含氨基酸的生物医用可降解聚氨酯的合成与性能研究.pdf

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1、含氨基酸的生物医用可降解聚氨酯的合成与性能研究StudiesonSynthesisandPropertyofBiodegradablePolyurethanesContainingAminoAcid(申请理学博士学位)学科：高分子化学与物理博士生：陆浩翔导师：王新灵教授上海交通大学化学化工学院2012年2月万方数据含氨基酸的生物医用可降解聚氨酯的合成与性能研究摘要生物降解高分子材料是指能被各种生物或其分泌物在酶或化学作用下发生降解的高分子，它们的降解是一个复杂的生物物理、生物化学协同作用过程。在各种生物降解机理中，蛋白酶或肽对某

2、些特定化学键如肽键、二硫键的作用高效且具有特异选择性的优势引起了越来越广泛的关注。这种作用对含肽键或二硫键的聚合物同样存在，当这类聚合物进入生物体内，即为蛋白酶解提供了可降解位点。因此可以通过调节聚合物链中肽键/二硫键的种类和数量、分子结构等并结合不同器官或组织中存在的肽或酶实现对生物降解精确控制的目的。聚氨酯具有独特的微相分离结构，使得其表面形态与生物膜极为相似，表现出很好的生物相容性和血液相容性，已被用作生物医用材料。本文计划将对人体内蛋白酶/肽特异选择性敏感的可降解位点，主要是肽键、伪肽键和二硫键引入到聚氨酯分子结构中，以

3、得到可以被不同蛋白酶/肽特异选择性降解的生物医用聚氨酯。具体研究结果如下：1.还原敏感的可快速生物降解的聚氨酯的合成与性能研究首先合成了含二硫键的氨基酸衍生物—胱氨酸二甲酯（CDE），进一步设计合成了两个1系列的还原敏感的可快速降解的聚氨酯，并通过红外（FIR）、氢核磁（HNMR）、凝胶渗透色谱（GPC）、拉伸、示差扫描量热分析（DSC）、热重（TG）等多种手段对其结构、分子量、力、热性能进行了测试表征。在模拟生理条件的体外降解实验中，我们通过核磁、GPC、SEM对样品的降解行为进行了研究，结果表明该聚氨酯在还原氛围下可发生快速

4、降解，降解速度和程度受聚氨酯结构和还原环境的影响。细胞相容性实验结果表明，该聚氨酯具有良好的细胞相容性。2.胃蛋白酶响应的多肽仿生聚氨酯的合成与性能研究首先设计合成了一种新型酪氨酸-富马酸-酪氨酸伪三肽（TFT），以TFT为扩链剂制备了一系列胃蛋白酶敏感的多肽仿生的聚氨酯，并对其结构和性能进行了表征测试。结果表明，该聚氨酯力学性能良好，PEG600PU样断裂强度为11.8MPa、PCL1000PU样为19.1MPa。在万方数据含有胃蛋白酶的人工胃液中经过32天的培养，样品被有效的降解，降解速度和程度受聚氨酯结构和胃蛋白酶活度的影

5、响。细胞相容性实验结果表明，该聚氨酯具有较好的细胞相容性。3.胰蛋白酶响应的可快速降解聚氨酯的合成与性能研究以低聚α-赖氨酸和PCL为混合软段，合成了一系列多肽仿生的聚氨酯。聚氨酯的结构通过红外和核磁进行了表征。合成的聚氨酯的热稳定性和亲水性随着α-聚赖氨酸含量的提高而提高。体外降解实验结果表明，制备的聚氨酯在胰蛋白酶的作用下可被快速降解，脱保护后的聚氨酯样品经过24天降解，质量损失约35%，未脱保护样及空白样质量损失不到10%。4.胰蛋白酶响应的聚氨酯/氧化石墨烯复合材料的合成与性能研究利用“graftto”的方法将含聚α-赖

6、氨酸的聚氨酯接枝到氧化石墨烯的表面，研究了氧化石墨烯在接枝前后的结构和形貌变化。体外降解实验结果表明，复合材料保留了胰蛋白酶降解性能。交流阻抗法结果表明，复合材料的本体电阻较纯聚氨酯有了明显下降，表明引入2%的氧化石墨烯即能明显改善聚氨酯的电学性能。关键词：聚氨酯，胱氨酸二甲酯，伪三肽，聚赖氨酸，谷胱甘肽，胃蛋白酶，胰蛋白酶，降解万方数据StudiesonSynthesisandPropertyofBiodegradablePolyurethanesContainingAminoAcidABSTRACTBiodegradable

7、polymericmaterialsmeanakindofmacromolecularswhichcouldbedegradedbytheactionofenzymeorchemicalscreatedbylivingbeings.Thebiodegradationisacomplicatedbiophysicsandbiochemistprocess.Amongallkindsofbiodegradationmechanism,thedegradationofpeptidebondordisulfidebondbytheact

8、ionofproteaseorpeptideiseffectiveandselective.Theseadvantagesattractmoreandmoreinterests.Theactiontowardspolymerscontainingpeptideb