超支化聚合物是一类具有三维球状结构的高度支化大分子,具有大量末端官能团和分子内部空穴。它作为一类具有独特结构和性能的聚合物材料,引起了广大研究者的广泛兴趣。经过多年的探索研究,科研人员在超支化聚合物的合成、结构表征、结构改性等方面取得了巨大进展特别是超支化聚合物的合成方法已经日趋完善,缩聚反应、乙烯基自缩合反应(SCVP)、开环聚合(ROMBP)等聚合方法都可以用来合成超支化聚合物,这为超支化聚合物的开发应用奠定了坚实的基础。近年来超支化聚合物在生物医用领域的应用研究中开始崭露头角,它在药物输送、基因转染等多个领域的研究进展备受关注。在本论文中,我们选择低毒性和良好生物相容性的超支化聚醚作为研究对象,通过结构设计得到多种超支化聚醚衍生物,实现超支化聚醚的多功能性,满足不同生物领域应用需求。主要研究内容和结论概括如下:1.肿瘤pH响应的超支化聚醚的合成、表征及其作为顺铂药物载体的体外评估我们采用阳离子开环聚合的方法合成了疏水性超支化聚3-甲基-3-羟甲基环氧丁烷(HPMHO),用丁二酸酐对其端羟基进行化学改性合成了端基羧基化的超支化聚醚(Suc-HPMHO)。通过控制投料比制备了具有不同羧基化程度的Suc-HPMHOs。采用FTIR、1HNMR、13CNMR和GPC等方法对其结构进行了表征,MTT结果显示其细胞毒性很低。该超支化聚合物在其疏水内核和表面羧基电离平衡的作用下,具有pH响应性,并且可以通过控制反应投料比来调节响应pH值。利用聚合物表面羧基与顺铂缀合,得到pH响应的药物/聚合物复合物,其pH响应值符合肿瘤组织的pHe。肿瘤细胞实验结果显示该体系能够有效抑制HeLa细胞的生长,并且在肿瘤pHe环境中具有pH响应的沉积作用。2.阳离子型两亲性超支化聚醚作为基因载体的研究我们将疏水的超支化聚3-甲基-3-羟甲基环氧丁烷(HPMHO)进行端基活化、氨基化,得到端基氨基化的超支化聚醚(Amine-HPMHOs)。利用NMR、FTIR、UV-vis等表征手段对其结构和物理化学性质进行了分析。Amine-HPMHOs结构中的疏水内核和表面的氨基使其具有两亲性;氨基只分布在表面,内部是疏水醚结构,分子整体含氮量较低。MTT结果显示与超支化聚乙烯亚胺(HPEI)相比,Amine-HPMHOs的细胞毒性较低;Amine-HPMHO能够与pDNA静电作用形成复合物,在转染实验中有较高的基因转染效率。3.温度响应性超支化聚醚的设计、合成及其响应机理研究缩水甘油和3-甲基-3-羟甲基环氧丁烷具有相似的分子结构,均有一个羟基和一个环氧结构,都可以发生自开环支化反应得到聚合物。由缩水甘油开环聚合得到的超支化聚缩水甘油(HPG)是一种水溶性聚合物;由3-甲基-3-羟甲基环氧丁烷开环聚合得到的超支化聚3-甲基-3-羟甲基环氧丁烷(HPMHO)不溶于水。若将两者共聚,是否能得到基于亲水-疏水平衡的刺激响应性聚合物?我们便采用阳离子开环共聚的方法,用缩水甘油和3-甲基-3-羟甲基环氧丁烷一步法制得了新型超支化聚缩水甘油的衍生物。该聚醚在水中表现出具有最低临界共溶温度(LCST)的温度响应性转变行为,而且可以控制反应的投料比调节响应温度。对温敏转变机理的研究表明,此类超支化聚醚属于基于亲水疏水平衡的主链温度响应性聚合物体系。该聚合物拥有大量末端羟基,可以用于进一步的化学改性。MTT实验表明该聚醚与超支化聚缩水甘油一样拥有优异的生物相容性,可以应用于生物领域。4.超支化聚醚作为蛋白输送载体的研究我们将超支化聚缩水甘油(HPG)进行端基羧基化、NHS化后得到端基为NHS酯的NHS-HPG,用NMR对其结构进行了分析。我们以牛血清白蛋白(BSA)为模型蛋白,研究了 BSA与NHS-HPG的反应及其产物的性质,用GE、DLS研究反应条件对HPG-BSA性质的影响,我们发现BSA与HPG以堆积形式反应,随着NHS-HPG投料比的增大,得到的复合物的尺寸逐渐增加,其Zeta电位逐渐减低。复合物上的羧基大大降低了复合物的Zeta电位,同时使其具有pH敏感性。之后用NHS-HPG与尿酸酶蛋白(Uricase)和酒精氧化酶(Alcohol Oxidase,AOx)反应,发现经过HPG修饰,两种酶的活性保有量依旧很高。小鼠动物实验结果显示,无论是静脉注射还是口服方式摄入,HPG-AOx在小鼠体内都能有效发挥催化酒精氧化的作用,促进小鼠血液酒精浓度降低,这证明了将超支化聚缩水甘油作为蛋白质载体的可行性。