基于树枝状高分子的纳米医学

枝状高分子是一类重要的有机大分子,它由中心的核开始,逐渐向外产生分支,每扩张一次它的分支数便会按倍数增加,代数也增多一次,整体上具有像树一样的结构。这样的结构特点使树枝状高分子具有独特的球状或部分球状外形和纳米级的尺寸。目前的研究已经表明,树枝状高分子在包括药物载体、人工光天线、催化等领域都具有重要的应用前景。本书为广大读者展示了树枝状高分子尤其是PAMAM分子作为药物运输载体在纳米医学方面的最新进展。     

树枝状大分子的合成及其阻垢性能

采用发散合成法,合成了以乙二胺为核的1.0代树枝状大分子聚酰胺-胺(PAMAM 1.0),用静态法测定了树枝状大分子在高硅溶液中对胶体硅的阻垢性能.结果表明,PAMAM 1.0在高硅溶液中对胶体硅有较好的阻垢效果,且阻垢效果受pH值、溶解硅初始质量浓度和PAMAM 1.0用量的影响。在pH值为7.0,溶解硅初始质量浓度为500?mg/L的溶液中,PAMAM 1.0有效质量浓度为60mg/L时,30h后溶液中的溶解硅质量浓度能够保持为406.24mg/L,远高于使用其他阻垢剂时的质量浓度.作为一种新型的水处理剂.PAMAM 1.0显示了良好的应用前景。     

具有内皮祖细胞捕获功能的聚氨酯的合成与研究

以聚碳酸酯二元醇(PCDL)为软段,1,6-六亚甲基二异氰酸酯(HDI)为硬段,二羟甲基丙酸(bis-MPA)为扩链剂合成了一种侧链含有羧基官能团的聚碳酸酯型聚氨酯材料。将氨基封端的四代树枝状聚酯大分子共价接枝到聚氨酯的侧链上,脱除树枝状分子表面缩酮保护基后得到了一种新型的侧链树枝化多羟基聚氨酯材料。此聚合物能有效黏附CD133抗体,黏附了抗体的材料可大大提高CD133内皮祖细胞的黏附。这一结果为通过加速血液接触材料表面内皮化来提高其血液相容性提供了可能。     

聚酰胺-胺(PAMAM)树状大分子的研究进展

综述聚酰胺-胺(PAMAM)树状大分子的结构、性质、合成方法、表征技术,并介绍了其在化剂、金属纳米材料、纳米复合材料、膜材料、表面活性剂等领域的应用研究进展。聚酰胺-胺(PAMAM)树状大分子的合成方法主要是发散法,另外还有收敛法和发散收敛共用法。用长链烷基对PAMAM进行端基改性作为萃取剂的应用研究,目前国内外文献还未见报道,因此对其开展研究将具有十分重要的意义。     

氧化石墨烯的表面处理及其在生物医学领域的应用

氧化石墨烯（graphene oxide, GO）表面具有丰富的含氧基团。通过共价键结合、疏水作用、氢键作用等吸附药物和其他大分子对GO表面微观结构的修饰可提升其实用性。尤其是对生物相容性的增强使得功能化的GO可以在临床医学领域得到广泛应用。介绍了GO表面处理的原理,总结了近几年国内外研究人员在GO表面修饰方面的研究进展,归纳了修饰后具有优异性能的功能化氧化石墨烯（functionalized graphene oxide, FGO）在生物医学领域中的广泛应用,包括疫苗载体、癌症治疗、药物输送和基因治疗等方面。最后指出,通过加强对GO的进一步研究,可使其在未来的生物医学领域发挥关键作用。     

非内吞依赖型生物大分子药物胞质递送策略研究进展

生物大分子药物由于具有高效、高特异性等优点,已成为新一代治疗药物的重要组成部分,但其分子稳定性差、易被酶解、难以跨越生物膜。传统的生物大分子药物纳米递送策略的有效性主要受限于溶酶体逃逸效率低,针对性开发非内吞依赖型的胞质直接递送策略具有重要意义。本文综述细胞穿透肽、低pH插入肽、清道夫受体介导的非内吞作用、膜融合、内质网途径、硫醇介导、基于液-液相分离技术的非内体捕获型生物大分子药物胞内递送策略的效应机制和研究进展,并分析了技术转化难点。     

纳米金属有机骨架化合物(NMOFs)的合成及其生物应用

纳米金属有机骨架化合物是在生物医药方面具有广泛潜在应用价值的配位聚合物.从纳米金属有机骨架化合物的合成方法、药物负载、表面修饰以及生物应用等方面介绍了国内外在这一领域的最新进展,并提出了今后需要关注的几个方面,具有一定的参考价值.     

PAMAM树枝状聚合物抑制泥页岩水化膨胀和分散特性

针对泥页岩水化特征,结合树枝状聚合物独特的结构与性能,将树枝状聚合物聚酰胺胺PAMAM作为泥页岩稳定剂,通过页岩滚动分散实验、粒度分布测试、屈曲硬度实验评价不同代数(G0~G5)PAMAM的抑制性。采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、X线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)等分析不同代数PAMAM与黏土的作用,并揭示其微观作用机理。分别以G0和G5为泥页岩水化膨胀抑制剂和水化分散抑制剂,构建新型水基钻井液体系。研究结果表明:树枝状聚合物聚酰胺胺能有效抑制泥页岩水化膨胀和分散,G0和G5抑制性优于传统的KCl和聚醚胺类抑制剂,适当降低介质p H可提高其抑制性。不同代数的PAMAM在黏土表面的吸附排列方式不同,G0为单层吸附;G1,G2和G3在黏土层间的吸附与浓度有关,随着浓度的升高分子排列由单层向双层转变;G4和G5相对分子质量较大,由于空间位阻效应不能进入黏土晶层间,主要吸附在黏土颗粒的外表面。G0能抑制黏土晶层内表面的水化膨胀,G5能阻止黏土颗粒的水化分散,将两者配合起来可达到协同稳定泥页岩的效果。该钻井液体系抑制性突出,接近油基钻井液。     

芘类有机半导体材料研究进展

由于芘具有大环共轭和易于修饰的特性,近年来,芘类共轭衍生物成为有机半导体的重要组成部分.最主要的文献报道为芘类电致发光材料,它们从化学结构上可分为四类材料：小分子、寡聚物、树枝状大分子和聚合物.其中小分子芘衍生物又可分为单取代衍生物、双取代衍生物和四取代衍生物.同时,近年来也有部分文献开始报道芘类材料在场效应晶体管、太阳能电池和其他方面的应用.文中按以上内容,分别进行了比较分析,最后提出了该类材料的未来发展方向.     

G1.0代树形大分子的合成及对三磷酸腺苷的识别研究

聚酰胺-胺树形大分子(PAMAM)具有很强的荧光特性,在分子识别领域有广泛的应用。为研究PAMAM与腺苷三磷酸(ATP)之间的相互识别作用,本文采用发散合成法合成了多功能化的树形大分子G1.0 PAMAM,用核磁、红外光谱等方法对其结构进行表征,利用其多作用位点的特征,使用荧光光谱滴定法分析其对三磷酸腺苷(ATP)的识别作用性能,结果表明G1.0 PAMAM树形大分子(配体L)与ATP发生识别作用最佳p H为4,识别猝灭过程属于静态猝灭过程。根据Stern-Volmer方程,配体L与ATP识别的最佳配位比为1:1,猝灭常数为1.9447×104L/mol。上述研究结果表明:PAMAM与ATP有较强的识别作用,此识别作用对深入探索其对ATP水解催化的影响提供一定的参考价值。     

不同结构两亲性嵌段共聚物的合成、药物负载及释放行为研究

采用阴离子活性聚合(AROP)的方法分别合成3种不同结构的两亲性嵌段共聚物:线型共聚物聚乙氧基乙基缩水甘油醚-聚乙二醇(PEEGE-PEO-(OH))、星型聚合物PEEGE-PEO-(OH)_3以及类树枝状聚合物PEEGE-PEO-(OH)_(24).通过~1H-NMR及GPC等手段对聚合物的结构进行表征.采用透析法制备负载阿霉素的聚合物胶束,通过透射电镜(TEM)和动态光散射(DLS)对胶束的形貌及尺寸进行表征.结果表明:3种胶束均具有球形结构;与线型及星型聚合物相比,两亲性类树枝状聚合物具有最高的载药效率与载药量;体外药物释放结果显示3种聚合物均具有pH敏感释放特性,且类树枝状表面致密结构可降低药物在中性环境下的释放率.     

含PAMAM改性硅胶的分子印迹聚合物的合成

利用微乳法合成了纳米硅胶,并利用聚酰胺胺(PAMAM)对其表面进行修饰以用作功能共单体、载体;以甲基丙烯酸为功能单体,甲基丙烯酸丙三醇三酯(TRIM)为交联剂,L-色氨酸为模板分子,通过微悬浮聚合的方法,合成了含有PAMAM改性硅胶的分子印迹聚合物.利用FTIR,SEM等方法对聚合产物进行了表征,并利用静态吸附和HPLC等方法研究了印迹球状的吸附分离性能.结果表明,印迹微球对水溶液中的色氨酸分子具有良好的分子识别能力,实现了对水溶液中色氨酸的识别.     

表面修饰的金纳米棒的生物相容性和细胞摄取研究

制备了棒状纳米金颗粒并对其表面进行了修饰,研究了其生物相容性以及运载荧光物质进入细胞的功能.所制备的材料通过聚乙二醇稳定、采用双修饰的方法获得了具有活性-NH2基团存在、稳定性好且生物相容性高的表面修饰的金纳米棒.采用透射电子显微镜和紫外可见吸收光谱对表面修饰的金纳米棒进行了表征,运用MTT比色分析法通过细胞毒性研究了表面修饰的金纳米棒的生物相容性,用流式细胞仪和激光共聚焦显微镜考察了其运载荧光物质进入细胞的功能.结果表明,表面修饰的金纳米棒具有良好的生物相容性,具有作为荧光物质或药物载体的应用前景,可应用于疾病的诊断治疗.     

两步法修饰多壁碳纳米管

近年来由于碳纳米管具有优异的性能,对碳纳米管的修饰成为众多科学家研究的热点.通过简单的两步法将牛血清白蛋白单分子薄膜修饰在多壁碳纳米管表面.首先在多壁碳纳米管表面液相沉积一层二氧化硅,然后在二氧化硅表面再修饰蛋白质分子,经过交联形成一层蛋白质薄膜.用FTIR和XPS表征样品的成分,并用高分辨透射电镜观察修饰后样品的微观结构.这种方法不但简单还可用来在碳纳米管表面接枝别的生物大分子,二氧化硅性质稳定而且容易去除,所以这种简单的两步法对拓展碳纳米管在生物材料和生物医学等方面的应用具有一定的价值.     

纳米材料在基因治疗中的研究进展:从肿瘤治疗到新冠病毒疫苗

基因治疗作为一种精准有效的策略,可用于治疗包括癌症在内的多种疾病以及预防病毒性感染疾病．然而,基因治疗中使用的核酸药物自身不稳定性和大尺寸阻碍了它们的广泛应用．纳米材料因其免疫原性低、可控性好、易于进行表面修饰等特点,已被证明是基因治疗中最有前途的载体之一．特别是新型冠状病毒肺炎（COVID-19）疫情爆发以来,与传统疫苗不同的mRNA疫苗备受关注,而脂质纳米颗粒（LNP）作为该疫苗的递送系统发挥了至关重要的作用,展现了纳米材料巨大的应用前景．本文概述了基因治疗的主要类型;介绍了基于脂质的纳米颗粒、基于聚合物的纳米颗粒、无机纳米颗粒及新型纳米材料如碳点等核酸递送平台;强调了其在肿瘤治疗和COVID-19核酸疫苗中的最新研究进展;提出了纳米材料用于基因治疗的挑战与前景．      

树枝状聚合物PAMAM葛根素复合物的制备及肠吸收研究

制备树枝状聚合物G3,G4,G5 PAMAM葛根素复合物,研究其在大鼠不同肠段的吸收情况.采用大鼠离体外翻肠囊法、高效液相色谱法测定葛根素大鼠小肠吸收参数,以未加PAMAM组作为空白对照组,计算累积透过量及表观通透系数(Papp).葛根素在空肠及回肠段吸收明显,表观通透系数分别为(2.98±0.22)×10-6、(3.94±0.30)×10-6cm·s-1,PAMAM与葛根素形成复合物能增加葛根素大鼠小肠累积透过量及表观通透系数.其中G5 PAMAM对葛根素促进作用最为显著,葛根素空肠、回肠段表观通透系数分别增加了2.78、2.22倍(P＜0.05).PAMAM能有效促进葛根素大鼠小肠吸收.     

树枝状分子与药物分子相互作用的模拟研究进展

本文主要阐述树枝状大分子与药物分子之间相互作用的计算机模拟研究,树枝状分子作为药物输运的绿色载体,增强药物的生物适应性、溶解度和降低毒副作用,在生物医学等领域受到了广泛的关注。     

超支化大分子RAFT试剂的制备及应用

由于独特的分子结构,超支化聚合物具有许多特殊性能和应用.基于可逆加成断裂链转移(RAFT)聚合在制备复杂结构聚合物上的独特优势,本研究通过双官能团的二(二甲基乙酰氯)三硫代羰基酯(BDACT)和三官能团的三羟甲基丙烷(TMP)的缩聚反应,得到了超支化大分子RAFT试剂(H-RAFT-A),并利用核磁(1H-NMR)、红外(FTIR)和高效凝胶渗透色谱(GPC)等手段对H-RAFT-A进行了表征.研究结果表明,BDACT和TMP在合适的反应条件下,能够避免凝胶现象,制备出较高分子质量的H-RAFT-A,其相对分子质量分布系数约为2.78,支化度约为0.41.随后,以所制备的H-RAFT-A为RAFT试剂,苯乙烯为单体,制备出超支化的聚苯乙烯(H-PSt).该研究为利用成本低廉的烯类单体制备超支化聚合物提供了新思路.     

树状聚合物在医药领域的应用

树状聚合物具有单分散、对称性高、机械性能好的特性,是一种用途广泛的新型材料。以PAMAM为代表的树状聚合物,可用作蛋白替代物、组织工程骨架材料以及药物/基因载体等等。树状聚合物种种优越性能预示其在医药领域中将会有更广泛的发展。