青岛能源所Angew：利用催化剂增强的高立体选择性和区域选择性聚合策略实现高性能完全交替PLGA的合成

生物可降解医用高分子材料由于具有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方面应用广泛，也成为全球科学家竞相研究的热点。其中，聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）以其独特的性能备受关注。PLGA具有优良的生物相容性，成为医用缝合线及植入物的理想选材；同时，其良好的药物透过性和长效释放药物的特性，使其获得美国食品与药品管理局（FDA）批准用于药物控释载体。然而，目前市售的PLGA材料是无规共聚物且降解性能欠佳。如何通过PLGA结构的精准调控实现其可控降解的性能突破成为该领域的研究热点和挑战。

针对这一现状，中国科学院青岛生物能源与过程研究所徐广强副研究员、王庆刚研究员团队提出了“催化剂增强的立体选择性和区域选择性聚合”策略（图1）。通过原创的手性Bis(Salen)Al催化剂调控，实现了光学纯甲基乙交酯（MeG）的高立体选择性和区域选择性聚合，首次合成了完全交替的聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）。该策略为高性能医用高分子材料的合成与应用研究提供了新的思路。

图1. 完全交替PLGA的高立体选择性和区域选择性聚合制备

图2. 完全交替PLGA的结构与立构复合行为

研究团队首次合成的完全交替PLGA材料表现出卓越的热性能，熔点（T_m）可高达143°C，这一数值刷新了目前PLGA材料熔点的最高纪录。此外，左旋PLGA（PLLGA）和右旋PLGA（PDLGA）之间形成的立体复合物，进一步将材料熔点提高到212°C，充分展示了完全交替结构在热性能方面的巨大优势（图2）。在药物释放性能方面，体外降解和药物释放实验表明，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，这使其成为温和长效药物递送的理想载体，在药物控释领域具有广阔的应用前景（图3）。为深入理解高区域选择性聚合的内在机制，研究人员采用控制实验和密度泛函理论（DFT）计算等手段，详细解析了聚合过程中实现完全乙醇酸（G）位点选择性的机理，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。

图3. 完全交替PLGA的体外降解和药物释放实验

这一成果近期发表在Angewandte Chemie International Edition 上，博士研究生郭泫华、博士后Hassan Ahmed为共同第一作者。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Catalyst Improved Stereoselectivity and Regioselectivity Control to Access Completely Alternating Poly(lactic-co-glycolic acid) with Enhanced Properties

Xuanhua Guo, Hassan Ahmed, Guangqiang Xu, Qinggang Wang

Angew. Chem. Int. Ed., 2024, DOI: 10.1002/anie.202417075

导师介绍

王庆刚

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