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生物可降解医用高分子材料凭借出色的生物相容性和生物降解性,在高分子药物、定向给药系统、组织器官工程等多个领域有着广泛的应用。其中,聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)以其独特的性能受到高度关注。PLGA 良好的生物相容性,使其成为医用缝合线和植入物的优选材料;同时,其优秀的药物透过性和长效稳定的药物释放能力,促使其获得美国食品与药品管理局(FDA)批准应用于药物控释载体领域。目前,市售PLGA材料是无规共聚物,其在人体内的降解过程呈现非线性特点。在用作药物递送材料时,容易发生崩解而导致局部毒化问题,这一现状使得改进PLGA材料的降解性能迫在眉睫。研究表明,PLGA的降解性能与其结构的交替程度有关,这表明如何实现对PLGA结构的精准调控成为实现其可控降解的关键。因此,结构精确的交替PLGA材料的合成与应用研究已成为当前生物医用材料领域的研究热点。
近日,中国科学院青岛生物能源与过程研究所的徐广强副研究员、王庆刚研究员团队采用高对映选择性的手性双配体铝催化剂,增强了MeG单体聚合过程中的立体选择性和区域选择性,成功合成了结构完全交替的PLGA材料。

研究团队合成的PLGA材料表现出卓越的热性能,熔点(Tm)高达143.1°C,是目前文献报道的最高值。同时, PLLGA和PDLGA形成的立体复合物,使熔点进一步提升至211.8°C,有力彰显了该完全交替结构于热性能维度的突出优势。

随后,作者通过体外降解和药物释放实验证实,完全交替的PLGA材料表现出线性降解特性和精准可控的药物释放行为。这一特性使得该材料成为温和长效药物递送的理想载体,为其在药物控释领域开拓了广泛的应用空间。

最后,为深入理解高区域选择性聚合的内在机制,作者进行了一系列控制实验和密度泛函理论(DFT)计算。结果表明,聚合过程的高选择性源于催化剂对单体的乙醇酸(G)位点的高选择性活化作用,此发现为后续开发更多高选择性聚合反应方法提供了重要的理论支撑。

综上,徐广强副研究员、王庆刚研究员团队开发了一种完全交替的聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)的合成方法。该材料具备出色的热性能、线性降解特性和精准可控的药物释放行为,为高性能医用高分子材料的合成与应用研究开辟了新路径。
论文信息
Catalyst Improved Stereoselectivity and Regioselectivity Control to Access Completely Alternating Poly(lactic-co-glycolic acid) with Enhanced Properties
Xuanhua Guo, Hassan Ahmed, Guangqiang Xu, Prof. Qinggang Wang
Angewandte Chemie International Edition

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