PCLAPEGCLA温致水凝胶的合成 多肽包裹与修饰及其医学应用.docx

聚合物水溶液的凝胶转变温度控制在室温和体温之间，使其呈现“室温溶胶、体 聚合物水溶液的凝胶转变温度控制在室温和体温之间，使其呈现“室温溶胶、体 温凝胶”的可注射凝胶特性，为未来临床应用带来了便利。通过己内酯(CL) 与丙交酯(LA)的无规共聚，一方面降低了单纯使用PLA作为疏水嵌段而导致 的使用过程中酸性降解产物的副作用，另一方面也避免了仅使用PCL作为疏水 嵌段所引起的材料由结晶而导致的储存过程中提前物理凝胶化的问题。 2．验证了所合成聚合物的体内外生物相容性、并发现相应的物理水凝胶具 有良好的凝胶保持特性和适宜的可降解性。为了研究材料基本的生物相容性和生 物安全性能，我们按照国家标准“医疗器械生物学评价”的相关要求设计了体外 的细胞毒性实验，证实材料对细胞黏附和增殖无显著影响；通过相关的动物实验 证实了材料在使用时不会引起明显的溶血和热原反应；同时对体内植入部位的组 织进行切片染色和组织学分析，证实了材料在体内良好的生物相容性，没有出现 可见的组织病变和严重的炎症反应。通过体外模拟生理条件，研究了材料的降解 行为，发现凝胶在体外能维持近12周，分子量呈线性下降，不同于聚酯材料通 常所见的自催化所导致的指数下降特性；将材料埋植于新西兰兔皮下，发现材料 在动物体内降解加快，可能是体内的一些酶的参与加速了聚酯的降解，但是体内 存在时间仍然可达到6周，比Pluronic等传统的物理水凝胶的保持时间(通常1 天左右)长一个数量级以上。 3．首次尝试PcLA．PEG-PCLA温致物理水凝胶在术后防粘连方面的应用， 并在动物实验中获得成功。外科手术中的组织粘连是一个十分普遍的问题，防止 术后粘连十分重要。由两亲性嵌段聚合物胶束自组装而形成的该物理凝胶，其表 面富集了大量的亲水的PEG链段。PEG能有效抵抗蛋白和细胞的黏附，因此， 我们推测，该聚合物有望作为一种防粘连材料，并且我们的温敏凝胶可以通过注 射的方式植入体内，能与腹腔镜、关节镜等微创医疗手段相结合。通过合作研究， 我们利用新西兰兔的腹壁和盲肠损伤模型，将水凝胶注射植入创面，起到了隔离 作用。动物实验结果证明：水凝胶在使用便利性和预防组织粘连上的效果上都明 显优于市售的PLA膜材料，并且凝胶良好的生物相容性不会影响术后创面的愈 合。这样，我们首次将该嵌段共聚物物理凝胶尝试用于防止术后粘连，并且在 方便操作的同时，起到了良好的动物实验效果。 4．发现在水凝胶中包裹促进细胞黏附的多肽不仅不会妨碍术后粘连，还会 4．发现在水凝胶中包裹促进细胞黏附的多肽不仅不会妨碍术后粘连，还会 显著增强术后防粘连的效果。本文还利用了水凝胶对小分子的缓释特性，将具有 与细胞特异性相互作用的多肽cyclo(．RGDfK．)包裹其中，发现可实现一周左右的 持续释放；而在术后粘连发生的过程中，炎症细胞的迁移和黏附是粘连组织形成 的重要步骤，其发生的时间一般集中在术后一周内。动物实验结果发现，我们的 水凝胶缓释多肽分子能进一步抑制术后组织粘连的发生；水凝胶释放RGD多肽 的实验组与单纯使用凝胶或多肽相比，在预防粘连上的效果更好。RGD多肽固 定于材料表面能够促进细胞向材料黏附，但未固定的RGD分子能在释放以后与 材料外部的细胞上的整合素结合，占据细胞上整合素结合位点，反而抑制了这些 细胞向材料的黏附。 5．首次对于PCLA．PEG_PCLA的不同嵌段平行进行多肽修饰、并发现嵌段 共聚物的多肽修饰具有显著的位置效应。上述水凝胶的另外一个潜在应用方向为 组织工程材料，这类温致物理凝胶化的现象提供了极好的可注射性材料的特性。 可是作为一种组织工程材料，细胞黏附性不佳是其瓶颈；与防粘连材料中包裹游 离多肽不同，这里需要将多肽共价连接到嵌段聚合物中，就涉及到如何连接以及 到底向那个嵌段连接更好的问题。为此我们通过Fmoe保护法固相合成一种能与 细胞膜上的整合素发生特异结合的活性多肽分子cyclo(．RGDfK．)，并且为了进一 步将多肽化学固定在水凝胶上，我们又合成了一种非对称的光敏偶联分子，其一 端的叠氮基团能通过紫外光引发与聚合物中的PEG发生插入反应，另一端羧基 经NHS活化后，能与多肽的氨基发生偶合反应。在建立上述合成基础平台的基 础上，本博士论文在国际上首次平行地将多肽分子化学连接到两亲性聚合物的 亲水嵌段和疏水嵌段。我们还进一步比较了两种不同连接方式所制备的聚合物材 料与细胞相互作用时的效果差异。研究证明，对于两亲性嵌段聚合物而言，生物 活性分子固定在亲水链段能更好地起到促进细胞黏附的作用。上述工作在提供了 医用高分子的修饰技术的同时，也部分揭示了医用高分子修饰的设计原理。 除了可注射性材料以外，博士论文期间还对PLGA多孔支架进行了初步研 究，制备了一种双层支架，为进一步研制作为复合组织缺损修复的相应的