糖类作为人体能量载体和重要的生物信息分子,在生理过程中发挥着关键作用。研究发现,糖类不仅具有亲水性和生物相容性,还能通过特定的细胞膜识别功能实现靶向作用。含糖聚合物是一种在聚合物侧链或端链带有糖基的功能高分子材料,因其良好的亲水性和生物功能性,正逐渐受到广泛关注。人工合成的含糖聚合物不仅保留了糖组分的特殊性质,还能超越天然糖的功能,扩展了其在食品添加剂、生物活性材料、精细化工等领域的应用。
嵌段共聚物是由两种或两种以上不同性质的聚合物链段连接而成的高分子材料,其中由亲水嵌段和疏水嵌段组成的共聚物被称为两亲性嵌段共聚物,也称为高分子表面活性剂。这类材料可以在水溶液中自组装形成胶束,具有较低的临界胶束化浓度(CMC)。与传统的小分子表面活性剂相比,两亲性嵌段共聚物在选择性溶剂中形成的胶束体系更稳定,因此在药物传递、诊疗显影剂等领域具有广阔的应用前景。
树枝化聚合物是一类重要的非线形聚合物,具有分子尺寸较大、结构高度支化、内层富含空腔和外层富集官能团的特点。这类聚合物不仅可以通过调控树枝化基元的种类和代数来改变其构型和柔顺性,还能实现单分子观测和操作,是纳米级别材料研究的重要方向。
两亲性树枝化含糖共聚物的合成主要通过开环易位聚合(ROMP)实现。具体步骤如下:
1. β-D-半乳糖单体M的合成:首先,将顺-5-降冰片烯-外-2,3-二羧酸酐与胺甲基丙二醇在无水甲苯中加热反应,生成二醇化合物1;接着,化合物1与炔丙基溴反应生成化合物2;最后,化合物2与β-D-半乳糖叠氮化合物在催化剂作用下生成β-D-半乳糖单体M。
2. NB-ace的合成:将顺-5-降冰片烯-外-2,3-二羧酸酐与胺甲基丙二醇在无水甲苯中反应生成二醇化合物3,随后化合物3与对甲苯磺酸反应生成NB-ace。
3. 两亲性含糖共聚物的合成:在惰性气氛下,将β-D-半乳糖单体M、NB-ace和Hoveyda-Grubbs一代催化剂在四氢呋喃中反应,加入乙烯基乙醚终止反应,经过后处理得到两亲性含糖嵌段共聚物。
两亲性树枝化含糖共聚物因其良好的生物相容性、低毒性和靶向性,在生物医药领域具有重要应用价值。例如,这类材料可以作为药物传递载体,通过自组装形成的胶束实现药物的靶向传输和定点释放。此外,含糖共聚物还可用于诊疗显影剂的负载和控制释放,为肿瘤靶向治疗提供了新的解决方案。
通过对树枝化基元的选择性调控,这类材料还可用于葡萄糖、甘露糖等含糖聚合物的制备,进一步扩展其应用范围。
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