谷胱苷肽響應(yīng)型生物可降解聚氨酯的合成與性能研究.pdf

1、生物可降解高分子材料是指能夠以安全、可靠、經(jīng)濟(jì)且生理相容的方式在結(jié)構(gòu)或功能上代替身體部分組織或器官功能，且降解產(chǎn)物對(duì)機(jī)體無(wú)毒副作用的一種高分子材料，主要包括天然、微生物合成和化學(xué)合成三個(gè)來(lái)源，其中化學(xué)合成高分子材料結(jié)構(gòu)可控性強(qiáng)、性能優(yōu)異，具有廣泛的研究和應(yīng)用價(jià)值。生物可降解聚氨酯，通常由多異腈酸酯、低聚物多元醇、小分子多元醇（胺）通過(guò)逐步聚合的方法制備，能夠形成軟硬段微相分離的微觀結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)異的生物力學(xué)性能和良好的生物相容性，已廣泛應(yīng)

2、用于藥物控釋?zhuān)嗽煅?，心臟瓣膜，髓核假體以及其他的組織工程領(lǐng)域。
　　 為了制備降解位點(diǎn)確定、降解速率可控的響應(yīng)型生物可降解聚氨酯，本文將二硫鍵基團(tuán)引入聚氨酯中，在還原性介質(zhì)如谷胱苷肽(GSH)存在的條件下，二硫鍵可以被還原成巰基而斷裂，從而賦予聚氨酯生物可降解性。進(jìn)一步系統(tǒng)的考察了聚氨酯的軟、硬段結(jié)構(gòu)和比例對(duì)其性能的影響，研究了谷胱苷肽誘導(dǎo)聚氨酯降解的動(dòng)力學(xué)，確定了降解反應(yīng)速率常數(shù)并建立降解動(dòng)力學(xué)方程。用傅立葉紅外變換光譜(

3、FTIR)和核磁共振譜(NMR)表征聚氨酯的結(jié)構(gòu)，凝膠滲透色譜(GPC)表征聚氨酯的分子量，差示掃描量熱分析(DSC)和熱失重分析(TGA)表征聚氨酯的熱性能，掃描電子顯微鏡(SEM)表征聚氨酯的表面形貌。
　　 (1)含胱氨酸生物可降解聚醚型聚氨酯的合成與性能研究
　　 本文首先以聚乙二醇(PEG)為軟段，1，6-己二異氰酸酯和胱氨酸二甲酯為硬段合成了具備溫度響應(yīng)性和生物可降解性的聚醚型聚氨酯，考察了不同分子量的PEG

4、對(duì)聚氨酯性能的影響。發(fā)現(xiàn)PEG的分子量越高，聚氨酯的相分離程度越大，親水性越強(qiáng)，其飽和水溶液具有更高的相轉(zhuǎn)變溫度。聚氨酯在谷胱苷肽存在的介質(zhì)中被降解，核磁結(jié)果證明其降解是由于硬段中二硫鍵被還原而斷裂。聚氨酯降解產(chǎn)物的溶解性主要決定于其親水性:PEG分子量越大，聚氨酯越親水，降解產(chǎn)物的溶解性越好;降解實(shí)驗(yàn)進(jìn)行30天后，PEG分子量為2000和3000的聚氨酯的降解產(chǎn)物可以全部溶解在水中。聚氨酯降解產(chǎn)物的分子量主要決定于二硫鍵含量:PEG分

5、子量越小，二硫鍵含量越大，反應(yīng)位點(diǎn)越多，降解產(chǎn)物的分子量越小;降解實(shí)驗(yàn)進(jìn)行30天后，PEG分子量為600的聚氨酯的分子量下降了76％。
　　 (2)含胱氨酸生物可降解聚酯型聚氨酯的合成與性能研究
　　 進(jìn)一步以聚ε-己內(nèi)酯二醇(PCL)為軟段，1，6-己二異氰酸酯和胱氨酸二甲酯為硬段合成了生物可降解聚酯型聚氨酯，考察了PCL的不同分子量對(duì)聚氨酯性能的影響。結(jié)果表明PCL分子量越高，聚氨酯的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率越大，相分離

6、程度越明顯，損耗因子隨溫度變化的范圍越寬。在谷胱苷肽存在的條件下聚氨酯被降解，隨著PCL分子量的升高和聚氨酯中二硫鍵含量的減小，聚氨酯的降解速率呈下降趨勢(shì);其中PCL分子量為550的聚氨酯的降解速率最快，降解實(shí)驗(yàn)進(jìn)行30天后，分子量下降了約53％。WST-1細(xì)胞增殖和細(xì)胞毒性測(cè)試證明聚酯型聚氨酯具有良好的細(xì)胞相容性。
　　 (3)含胱氨酸生物可降解聚氨酯的降解動(dòng)力學(xué)研究
　　 在前兩章的基礎(chǔ)上，為了系統(tǒng)研究谷胱苷肽誘導(dǎo)的

7、含胱氨酸生物可降解聚氨酯的降解行為和降解動(dòng)力學(xué)，設(shè)計(jì)并合成了含二硫鍵的聚醚型和聚酯型聚氨酯模型化合物，分別以聚乙二醇(PEG)和聚ε-己內(nèi)酯二醇(PCL)為軟段，1，6-己二異氰酸酯及擴(kuò)鏈劑胱氨酸二甲酯、賴(lài)氨酸甲酯為硬段，考察了擴(kuò)鏈劑中胱氨酸二甲酯與賴(lài)氨酸甲酯的不同比例對(duì)聚氨酯降解性能的影響。結(jié)果表明隨著二硫鍵含量的增加，聚氨酯的降解性能也隨之增強(qiáng)。進(jìn)一步研究了聚氨酯的降解反應(yīng)速率和聚合度（分子量）與降解時(shí)間的關(guān)系，確定降解反應(yīng)速率常數(shù)

8、并建立降解動(dòng)力學(xué)方程;當(dāng)谷胱苷肽的濃度為0.1mol·L-1時(shí)，以PEG和PCL為軟段的聚氨酯模型化合物的降解反應(yīng)速率常數(shù)分別為2～13×10-3和0.3～3×10-3day-1。
　　 (4)含二硫鍵二醇的聚氨酯的合成與性能研究
　　 用11-溴-1-醇制備了含二硫鍵的11，11'-二硫-1，1'-二（十一醇）(DSU)，并以其與聚乙二醇(PEG)為混合軟段，1，6-己二異氰酸酯和1，4-丁二醇為硬段合成了聚氨酯，考察