[原创]树枝状聚赖氨酸的应用前景

树枝状聚合物

树枝状聚合物是一种单分散、具有规则、高度支化的三维结构的大分子。[1,2]在1978年，Vӧgtle报道了第一例树枝状聚合物[3]，开启了树枝状大分子在药物载体、基因载体、水处理剂、重金属处理剂、膜材料和电池等领域研究的热潮[4,5]。

树枝状聚赖氨酸（PLL）就是一种典型的树枝状聚合物材料，第一例树枝状聚赖氨酸是由Denkewalter等在19世纪80年代研发成功[6]。目前以L-赖氨酸为基础的树枝状分子的开发研究，主要应用于基因传递的非病毒载体、药物载体、多抗原肽系统的开发、为磁共振成像剂和有机凝胶剂[7-9]。

树枝状聚赖氨酸（PLL）及其衍生物已经被广泛用作基因载体研究，在特定条件下，其基因转染效率及细胞毒性方面已优越于聚乙烯亚胺（PEI)等常用的基因载体。将PLL基元与多臂分子结合制备星型阳离子聚合物成为国内外研究者关注的热点。

PLL由于其分子结构、臂数、臂长及阳离子的分布等参数易于设计和调节，因此在基因传递方面显示出独特的优势。

MARKUS SCHOLL等[10]报道了一种采用热聚合的方法制备的树枝状聚赖氨酸，支化度在0.35-0.45之间，其结构如图1所示。

他们认为特别是由L-赖氨酸（人体必需的氨基酸）组成的聚赖氨酸树枝状分子(PLL)具有优良的生物相容性和生物降解性，并具有用于基因传递的非病毒载体、药物载体、多抗原肽系统的开发、为磁共振成像剂等各种应用领域的潜在可能性。

美国杜兰大学和智利塔尔卡大学的Scott M. Grayson等[11]合成了0代、1代以及2代带有4、8、16个赖氨酸基团的三种可生物降解的、结构明确的赖氨酸-聚酯树枝状分子。这些树枝状分子在水溶液中表现出适度的水解稳定性、低毒性和包埋敌敌畏的选择性。

他们认为该类型树枝状分子比线形分子具有明显对敌敌畏的结合优势。研究结果表明，赖氨酸功能化的聚酯树枝状分子在溶液中对敌敌畏的俘获效率随着赖氨酸支链数目的增加而提高，这是由于结合基团赖氨酸的空间效应所致。

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参考文献：

1. Brlisauer, L.; Kathriner, N.; Prenrecaj, M.; Gauthier, M. A.; Leroux, J., Angew. Chem. Int. Ed., 2012, 51, (50), 12454-12458.

2. Deng, X.; Du, F.; Li, Z., ACS Macro Letters, 2014, 3, (7), 667-670.

3. Buhleier, E.; Wehner, W.; Vogtle, F. Synthesis, 1978,155–158.

4. Medina, S. H.; El-Sayed, M. E. H., Chem. Rev., 2009, 109, (7), 3141-3157.

5. Hao, L.; Jiang, B.; Zhang, L.; Yang, H.; Sun, Y.; Wang, B.; Yang, N., Ind. Eng. Chem. Res., 2016, 55, (6), 1748-1759.

6. Denkewalter, R. G.; Kolc, J. F.; Lukasavage, W. J. (AlliedCorporation). U.S. Patent 4,289,872, 1981;Chem. Abstr., 1981,102, 79324.

7. Sadler, K.; Tam, J. P. Rev Mol Biotechnol, 2002, 90,195-229.

8. Darbre, T.; Reymond, J.-L. Acc. Chem. Res., 2006,39,925-934.

9. Hirst, A. R.; Smith, D. K. Chem. Eur. J. 2005,11,5496-5508.

10. Markus S., Tuan Q. N., Bernd B., Harm-Anton K.,J. Poly. Sci., 2007,45, 5494-5508.

11. Esteban F. D., Jennifer L. M., Joseph A. G., Fang Y., Jacobs H. J., Terrence G., Adolfo M., Leonardo S. S., and Scott M. G., Biomacromolecules, 2015, 16, 3434-3444.