本项目的主要目标是制备在生理条件下,对葡萄糖响应快,对胰岛素载药量大且可控释放的新型葡萄糖响应微凝胶。设计、合成系列生物相容性好、链段长度可调的PEO和PVA 二嵌段、三嵌段和接枝共聚物,以及两(多)端含苯硼酸基团的PEO;利用PVA 链段上多羟基与双硼酸基团在水中形成可逆共价复合物的性质,构筑对葡萄糖响应的新型微凝胶;深入系统研究聚合物和交联剂结构、浓度、比例以及其他制备条件对微凝胶性质的影响,重点考察在生理条件下对葡萄糖浓度的响应性和对包藏胰岛素的可控释放行为,在总结微凝胶组成与性能关系的基础上,实现预定目标,为进一步研制具有潜在应用价值的可注射用胰岛素载体打下基础。
Poly(vinyl alcohol);Phenylboronic acid;Dynamic covalent bonds;Glucose-responsive;hydrogel
本项目设计合成了一系列聚乙烯醇(PVA)的嵌段共聚物,利用PVA与苯硼酸基团间形成动态共价键的特点,并结合其他非共价相互作用,以简单方法制备得到几类新型结构的物理水凝胶,均在生理pH下对葡萄糖浓度表现出响应性。(1)设计合成了一类新型结构的PEO大分子链转移剂,调控3-丙烯酰胺基苯硼酸(AAPBA)的RAFT聚合,合成得到三种PAAPBA链段长度不同的PAAPBA-b-PEO-b-PAABPA三嵌段共聚物。在生理pH值下,三嵌段共聚物具有疏水缔合的特性,在一定浓度下可形成宏观超分子凝胶, 凝胶表现出葡萄糖敏感性,凝胶亲水微区能包藏水溶性小分子罗丹明B和蛋白质FITC-BSA,葡萄糖能加快二者的释放。(2)设计合成了一类新结构的含苯硼酸和氨基结构的PEO交联剂,利用PVA-b-PEO-b-PVA三嵌段共聚物与该交联剂之间的动态共价作用,构筑得到一类在生理pH下稳定的动态共价凝胶;PVA链段越长,交联剂用量越高,凝胶的稳定性越高。同时这类凝胶的硬度和屈服力较高,并表现出较强的结构修复能力以及对糖的响应能力;凝胶可包裹罗丹明B和FITC-BSA,且二者的释放行为具有葡萄糖响应性。(3)利用PVA-b-PNIPAM与含苯硼酸的PEO大分子交联剂,通过动态共价键及升温后PNIPAM链段的疏水作用,构筑得到热可逆凝胶体系。通过调节PNIPAM链段的长度和交联剂的含量,可在较宽的温度区间调控凝胶化温度。升温形成凝胶过程中可同时包裹罗丹明B,在生理pH和盐浓度下,其释放行为具有葡萄糖响应性。(4)利用PEO-b-PVA,α-CD以及含苯硼酸的PEO大分子交联剂构筑得到一类新型的动态凝胶体系, 证明PVA 与苯硼酸之间的动态共价键交联以及PEO 与α-CD之间的包含复合作用共同促进凝胶的形成。凝胶硬度高,表现出触变性;能在温和条件下包裹FITC-BSA,生理pH下,表现出一定的对葡萄糖与果糖浓度敏感的释放行为。研究成果已正式发表学术论文2篇,另有4篇在整理投稿中。