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酶促合成超支化聚合物、聚氨基酸及其性质研究

徐芳丽  
【摘要】:生物酶在聚合反应中的应用越来越受到大家的关注,特别是在催化超支化聚合物以及聚酰胺化合物的合成中。酶催化的优点体现在它的高选择性,对环境无污染性,以及生物可相容性高等方面。本论文发展了一种酶催化合成超支化聚合物的方法,研究了超支化聚合物的性质及其在药物和基因传递中的应用,并探索了酶催化合成聚天冬氨酸和聚赖氨酸两类手性聚合物的反应。 本论文研究了南极假丝酵母脂肪酶B (CAL-B)催化三乙醇胺和二酸二甲酯的聚合,制备了5种不同构型的超支化聚合物。通过考察聚合反应中的产率和聚合产物的分子量,研究了二酸二甲酯单体链长、两种单体比例、聚合反应温度以及酶浓度等对聚合反应的影响。另外,论文利用红外光谱、一维/二维核磁共振技术、凝胶渗透色谱等现代仪器分析手段详细研究了该类超支化聚合物的支化结构,分析并计算了该类超支化聚合物的支化度(DB)。结果表明通过三乙醇胺和二酸二甲酯两种单体投料比例的合理控制,可以有效制备具有规整支化结构、较高分子量、以及表面末端官能团羟基(DB=46.9%)/酯基(DB=86.0%)可调控的超支化聚合物。 本论文进一步研究了这类超支化聚合物的生物可降解性、自组装成胶束的行为、细胞毒性、抗肿瘤药物装载能力和药效以及DNA复合能力等一系列的功能和性质。结果表明这类超支化聚合物可以在弱酸性环境下被脂肪酶有效降解。当三乙醇胺和二酸二甲酯两种单体投料比例为1/1制备的超支化聚合物具有两亲性(表面羟基亲水,核内酯链疏水),可以组装成具有250-400nm左右的胶束粒子,其临界聚集浓度(CAC)为0.042g/L。这类聚合物对于COS-7细胞没有毒性,然而当抗肿瘤药物5-氟胞苷-5’-已二酸二乙烯酯被装载到胶束核内后,则可以有效地抑制HepG2细胞的生长,其IC5o值为130ug/mL。此外这类超支化聚合物在主链上具有叔胺结构,可以被质子化形成季铵盐从而与DNA形成复合物,用于DNA的传送和释放。 论文还探索了酶催化天冬氨酸二酯和赖氨酸酯的聚合反应,用于制备手性聚氨基酸。考察了不同酶源对D,L-天冬氨酸二甲酯的催化聚合效果,并分别采用D和L-天冬氨酸二甲酯单体在酶催化下制备了手性聚D-天冬氨酸二酯和聚L-天冬氨酸二酯,聚合产物的结构及其连接方式通过核磁共振表征分析确认。此外论文还制备了手性聚L-赖氨酸乙酯,考察了不同酶对赖氨酸乙酯单体构型的选择性,并讨论了聚合温度和时间对聚合反应的影响。


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