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以树枝状聚(醚—酰胺)合成的两亲性树枝状聚合物及其药物包裹/缓释行为的研究

杨柱  
【摘要】: 与线形聚合物相比,树枝状聚合物具有高度支化的三维球型结构,含有众多具有相同微环境的非缠绕链段和端基官能团,因而对树枝状聚合物可以进行各种端基改性,以满足多种应用需求。本论文主要在合成树枝状聚(醚-酰胺)(DPEA-OH)的基础上,对其进行改性,制备两亲性树枝状聚合物,研究其在水溶液中的聚集行为、相转变行为以及药物包裹和缓释性能。 1.两亲性核-壳结构树枝状聚合物的合成及其对水杨酸的增溶 通过对DPEA-OH末端羟基的改性制备了两亲性核-壳结构的树枝状聚合物DPEA-PEG。采用FT-IR、~1H NMR和GPC对其结构进行了表征。通过DLS、荧光光谱法等手段研究了两亲性DPEA-PEG在水溶液中的聚集行为。利用紫外光谱法研究了聚合物对水难溶性化合物水杨酸(SA)的增溶效果。结果显示,浓度为5mg/mL的DPEA-PEG水溶液可以增溶0.87 mg/mL的水杨酸,即平均每个DPEA-PEG分子可以增溶约14个水杨酸分子。 2.星形嵌段树枝状聚合物的合成及其结晶行为和热性能 以DPEA-OH作为CL开环聚合的引发剂,通过控制两者的摩尔比合成一定PCL臂长的星形DPEA-PCL,再与端羧基PEG耦合制备了星形嵌段聚合物DPEA-PCL-PEG。采用FT-IR、~1H NMR和GPC对其结构进行了表征。通过DSC、XRD等手段研究了DPEA-PCL-PEG的结晶行为。结果表明,DPEA-PCL-PEG的PEG和PCL结晶相在体系中一方面独立存在,另一方面,两者的结晶行为相互影响,出现相混合现象;而且PCL组分的结晶能力远低于线形PCL。TGA研究表明,由于DPEA-PCL-PEG的末端基团主要是-OCH_3,因而具有优异的热稳定性能。 3.两亲性星形嵌段树枝状聚合物在水溶液中的自组装及其药物包裹和缓释放行为 通过分子荧光、~1H NMR、DLS和TEM研究了两亲性星形嵌段聚合物DPEA-PCL-PEG在水溶液中的自组装行为。结果表明,聚合物在水溶液中的聚集粒子半径在其浓度为0.15 mg/mL时约为3.43 nm,而在浓度为0.5 mg/mL时约为170.2 nm,临界胶束浓度为5.524 mg/L。两亲性星形嵌段聚合物在水中形成的纳米级胶束可显著提高疏水性化合物黄豆苷元在水中的溶解度,并且包裹在聚合物粒子中的黄豆苷元在生物活性酶Lipase PS的催化下能够均匀而缓慢地释放到水溶液中,最终达到较高的释放效率。 4.温度敏感核-壳结构树枝状聚合物的合成及其在水溶液中的相转变行为 对DPEA-OH末端羟基的改性制备了两亲性核-壳结构的树枝状聚合物DPEA-PNIPAAm和不同PEG取代度的DPEA-PNIPAAm-PEG。采用FT-IR、~1H NMR和GPC对其结构进行了表征。通过紫外和荧光光谱法等手段研究了聚合物在水溶液中的相转变行为。结果表明,两亲性核-壳结构的树枝状聚合物DPEA-PNIPAAm以及不同PEG取代度的DPEA-PNIPAAm-PEG-A和DPEA-PNIPAAm-PEG-B在水溶液中的较低临界溶解温度(LCST)分别为34℃、36℃和39℃;当温度高于LCST时,pyrene在聚合物水溶液中的荧光发射和激发光谱都均发生明显的跃迁现象;而且临界聚集温度随聚合物中PEG含量的增加而提高。 5.温度敏感星形嵌段树枝状聚合物在水溶液中的自组装及其药物包裹和缓释放行为 以DPEA-OH作为CL开环聚合的引发剂,通过控制两者的摩尔比来合成不同PCL臂长的DPEA-PCL,再与端羧基PNIPAAm耦合制备了温度敏感星形嵌段聚合物DPEA-PCL-PNIPAAm。采用FT-IR、~1H NMR和GPC对其结构进行了表征。由紫外光谱结果结果显示,聚合物水溶液具有温度敏感性能;US-DSC结果表明,聚合物具有两阶相转变行为,以及温度响应可回复性能。通过分子荧光、~1H NMR和DLS研究了聚合物在水溶液中的自组装行为。DPEA-PCL-PNIPAAm-A和DPEA-PCL-PNIPAAm-B在水溶液中的临界胶束浓度分别为1.941 mg/L和2.642 mg/L;聚集粒子半径分别为25.7 nm和36.1 nm;在低于LCST的温度下,由其形成的纳米级胶束可显著提高疏水性化合物黄豆苷元在水中的溶解度,而包裹在聚合物粒子中黄豆苷元的释放速率受体系温度变化所影响,在低于LCST的温度下释放速率较慢,在高于LCST的温度下则释放速率较快。


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