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随着纳米技术的发展,聚合物纳米粒子以其独特的性能在生物医学、储能材料、电子器件以及纳米生物器件等领域成为了人们的研究热点。活性自由基聚合技术以及高效的偶联反应的深入发展,为制备新型结构和先进性能的高分子提供了更为广阔的平台。本文中我们利用可逆加成-裂解链转移(RAFT)自由基聚合和巯基-烯烃点击化学、动态共价化学相结合的方法合成了含糖聚合物-多肽生物缀合物、多功能核交联聚合物纳米粒子、多重响应性蛋白质纳米载体以及聚合物-糜蛋白酶纳米粒子,并对它们的性能进行了详细研究：1.巯基-烯烃点击反应合成梳形含糖聚合物-多肽生物缀合物及其水溶液行为的研究1)利用RAFT聚合合成了保护性糖嵌段共聚物(PMAIpGlc-b-PHEMA),通过聚合后修饰方法将丙烯酰氯引入到聚合物侧链,得到PMAIpGlc-b-P(HEMA-acrylate)嵌段聚合物,在酸性条件下脱除保护基团,得到侧链为葡萄糖的含糖嵌段聚合物(PMAGlc-b-P (HEMA-acrylate))。2)以谷胱甘肽(GSH)为模型多肽,利用巯基-烯烃点击反应成功地制备了含糖聚合物-多肽生物缀合物(PMAGlc-GSH),利用动态光散射(DLS)、Zeta电位滴定和透射电镜(TEM)研究了它在水溶液中的自组装行为,证明该生物缀合物由于GSH之间氢键的相互作用自组装成以GSH为核,亲水性含糖聚合物为壳的球形胶束。PMAGlc-GSH胶束与刀豆蛋白A (Con A)之间存在特异性识别作用,在内涵体pH条件下(pH=5.5),由于p-硫代丙酸酯键的断裂引起PMAGlc-GSH胶束解离,从而可以实现胶束内核GSH的释放。2.基于动态共价键构筑多功能性核交联聚合物纳米粒子1)基于活泼酯单体MAO,通过RAFT聚合制备一系列单体组成不同的共聚物P(PEGMA-co-MAO),与水合肼反应得到酰肼修饰的共聚物P(PEGMA-co-MAH)。2)基于酰肼基团反应的多样性,将生物分子缀合到共聚物上,得到糖缀合共聚物(glycoconjugate copolymer)和生物素化共聚物(biotinylated copolymer)。其中糖缀合共聚物能够特异性地识别ConA,利用HABA/avidin试剂盒测得生物素化共聚物中具有生物活性的生物素分子含量为1.1μmol biotin/mg polymer。3)通过酰肼共聚物和对苯二甲醛(TDA)之间酰腙键的形成制备了核交联聚合物纳米粒子,DLS和1H NMR研究结果表明核交联聚合物纳米粒子具有pH响应性和动态性。利用CKK-8法评价了核交联聚合物纳米粒子及共聚物对于人宫颈癌细胞(HeLa)的细胞毒性,结果表明酰肼含量高的共聚物表现出一定的细胞毒性,而与TDA反应形成的聚合物纳米粒子在测试浓度为10-300μg/mL范围内具有较高的细胞存活率和无浓度依赖性的细胞毒性,这是由于生物相容性好的聚乙二醇侧链伸展在纳米粒子表面造成。4)利用未反应的酰肼基团对核交联聚合物纳米粒子进行多功能化修饰,先后将生物素分子(biotin)及荧光分子(FITC)修饰到了纳米粒子表面,得到了荧光标记的生物素化聚合物纳米粒子。5)选用憎水性染料尼罗红(Nile Red, NR)作为模型药物,将NR包载到核交联聚合物纳米粒子的内核。基于酰肼含量高的共聚物制备的纳米粒子表现出较好的pH响应性释放行为。3.基于动态共价聚合物构筑多重响应性蛋白质纳米载体1)通过RAFT聚合制备嵌段共聚物P(PEGMA)-b-PMAO,通过与水合肼反应合成了酰肼修饰的嵌段共聚物P(PEGMA)-b-PMAH。利用磷酸吡哆醛(PLP)和酰肼之间酰腙键的形成,成功合成缀合PLP的动态共价聚合物(PLP-conjugated dynamer)。在酸性条件下,温度能明显影响动态共价聚合物中酰腙键的断裂。体外细胞毒性实验表明PLP-conjugated dynamer及其聚合物前体对HeLa细胞无毒性,表现出良好的生物相容性。2)在生理条件下,PLP-conjugated dynamer和溶菌酶通过静电相互作用形成聚离子复合物(polyion complex, PIC)胶束。DLS和UV-vis研究结果表明PIC胶束具有pH响应性、盐响应性和酶响应性。以藤黄微球菌(micrococcus luteus,ML)细胞作为底物来测定PIC胶束中溶菌酶的生物活性。由于胶束壳层P(PEGMA)聚合物的屏蔽效应,使得PIC胶束核内溶菌酶的生物活性受到抑制,提高体系的离子强度可以引起PIC胶束的解离,从而使溶菌酶的生物活性得到恢复。4.基于动态共价键构筑聚合物-蛋白质纳米粒子及其性能研究1)利用琥珀酰亚胺基4-甲酰基苯甲酸酯(S-4FB)对糜蛋白酶的赖氨酸残基进行化学修饰得到醛基修饰的糜蛋白酶(modified-chymotrypsin, M-CT)。通过酰肼嵌段共聚物(P(PEGMA)-b-PMAH)和醛基修饰的糜蛋白酶(M-CT)之间酰腙键的形成制备了聚合物-糜蛋白酶纳米粒子。SDS-PAGE凝胶电泳、DLS和TEM研究结果表明成功地制备了聚合物-糜蛋白酶纳米粒子。2)聚合物-糜蛋白酶纳米粒子具有pH响应性和动态性。通过对底物N-琥珀酰-L-苯丙氨酸-p-硝基苯胺(SPNA)的水解反应测定醛基修饰的糜蛋白酶(M-CT)和聚合物-糜蛋白酶纳米粒子的生物活性,结果表明,糜蛋白酶形成纳米粒子后生物活性降低,同时,由于聚合物的保护作用,糜蛋白酶的热稳定性和保存稳定性得到了显著提高。