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Ugi反应是著名的多组分反应之一,Ugi反应是指以酮或醛、胺、酸和异氰化物为原料,脱出一分子水,形成酰胺化合物的过程。利用Ugi反应操作简单、条件温和、产率高、效率高、分子多样性、原子经济性等优点,可使反应趋于绿色化学化,生成无毒且环境友好的材料。基于此,Ugi反应在很多领域得到了越来越广泛的应用。在本研究中,利用Ugi反应成功制备了生物相容性良好的抗菌材料和药物载体。主要内容和结论如下所示:一.荧光标记哌嗪抗菌聚合物的合成、表征及生物学性能研究:(1)以1,4双-(3-氨丙基)哌嗪、7-N,N-二乙氨基-3-醛基香豆素(实验室合成)、分子量800聚乙二醇的二丁二酸酯(S-PEG-800)、叔丁基异腈、苯甲醛为原料,通过Ugi反应制得新型哌嗪结构的荧光标记抗菌聚合物聚(1,4双-(3-氨丙基)哌嗪/S-PEG-800/醛/叔丁基异腈)(PC)。通过核磁共振波谱仪(NMR)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和凝胶渗透色谱仪(GPC)对PC进行表征,结果表明成功合成了聚合物PC。(2)采用滤纸片法和细菌生长曲线法考察PC的抑菌性能,结果表明:浓度为50mg/ml的PC对革兰氏阴性菌-大肠杆菌(E.coli)和革兰氏阳性菌-金黄色葡萄球菌(S.aureus)的生长均有明显抑制作用,且对E.coli的抑制作用更为明显。(3)用MTT法和AM-PI双染色法评价了PC的细胞毒性,结果显示:浓度为100μg/ml的PC在孵育细胞72 h后不产生明显的细胞毒性。(4)PC的活细胞成像研究表明:PC很容易进入细胞发光,且随着浓度的增加,荧光强度逐渐增强;24 h长时程成像和荧光稳定性实验表明PC还具有良好的荧光稳定性;光漂白恢复实验验证了PC具有良好的分子流动性。因此,聚合物PC可作为一种既有荧光标记能力又具有抗菌性能、无毒的生物材料。二.利用Ugi反应制备海藻酸钠凝胶及其体外释药研究:(1)以海藻酸钠(NaAlg)、乙醇胺、叔丁基异腈为原料,不同浓度戊二醛为交联剂,通过Ugi和Passerini多组分反应合成聚(海藻酸钠/戊二醛/乙醇胺/叔丁基异腈/)凝胶:NaAlg-Ugi和NaAlg-Passerini,实现对海藻酸钠的化学改性。(2)利用FTIR、扫描电子显微镜(SEM)对产物进行结构表征,并选取部分产物进行了X射线衍射分析(XRD)、平衡溶胀率测试、热重分析(TGA)、比表面分析和流变性能分析。结果表明:成功合成了NaAlg-Ugi和NaAlg-Passerini;NaAlg-Ugi呈多孔网络结构,而NaAlg-Passerini形貌较为粗糙塌陷,且孔隙不明显和不均匀;NaAlgUgi(450%)的溶胀率高于NaAlg-Passerini(200%);NaAlg-Ugi与NaAlg-Passerini的热分解温度约为250℃;NaAlg-Ugi呈凝胶状的粘弹性行为。(3)利用NaAlg-Ugi为载体对阿霉素(DOX)进行吸附,研究其在不同比例戊二醛交联下(10%,20%,50%,80%)的载药性能和药物释放性能,结果表明:戊二醛含量越高,载药量越高,累积释放量越低,并在较短时间内达到释放平衡。以10%-NaAlg-Ugi为对象进行不同pH下的释放研究,发现NaAlg-Ugi-DOX的释放具有pH敏感性,当pH=3时,累积释放量高达97%,而pH=5.4时累积释放量相对较低,为58.14%。(4)利用MTT法和活细胞成像研究了NaAlg-Ugi/NaAlg-Ugi-DOX/DOX在不同细胞株系中的细胞毒性,结果表明:NaAlg-Ugi无细胞毒性。而NaAlg-Ugi-DOX、DOX对MCF-7细胞、Hela细胞、A549细胞、HepG2细胞均有明显抑制作用,具有浓度和时间依赖性,随着浓度的增大和时间的延长抑制作用更为明显,且在相同浓度下NaAlg-UgiDOX的细胞毒性较低于DOX,但当时间长至72 h且在较高浓度下时,NaAlg-Ugi-DOX与DOX的细胞毒性基本持平,这也间接证明了NaAlg-Ugi-DOX的缓释行为。总之,水凝胶NaAlg-Ugi具有优异的生物相容性和药物释放性能,有望成为靶向药物释放的载体,应用于生物医学领域。