[发明专利]一种多功能聚脲基酸酯衍生物及其制方法和应用

说明书

本发明涉及生物医用材料技术领域，具体公开的是一种多功能聚脲基酸酯衍生物及其制备方法。本发明提供一种聚脲基酸酯衍生物，所述聚脲基酸酯衍生物的结构如式I所示，其中，R、R′代表氨基酸残基；X＝O或S；Y＝NH、O、C或S，Z＝NH、O或S。本发明所得聚脲基酸酯衍生物具有非经典荧光特性和聚集诱导发射特征，并可以与其他荧光物质发生荧光共振能量转移(FRET)，生成模拟绿色荧光蛋白。本发明的聚脲基酸酯衍生物具有有序和可转变的二级构象，以及构象介导的高级自组装结构以及可逆超大变形和荧光变色现象。

技术领域

本发明涉及生物医用材料技术领域，具体公开的是一种多功能聚脲基酸酯衍生物及其制备方法，以及其在自修复、粘接、荧光探针和药物递送系统的应用。

背景技术

合成可生物降解聚合物在生物医学中具有很高的应用潜力，常见的材料有聚酯类、聚类肽、聚多肽和聚氨基酸等。这些材料具有生物降解、易于代谢、生物相容性好、可避免后续手术去除等优势，可广泛用作植入体或组织工程支架植入体内，用于荧光探针对肿瘤进行识别诊断，或作为纳米药物载体在体内靶向递送和控制释放药物。

尽管这些生物可降解聚合物具有诸多优势，但在临床上的应用仍然有限。比如具有仿蛋白结构的聚氨基酸和多肽类材料，由于只含有酰胺基团，很容易被身体的免疫系统识别，这可能会导致生物材料与身体组织的免疫不兼容。同时它具有高反应活性和对水敏感性，合成成本高、溶解性差、难以后处理，这限制了其在生物医学领域的应用。

与多肽和聚氨基酸相比，假聚氨基酸是一类有望在体内外实际应用的可降解生物材料。它是由各种“非酰胺键”(如酯键、脲键、氨基甲酸酯键和碳酸酯键)连接的氨基酸及氨基酸衍生物，或者天然存在的氨基酸通过非酰胺键连接在一起的聚合物。假聚氨基酸材料很大程度上克服了聚氨基酸的理化性能差等缺点，保留了低毒性和生物相容性，并且降解的小分子产物可以被机体直接代谢吸收，因此在组织工程、纳米技术、再生医学等领域有着广阔的应用前景。但这些聚合物的合成工艺相对较为复杂，且引入大量的非氨基酸组分，从而影响其生物相容性以及形成仿蛋白结构和功能的潜力。此外，其降解性能和功能性有待于进一步完善。

发明内容

为了解决上述问题，本发明目的在于提供一种具有新型结构的聚脲基酸酯衍生物，其合成工艺简单，所得聚脲基酸酯具有良好的生物相容性、可控降解、降解产物无毒，具有有序和可转变的二级构象、构象介导的高级自组装结构、非经典荧光特性、刺激响应性等特性，在自修复、粘接、荧光探针和药物递送等领域有望得到实际应用。

本发明的技术方案为：

本发要解决的第一个技术问题是提供一种聚脲基酸酯衍生物，所述聚脲基酸酯衍生物包含如下结构：

其中，R、R′代表氨基酸残基；X＝O或S；Y＝NH、O、C或S，Z＝NH、O或S；

R₁为C₁-C₆的直链烷烃、C₂-C₉的支链烷烃、主链含有二硫键或芳基或吲哚基的直链烷烃、侧链含有酯基的支链烷烃中的至少一种；R₂为C₁-C₈的直链烷基、C₃-C₈的支链烷基、芳基或苄基中的至少一种；

R″为C₁-C₆的直链烷基、C₃-C₉的支链烷基、含有杂原子(S、O)的直链烷基、R₃-苯基、R₃-酯基、R₃-羟基、R₃-吲哚基或R₃-咪唑基中的至少一种，R₃为C₁-C₆的直链烷基或C₃-C₉的支链烷基中的至少一种；

n＝2～200。