范围内，因此，壳聚糖在pH值大于6.5的体系中通常是不溶的，这制约了壳聚糖在医药领域的应用。
　　 聚乙二醇(polyethylene glycol，PEG)是由环氧乙烷经阴离子开环聚合而成的低分子量聚合物。它具有亲水性、无毒性和免疫学惰性，被FDA批准成为体内注射用高分子。将活化的聚乙二醇通过化学方法偶联到蛋白质、多肽、小分子药物或脂质体之后，被修饰物的性质发生一些改变，与未修饰者相比，具有溶解性提高，生物活性增强，免疫原性及抗原性减小等优点。
　　 本文应用阴离子开环聚合的方法合成了羧基聚乙二醇，并利用该活化的聚乙二醇衍生物对壳聚糖进行接枝改性，得到壳聚糖.聚乙二醇接枝聚合物。
　　 本文的主要研究内容和结果如下：
　　 (1)采用阴离子开环聚合，以羟基乙酸乙酯(EG)为起始剂，环氧乙烷(EO)作为单体，在氢氧化钾和冠醚的催化作用下，合成聚乙二醇羧酸酯；酯水解后得到聚乙二醇羧酸衍生物；运用FTIR、1H-NMR和GPC等测试手段对合成物进行表征。通过改变起始剂EG和单体EO的投料比例(1.04:20；1.04:40；1.04:60)制备了不同分子量的羧基聚乙二醇；FTIR证实了聚合物中羰基键的形成；1H-NMR从氢质子的化学位移的角度证实了合成的聚合物就是目标化合物；GPC结果表明制得的聚合物在分子量和分子量分布方面符合预期。
　　 (2)采用EDC-NHS缩合体系，使壳聚糖和羧基聚乙二醇以酰胺键相连，制备了不同接枝率的壳聚糖.聚乙二醇接枝聚合物，运用FTIR、1H-NMR和XRD衍射等测试手段对合成物进行分析。FTIR分析确证了酰胺键的形成；1H-NMR分析各氢质子的归属，证实了壳聚糖-聚乙二醇接枝聚合物的成功制备；XRD衍射表明，壳聚糖-聚乙二醇接枝聚合物主要表现与聚乙二醇类似的结晶性。
　　 (3)制备了壳聚糖和壳聚糖-聚乙二醇接枝聚合物膜，并考察了其表面亲水性、蛋白吸附性以及细胞生物相容性。结果表明，壳聚糖聚乙二醇修饰后比修饰前具有较好的亲水性；相对于壳聚糖膜，荧光标记的蛋白在壳聚糖-聚乙二醇接枝聚合物膜表面的吸附显著性减少；5d内L929细胞在壳聚糖-聚乙二醇接枝聚合物及壳聚糖膜表面的增殖情况与其在未做处理细胞培养板表面的增殖情况不具显著性差异，说明壳聚糖及壳聚糖.聚乙二醇衍生物具有较好的生物相容性。