聚(乳酸-羟基乙酸)(PLGA)是由乳酸和羟基乙酸的共聚聚合物,具有优异的生物可降解性和生物相容性,在缝合线、药物输送装置和组织工程支架等生物医学领域得到了广泛的应用。研究发现高度交替的PLGA具有控制性更好的降解能力和缓释效果。虽然光学纯甲基乙交酯(MG)区域选择性开环聚合合成高度交替等规PLGA已经被成功实现,然而外消旋的甲基乙交酯(rac-MG)同时实现区域选择性和全同选择性,从而一步构建高性能立构复合PLGA仍然具有很大挑战,其核心在于催化剂结构的设计。
朱剑波教授课题组长期致力立构规整性聚合物的设计与合成,通过发展新的立体选择性控制方法(Nat. Catal. 2023, 6, 720–728; Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202405382; J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 1147–1154; Angew. Chem. Int. Ed. 2025, e202419494)和新的手性单体(J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 20591;Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202117639;Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202400196)成功实现了立构规整聚合物的高效合成。针对上述挑战,作者利用课题组自主开发的螺环salen金属钪催化剂成功实现了rac-MG区域选择性控制(区域选择性最高达97%)和全同选择性控制(全同选择性最高达91%)开环聚合(图1),构建了高交替立构复合PLGA材料(熔融转变温度高达191 ℃)。通过改变聚合物规整度可以进一步调控聚合物的力学性。相较于无规聚合物,高规整度聚合表现出强而韧的力学特征。该研究为立体选择性聚合催化剂设计提供新的研究思路,同时为高性能PLGA材料的构建提供新的策略。
图1 区域和立体选择性开环聚合制备等规交替聚(乳酸-羟基乙酸)
该工作以题为 “A Regio- and Stereoselective Ring-Opening Polymerization Approach to Isotactic Alternating Poly(lactic-co-glycolic acid) with Stereocomplexation”发表于《Angewandte Chemie International Edition》(文章链接:https://doi.org/10.1002/anie.202422147)。文章第一作者为9728太阳集团博士研究生黄玉婷,通讯作者为9728太阳集团朱剑波教授。特别感谢科技部、国家自然科学基金委、四川大学的经费支持。