生物医用高分子知识点总结

载体材料 要求

（1）一定机械强度，加工性能 （2）生物相容性与生物降解性

（3）根据使用要求，其它一些特殊性能， 例如pH响应性、靶向性等

载体材料分类

根据材料的来源：天然与合成高分子材料

根据材料的降解性能：降解与非生物降解高分子材料 根据材料在水中的溶解性：疏水与水溶性高分子材料 根据材料对外界信号响应性：刺激响应与惰性材料 根据材料化学结构分类（以疏水性生物降解材料为例） （1）聚酯：PLGA、PCL、聚碳酸酯等 （2）聚酸酐 （3）聚氨基酸

（4）聚膦腈 （5）聚磷酸脂

典型非生物降解疏水性高分子：聚氨酯

典型疏水性生物降解材料－1. 聚酯

聚(丙交酯-材料，这主要归co-乙交酯)(PLGA)是一类应用最早、最为广泛的合成疏水性生物 生物降解聚酯的合成

开环聚合（以聚乳酸PLA的合成为例）

1. 分子量可从几千到几百万广泛可调

2. 采用手性单体聚合可得到旋光性聚合物，具有很高的机械强度，可作为骨替代材料 3. 其它生物降解聚酯如聚已内酯、聚(三甲基碳酸酯)等均采用类似的合成路线 缩合聚合：合成可生物降解塑料的方法，但目前还仅能得到低分子量的产物

生物降解聚酯研究进展：

PEG-b-PLA 合成

PEG-b-PLA的性质：温敏性 避免网状内皮系统的吞噬

持续释放药物

典型疏水性生物降解材料－2. 聚酸酐类

开环聚合

仅适用于环己二酸酐的聚合，其它环状酸酐例如琥珀酸酐、戊二酸酐由于环较稳定，还不能通过开环聚合得到聚酸酐。

所得聚已二酸酐分子量较低，一般在5,000以下。 熔融缩聚

1.除热不稳定、易成环二酸单体外，其它所有二酸 均可通过这种方法聚合

2. 聚酸酐分子量与二酸结构以及聚合条件有关，单 体柔性越大、真空度越高，聚合物分子量越大 脱三甲基氯硅烷法

溶液缩聚

1. 适用于热不稳定二酸单体 2. 聚酸酐分子量在几千左右 微波聚合合成聚酸酐 优点

1）无需真空 2）反应时间短

3）预聚－缩合一步完成 聚(酰亚胺-酸酐)

提高常规聚酸酐力学强度，有可能用作骨替代材料 主链型高分子前体药物：水杨酸 光交联聚酸酐

单体与预聚物观察不到荧光

主链中仅当亚甲基数为2的聚酸酐可发荧光 苯环上取代基团对荧光激发与发射波长有影响 荧光强度基本随聚合物分子量增大线性增强

与其它二酸单体共聚，荧光波长会发生偏移，其中脂肪族二酸发生蓝移，而芳香二酸发生红移

共聚物序列结构对荧光性质影响不大 疏水性生物降解高分子材料的两种降解方式： 本体降解

表面降解

降解方式的决定因素

聚合物基质的水化速度（Vhydro)与聚合物分子链的降解速度（Vdeg） 聚合物酸催化与酸抑制机理 聚酯与聚酸酐的比较

典型水溶性聚合物－两种药物控释方式

高分子前体药物：药物通过水不稳定共价键连接到水溶性聚合物侧基或疏水性生物降解高分子的主链上，通过共价键的降解释放出药物

药物通过物理混合作用，包埋在水凝胶中，通过聚合物降解、溶胀作用释放出药物。 聚氨基酸类

水溶性生物降解高分子

聚氨基酸类合成方法

NCA法开环聚合：合成聚氨基酸的普适方法 熔融缩聚：合成聚天冬氨酸及其衍生物 聚苹果酸

天然生物大分子

蛋白质类: 明胶、胶原等

多糖类: 纤维素、壳聚糖、海藻酸、右旋糖酐、透明质酸等 化学交联 离子交联 立体复合物

包合物交联

蛋白质相互作用交联

疏水－亲水共聚物:结合两者优点 PLA-b-PEG

多糖/聚酯接枝共聚物 各种刺激响应高分子材料 温度敏感 pH响应 光响应 磁响应 温度敏感

1. 疏水相互作用：温度升高，疏水相互作用加强

2. 氢键相互作用：温度升高，氢键受到破坏 PAA/Poly(acrylamide) pH与电场响应 光响应

概念：

根据机体需要，通过把药物包埋或共价键合到高分子载体上，控制其释放速度或地点。 研究对象： 载体材料

药物制剂形式

释放控制（平缓释放、脉冲释放以及释放地点的控制） 释放机理 注射剂

药物/水溶性高分子共轭体

在体液环境中药物通过与水溶性高分子之间连接键的水解而释放 高分子胶束

药物或者通过共价键合到胶束内核疏水性链段侧基上，或者通过疏水相互作用/静电相互作用复合在高分子胶束内部

可注射凝胶

药物与聚合物溶液直接注射入皮下或肌肉组织中，聚合物因接触到人体体液或体温环境而凝胶化

高分子胶束

1984年，Rinsdorf首次提出将高分子胶束应用于药物控制释放

Kataoka与Kabanov提出复合物胶束的概念拓宽了高分子胶束的应用范围 疏水性小分子药物： 聚天东氨酸苄酯-b-聚乙二醇 (PBASP-b-PEG）

高分子胶束的特殊应用

脑部给药：pluronic胶束能通过血脑屏障，从而增加静脉给药时脑内药物浓度 超声波响应释药:用于化疗药物肿瘤部位局部给药 降低肿瘤组织对化疗药物的抗药性 可注射凝胶 控释微球

概念：粒径在100 nm~1 mm的球形粒子，药物可以包埋在微球内部或吸附在其表面，载体材料可以是交联的水溶性聚合物或者疏水性生物降解材料。 微球结构：基质型

胶囊型

控释微球制备方法 乳液聚合

悬浮聚合/分散聚合/界面聚合 凝聚-相分离法 乳液－溶剂挥发法

O/W 乳液－溶剂挥发法 W/O/W乳液－溶剂挥发法 聚电解质复合物层层自组装法 聚电解质复合物层层自组装法 控释微球的特殊应用 化学栓塞作用 粘膜给药 被动靶向制剂 免疫佐剂 脑部给药

化学栓塞作用:

使用特定粒径的微球将病灶周围血管阻塞，切断其营养供应；同时包埋于微球中的药物可以在病灶局部缓慢释放出来，从而实现栓塞与药物治疗的双重作用。

粘膜给药：

生物粘附高分子微球例如聚酸酐微球对胃肠道、鼻腔等表面的粘膜组织有很强的粘附作用，同时还可直接经粘膜组织吸收进入体循环，从而增加药物特别是一些大分子药物如蛋白质、基因等的生物利用度。 免疫佐剂：

PLGA微球可以增加一些蛋白抗原的免疫反应，从而有希望代替目前常用的免疫佐剂如福氏佐剂在免疫接种方面得到应用；抗原的释放行为以及微球的粒径均影响其免疫反应。 脑部给药：部分表面改性的聚合物微球静脉给药后可以通过血脑屏障，从而增加药物在脑中浓度，提高其疗效。 药物释放的控制

载体材料的种类以及制剂结构等均影响药物的释放行为，因此实现特定药物的释放动力学或定位释放可通过材料化学结构的分子设计与制剂的结构设计。 药物释放动力学的控制 理想的药物释放动力学 脉冲释放

智能脉冲释放 程序脉冲释放