高分子通讯-功能性含糖聚合物的研究

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1、功能性含糖聚合物的研究含糖聚合物是指高分子链上含有糖基组分的高分子，具有良好的亲水性，生物相容性，糖单元的特异识别性又赋予了聚合物先进的生物功能性，因此近年来受到越来越多的关注，含糖聚合物在生物技术，生物医学，生物分离等方面具有广泛的应用前景。可控/活性聚合技术的发展为合成各种结构及分子量可控的功能性高分子提供方便有效的途径，尤其是可逆加成裂解链转移（RAFT）自由基聚合，适用功能性单体范围广，反应不需要金属催化剂，所以成为合成具有生物用途的功能性聚合物的最佳方法之一。一、RAFT聚合技术合成含糖聚合物由于RAFT法对

2、单体的功能基团不敏感，因而含自由羟基的糖单体可直接用于聚合。Lowe等[29]首次报道了糖单体甲基丙烯酸氧乙基葡糖苷的RAFT聚合，以（4–氰基戊酸）–4–二硫代苯甲酸（CPADB）为链转移剂，70℃下进行聚合，发现在低转化率下，分子量和转化率成线性关系。Davis等人直接聚合糖单体合成了一系列水溶性的含糖聚合物[30-32]，例如甲基丙烯酸6–O–甲基丙烯酰–α–D–葡萄糖苷和2–甲基丙烯酸羟乙基-葡萄糖苷在乙醇/水溶液中依次进行RAFT聚合，合成了含有两种糖单元结构的含糖嵌段聚合物。Bernard等[58]采用丙烯

3、酰胺类含糖单体（AGA）直接聚合，得到PAGA为大分子链转移剂，再聚合N–异丙基丙烯酰胺（（NIPAM），得到窄分子量分布的温敏性嵌段聚合物PAGA-b-PNIPAAm。研究发现，当温度高于LCST时，由于聚异丙基丙烯酰胺PNIPAM链段的塌陷，两嵌段聚合物在水中自组装形成胶束。Narain等人[10]对葡萄糖基进行修饰，然后分别以糖，带氨基的单体和生物素为单体，进行RAFT聚合（如图1.5），得到，具有良好的水溶性聚合物胶束稳定性很强，并对其生物功能化进行了研究。另外，他们[11]还通过合成阳离子含糖纳米粒子，与DN

4、A进行配位作用（如图1.6），从而实现对细胞的识别作用。最近，他们[12]还以生物素化双硫酯为链转移剂，利用RAFT聚合法分别制备了端基生物素化的NMA与修饰化的甘露糖和乙酰基葡萄糖的含糖共聚物，并在含糖共聚物中加入PEG原位制得金的含糖纳米粒子。并对其特异识别作用及生物功能性进行了研究。将环境响应性聚合物链段引入含糖聚合物中得到的刺激响应性含糖聚合物，将糖基的特异性识别和聚合物对外界环境的响应性有机地结合在一起，可以使含糖聚合物在生物医学领域得到更广泛的应用。目前，得到普遍研究的是pH、温度响应性含糖聚合物。虽然直接

5、以糖单体进行聚合无需进行后续的脱保护，但是限制了聚合时溶剂的选择以及合成嵌段聚合物时单体的选择，因此出现了由保护性糖单体合成含糖共聚物的大量研究[33-38]。Lowe[39]等人以CPADB为链转移剂，在DMF溶剂中进行保护性糖单体3-O-甲基丙烯酰氯-1,2:3,4-二-O-异亚丙基-D-吡喃半乳糖的RAFT聚合，合成保护性含糖聚合物，再以此为大分子链转移剂，聚合甲基丙烯酸二甲基氨基甲酯（DMAEMA）单体，得到窄分子量分布（PDI<1.2）的嵌段聚合物，三氟乙酸水溶液中脱除保护基团，得到亲水性含糖嵌段聚合物。Vo

6、it等人[40]分别进行了保护性甲基丙烯酰胺类糖单体的RAFT聚合及与NIPAM单体的RAFT共聚合，脱除保护基后得到了含糖均聚物和温敏性的含糖共聚物。研究发现，此温敏性含糖共聚物的水溶液性能受共聚单体类型、糖单体中烷基链长以及共聚物结构的影响。（[40]ÖzyürekZ.,KomberH.,GrammS.,SchmaljohannD.,MüllerA.H.E.,VoitB.MacromolChemPhys.2007,208（10）,1035–1049.）本课题组在研究甲基丙烯酸-2-（N,N-二甲基氨基）乙酯（DMA

7、EMA）单体的RAFT聚合过程基础上[41],基于保护性糖单体3-O-甲基丙烯酸-α，β–D葡萄糖（MIpGlc），以PDEAEMA为大分子RAFT试剂合成了结构、分子量可控及窄分子量分布的嵌段聚合物PDEAEMA-b-PMAIpGlc，脱除保护基后，得到了具有pH响应性的含糖嵌段共聚物PDEAEMA-b-PMAGlc[40]。在pH>7条件下，PDEAEMA-b-PMAGlc形成亲水性壳层分布有大量的葡萄糖基的球型胶束，并且对刀豆蛋白ConA具有特异识别作用。由于PDEAEMA的pH响应范围与癌细胞附近的pH接近，因

8、而此含糖嵌段共聚物可应用与抗癌药物的靶向释放系统。借助于RAFT聚合与开环聚合，将聚己内酯（PCL）引入到三嵌段共聚物的侧链，本课题组合成了可以生物降解的温敏性线－梳－线型的含糖三嵌段共聚物。此三嵌段共聚物在水溶液中自组装形成以PCL为内核，PMAGlc与PNIPAM为混合型壳层的Compound胶束。胶束的尺寸与温度有关，其对温