专利名称：用于制备人造组织的聚合物骨架专利类型：发明专利
发明人：S·钱普,M·马斯,S·德克申请号：CN200780010569.4申请日：20070124公开号：CN101410559A公开日：20090415
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及适于制备人造组织的聚合物骨架，尤其是多糖骨架。本发明还涉及它们在制备人造组织中的用途，以及由所述聚合物骨架制备的人造组织。
申请人：巴斯夫欧洲公司
地址：德国路德维希港
国籍：DE
代理机构：北京市中咨律师事务所
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【摘要】：
生物医用高分子材料的制备及应用研究是高分子科学和生物学科交叉的最新研究领域。由于其可广泛应用于生物组织工程材料、药物递送与基因治疗体系等多个领域,已经成为了功能聚合物材料领域研究和开发的热点。绿色可控制备方法是实现材料实际应用的关键。其中,酶促聚合以其条件温和、选择性高、无金属催化剂的痕量残留和潜在毒性等特有的性质和优点,在制备功能材料高分子材料领域具有广阔的应用前景。然而,酶促聚合依然存在着诸多问题,如:1)酶分子在催化过程中的活力与稳定性不足;2)酶促合成产物的结构与应用范围有限;3)应用成本较高,催化剂难以回收利用等。因此,建立新型高效生物催化体系,实现生物医用高分子材料的绿色、高效可控合成及其应用,是当今生物医用高分子材料开发中至关重要的问题,对未来开展临床应用具有重大意义。基于上述酶促聚合的局限性,本论文设计构建新型生物酶催化的聚合反应体系,并将其用于制备生物医用高分子材料,同时探讨该合成材料的生物医用价值。本文主要包括四部分:(1)第一部分选择具有过氧化物酶活性的人工酶模拟物-次血红素六肽(DhHP-6)为软模板,通过仿生矿化技术构建新型生物杂合催化剂。接着,利用构造的新型催化体系研究水相单体聚乙二醇单甲醚原子转移自由基聚合反应的规律和特点。首先通过SEM、TEM、FTIR、UV-Vis、CLSM和TGA等系统表征了该组装体的结构,证明DhHP-6在多孔金属有机骨架材料(MOF)中的高效组装。NMR与GPC结果表明,该组装体能够高效催化原子转移自由基聚合反应,单体转化率达到76.1%,合成产物M_n高达45,900 g/mol,且分子量分布很窄。以上研究工作显著提高人工酶催化效率,同时能够有效避免金属催化剂在合成产物中的残留,具有良好的生物安全性、催化剂可回收性与潜在应用价值;(2)第二部分通过化学接枝的策略,将血红素分子偶联于MOF材料的表面构建新型酶模拟物Heme-ZrMOF并将其用于催化ATRP反应。首先通过SEM、TEM、FTIR、UV-vis和TGA系统表征了酶模拟物结构、催化活性及米氏动力学,证明成功构建了具有过氧化物酶活性的模拟物Heme-ZrMOF的成功构建。然后我们进一步探索Heme-ZrMOF催化的ATRP的应用范围,证明该复合物催化的ATRP聚合反应不仅仅局限于水相体系。同时通过~1H NMR与GPC研究了该催化剂介导ATRP反应合成嵌段聚合物的效率及催化机制,为新型高效、安全生物医用高分子材料的合成提供了具有优良性能的催化剂。(3)第三部分针对酶促聚合过程单体及聚合方法单一的弊端,通过酯前驱体技术成功实现酶促开环聚合与开环易位聚合“一锅法”同步串联反应制备嵌段聚合物,并通过NMR、GPC、DSC和microTOF-QII MS对这种嵌段聚合物的结构和热力学性能进行了系统表征。结果显示这种新型串联反应构筑结构和性能明确的嵌段共聚物是简便可行的,相比于传统方法这种聚合方法具有反应条件温和、无复杂中间纯化步骤等优势。进一步的动力学实验表明eROP/ROMP的“一锅法”聚合反应是一种独特的两阶段反应机制。该研究极大地拓宽了酶促化学偶联聚合技术的应用范围,为制备特殊结构的绿色功能聚合物提供了新的策略。(4)第四部分中酶促开环、酶促缩聚以及原子转移自由基聚合方法相结合将其应用于制备具有高附加值的聚合物基因载体,NMR、FT-IR和GPC结果表明我们成功利用上述三种聚合的串联反应构筑了两类生物可降解的阳离子聚合物基因载体:胆固醇-g-聚(胺-co-酯)和聚(胺-co-酯)-co-PGEA材料。在此基础上,我们以上述两类材料为基因载体分别实现了miR-23b和p53在肿瘤细胞中的高效递送,结果显示治疗基因的高效传输能够显著抑制肿瘤增殖、迁移与浸润,为抗肿瘤纳米基因传输载体的设计与开发提供了新的思路。综上所述,本论文立足于高分子化学、酶学与生物学的多学科交叉研究,为酶催化高分子绿色合成、高活力和稳定性生物材料的研究开发以及产业发展提供新的科研思路及理论依据。
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