可生物降解聚醚-聚酸酐的合成及其胶束化行为的研究

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第1页第1章绪论1．1引言生物高分子材料可以分为两类Ill：非生物降解型和生物可降解型。使用衡量高分子的生物体内降解与时间有关或与生物体的寿命相关联的术语来解释，如果一种高分子聚合物不能在人一生时间之内降解，则不能认为它是可生物降解的。在过去二十年里，生物降解性高分子材料越来越受到了人们的广泛关注。这些生物降解性高分子材料可以用于组织工程中的保持手术后冠状动脉畅通的聚合物伸展剂【2】、外科整形矫形器件【31、可吸收医用缝合线【41、组织工程支架材料【51以及药物控释体系载体【61等，因此生物

2、降解性高分子材料在生物医学领域得到了越来越多的应用。而相比于非生物降解性高分子聚合物，生物降解性高分子聚合物制品可以避免二次手术，因此是生物医用高分子材料发展的主要方向。1．2生物降解性高分子材料1．2．1生物降解性高分子材料的降解机制生物可降解高分子聚合物材料在体内通常能降解成正常的代谢产物或者不经过代谢直接从体内排出体外。生物高分子材料的降解实际上是降解和溶蚀两个过程【7J。降解指的是高分子聚合物的大分子链断裂成小分子片段，使得聚合物分子链变短的过程；而溶蚀是指物质从聚合物分子链的本体中溶出或者扩散出来的过程。高分子

3、聚合物的降解主要分为四种模式【7]：化学降解；热降解；机械降解；光降解。而对于生物可降解材料来说，后面三种机制的影响都不大，化学降解是最重要的。生物降解性聚合物一般来说都含有可以水解的化学键(酯键，酸酐键等)，所以材料的降解可以是被动的酶解，也可以是主动水解。生物可降解性高分子聚合物的降解速度主要依赖于其分子链中对水具有敏感性的化学键反应性。聚合物中含有的化学键具有较好的稳定性，降解速度就慢；相反，水解的化学键越不稳定，材料的降解速度就越快。同时，生物可降解性高分子聚合物材料的吸水速度对聚合物的降解速度也存在影西南交通大

4、学硕士研究生学位论文第2页响。而聚合物材料具有越强的疏水性，越高的结晶度，水就越难以进入聚合物骨架，其降解速度就越慢。所有生物可降解性聚合物在降解的同时发生溶蚀的，溶蚀行为表现为两种形式№J：表面溶蚀和本体溶蚀，又叫做非均相溶蚀和均相溶蚀。在聚合物的溶蚀过程中，表面溶蚀和本体溶蚀一般说来是同时存在的。本体溶蚀是指水渗透进入聚合物的骨架中，在整个材料中均匀地发生聚合物地降解。因此本体溶蚀的降解速度与材料体积成正比。药物随着载体本体溶蚀的发生而释放出来，或降解之前在材料基质中的释放以简单扩散为主地进行。典型的本体溶蚀高分子材

5、料有：聚乙醇酸(poly(glycolicacid)(PGA))和聚乳酸(poly(1acticacid)(PLA))。表面溶蚀仅仅只在材料的表面发生，因此理想化的表面溶蚀速度与材料表面积成正比。具有疏水成分的聚合物或水难以进入的疏水性聚合物这类材料的溶蚀主要表现为表面溶蚀。药物从表面溶蚀聚合物材料中的释放则取决于两方面：药物的扩散和基质的降解。主要通过表面溶蚀释放药物的聚合物有：聚酸酐(poly(anhydride))【9】和聚原酸酯(poly(orthoester)(POE))【lo】。而应用与药物控制释放方面，表面

6、溶蚀型聚合物更符合药物释放载体【1l】的要求。1．2．2聚酸酐聚酸酐作为一类新型生物材料，具有优良的可降解生物性、良好的生物相容性、独特的表面溶蚀降解特性、降解速度可调及易加工性等优异性能。20世纪80年代初，美国麻省理工学院的LaIlger研究小组[11】首先利用酸酐键的水解不稳定性，研究出了新型的聚酸酐生物可降解高分子材料，并成功地应用于药物控制释放系统研究。近年来，随着药物控制释放系统的发展，普通药剂辅料越来越不能满足人们日益增长的需求。因此使用全新的合成聚合物，延长药物的作用时间，增强药物对组织的靶向性，环境响应

7、形释药等已经成为人们新兴的研究领域。1996年美国食品及药物管理局(FDA)已经批准了把癸二酸(SA)和l，3．双对羧基苯氧基丙烷(CPP)共聚物作为递送化学治疗剂以治疗脑癌【12】。由于聚酸酐具有良好的生物相容性，在体内降解后生成无害单体并能被机体有效地代谢掉、表面溶蚀、简单的合成方法、容易加工成型，这些优点为它成为良好的药物释放载体提供了巨大的优势【l孓16】。西南交通大学硕士研究生学位论文第3页1．2．3聚醚．聚酸酐聚乙二醇(PEG)已经通过美国FDA的批准作为可用于人体的水溶性聚合物材料，在生物医学领域中已有广泛

8、应用。将PEG链段引入聚酸酐形成聚醚一聚酸酐共聚物具有很多优点[17，18】：首先，PEG可以加快了聚酸酐的降解速率(根据不同的单体比例，降解时间从几天到几周不等)；显著地提高共聚物材料的亲水性；其次，PEG的引入不仅保持了聚酸酐原有良好的生物相容性，而且PEG的引入还可以降低巨噬细胞对共聚物材料粒子的吞噬作用。因此