Y型糖核异臂两亲性脂肪族聚酯/聚乙二醇星形聚合物的酶促合成及其拓扑结构与性能的关系

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51273123
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    79.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0308.生物医用有机高分子材料
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Many amphiphilic copolymers based on aliphatic polyesters such as poly(ε-caprolactone) (PCL) and poly(p-dioxanone) (PPDO) and poly(ethylene glycol) (PEG), which is one of the most widely used hydrophilic polymers have been synthesized as hydrophobic drug carriers. Because these amphiphilic copolymers can self assemble into nanometric micelles in aqueous solution, they can escape from reticuloendothelial system (RES). It was well known that the topological structure has great relationship with the morphology, stability and the size of micelle, which will directly decide the drug capacity, drug release and in vivo circulation. Recently many literatures demonstrated that star polymers have advantages in self-assembled morphology control as well as drug release compared to the linear polymer. .In this project,Y type 3-miktoarm star copolymers will be synthesized by enzyme in which PCL, PPDO and PEG as well as their copolymers are arms, alkyl α-D-glucopyranoside is a core. Due to the high regioselectivity and stereoselectivity of enzyme catalysis, no protection and de-protection procedures will be needed. Firstly, sugar containing PPDO (sugar-P) will be synthesized by enzyme catalyzed ring-opening polymerization (EROP) of p-dioxanone (PDO) specifically initiated by the 6-primary alcohol of alkyl α-D-glucopyranoside. For the attachment of the other arms at the chosen site of the sugar core, it was necessary to end-cap the terminal hydroxyl group of PPDO. The terminal hydroxyl group of PPDO will be transformed into an acylating group by reacted with vinyl methacrylate using Novozyme-435 as a catalyst. Secondly, in the presence of lipase, methoxy-PEG will initiate ROP of ε-CL or PDO to obtain aliphatic polyester/PEG copolymers. The terminal hydroxyl of the obtained copolymers will be changed to a carboxyl group (AP-PEG-COOH) easily in the presence of succinic anhydride (SA), 4-(dimethylamino) pyridine (DMAP) and triethylamine (TEA). Finally, the esterfication between 2[R]-, 4[R]- secondary alcohol of alkyl α-D-glucopyranoside with PEG-COOH or AP-PEG-COOH will occur due to the high regioselectivity of enzyme catalysis. Due to the solubility difference and micro-phase separation, these star copolymers can self assembly into aggregates with different morphology. The introduction of sugar moiety can endow star polymers having specifically cell recognition function. In this project the relationship between the topological structure of the obtained star polymers and properties as well as their self assembly behavior will be investigated in detail. This project will laid the theoretical basis for the usage of this novel star copolymer in drug delivery systems. Besides this, this project will broaden the enzyme catalysis application and provide a new way for synthesis of medical-used polymers without metal residues.
两亲性星形聚合物由于其独特的拓扑结构在自组装形貌控制以及作为药物释载体方面比线性聚合物更具有优势。本项目拟以聚对二氧环己酮(PPDO)、聚乙二醇(PEG)、聚(ε-己内酯)(PCL)及其它们的嵌段共聚物为臂,以烷基吡喃葡糖苷为核,利用酶催化的高度立体及区域选择性,无需保护及脱保护步骤就可以合成出具有Y型结构、可完全生物降解、生物相容的两亲性糖核脂肪族聚酯/聚乙二醇星形聚合物。利用两亲性星形共聚物溶解性的差别及微相分离可以获得不同形貌的纳米聚集体。由于糖核的引入,此类星形聚合物形成的纳米载药胶束还具有特异性细胞识别的功能。本项目将详细研究所合成的星形聚合物的拓扑结构与其性能、自组装行为的内在联系,为该类糖核异臂星形聚合物在药物控释领域的应用奠定理论基础。通过对酶促合成星形聚合物的研究,将拓宽酶催化在合成高分子中的应用,并为获得无金属残留的、更适应生物医用的星形聚合物提供新方法。

结项摘要

本项目以聚对二氧环己酮(PPDO)、聚(ε-己内酯)(PCL)、聚乙二醇(PEG)以及及其共聚物为臂,以烷基吡喃葡糖苷为核,利用酶催化以及酶化学结合方法制备了一系列具有优良生物相容性及可完全生物降解的两亲性糖核脂肪族聚酯/聚乙二醇星形聚合物。采用酶催化及酶促化学结合的方法,无需保护及脱保护步骤,方便可控地合成了具有精确分子结构的星形聚合物。通过调控星形聚合物的拓扑结构,可以获得具有不同临界胶束浓度、胶束粒径以及形貌的纳米聚集体。此外,研究中还发现具有不同拓扑结构的星形聚合物在药物负载效率、药物释放速率以及杀伤癌细胞方面存在差异。此外,本项目还进一步将研究体系拓展到其他具有刺激响应性的不同拓扑结构两亲性共聚物的制备及性能研究上,发现Y型聚合物、H型聚合物以及三嵌段共聚物自组装行为以及刺激响应性表现出明显不同,揭示出两亲性共聚物的拓扑结构与其自组装行为及其药物释放性能之间的内在联系。本项目为这类两亲性糖核脂肪族聚酯/聚乙二醇星形聚合物在在药物释放领域的应用打下良好的基础,同时也拓宽了酶催化在合成高分子中的应用,为获得更适应生物医用的星形聚合物提供了新方法。.本项目已经完成既定的研究目标,目前已经在Chemical Communications、ACS Sustainable Chemistry& Engineering、Colloid and Surface B: Biointerfaces、Polymer等主流刊物上发表SCI收录论文18篇,其中第一标注13篇,第二标注3篇,第三标注2篇。申请中国发明专利1项并获授权。培养博士2人(其中在读1人),硕士3人。

项目成果

期刊论文数量(18)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Preparation and Properties of Bio-based PBS Multiblock Copolyesters Containing Isosorbide Units
含异山梨醇单元的生物基PBS多嵌段共聚酯的制备及性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Acta Polymerica Sinica
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Dong; Xue;Li; De-fu;Wang; Xiu-li;Wang; Yu-zhong
  • 通讯作者:
    Yu-zhong
Ligand-metal-drug coordination based micelles for efficient intracellular doxorubicin delivery
基于配体-金属-药物配位的胶束,用于有效的细胞内阿霉素递送
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Rsc Advances
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Cao; Jiang-yong-quan;Han; Xue;Wang; Xiu-li;Wang; Yu-zhong
  • 通讯作者:
    Yu-zhong
Renewable Sugar-Based Diols with Different Rigid Structure: Comparable Investigation on Improving Poly(butylene succinate) Performance
不同刚性结构的可再生糖基二醇:改善聚丁二酸丁二醇酯性能的比较研究
  • DOI:
    10.1021/acssuschemeng.5b01335
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Acs Sustainable Chemistry & Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Dong; Xue;Li; De-Fu;Wang; Xiu-Li;Wang; Yu-Zhong
  • 通讯作者:
    Yu-Zhong
Thermodynamics and kinetics of Novozym 435 catalyzed ring-opening polymerization of 1,4-dioxan-2-one
Novozym 435 催化 1,4-二恶烷-2-酮开环聚合的热力学和动力学
  • DOI:
    10.1016/j.molcatb.2013.06.004
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    Journal of Molecular Catalysis B-Enzymatic
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Tong; Xiao-Zuo;Wang; Xiu-Li;Song; Fei;Wang; Yu-Zhong
  • 通讯作者:
    Yu-Zhong
Bamboo (Neosinocalamus affinis)-based thin film, a novel biomass material with high performances
竹基薄膜,一种高性能新型生物质材料
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Carbohydrate Polymers
  • 影响因子:
    11.2
  • 作者:
    Chen Xu;Wen-Yi Bao;Xiu-Li Wang;Yu-Zhong Wang
  • 通讯作者:
    Yu-Zhong Wang

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  • 通讯作者:
    王玉忠
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    --
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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    --
  • 作者:
    陈琳;刘博文;付腾;倪延朋;汪秀丽;王玉忠
  • 通讯作者:
    王玉忠

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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