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Dextran Macroinitiator for Synthesis of Polysaccharide-b-Polypeptide Block Copolymers via NCA Ring-Opening Polymerization

共聚物 右旋糖酐 胶束 单体 高分子化学 动态光散射 聚合 开环聚合 化学 材料科学 纳米颗粒 聚合物 有机化学 纳米技术 水溶液
作者
Shuo Wang,Ying Tang,Xinhui Kou,Junyi Chen,Kevin J. Edgar
出处
期刊:Biomacromolecules [American Chemical Society]
卷期号:25 (5): 3122-3130 被引量:3
标识
DOI:10.1021/acs.biomac.4c00225
摘要

Synthesis of polysaccharide-b-polypeptide block copolymers represents an attractive goal because of their promising potential in delivery applications. Inspired by recent breakthroughs in N-carboxyanhydride (NCA) ring-opening polymerization (ROP), we present an efficient approach for preparation of a dextran-based macroinitiator and the subsequent synthesis of dextran-b-polypeptides via NCA ROP. This is an original approach to creating and employing a native polysaccharide macroinitiator for block copolymer synthesis. In this strategy, regioselective (2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-yl)oxyl (TEMPO) oxidation of the sole primary alcohol located at the C-6 position of the monosaccharide at the nonreducing end of linear dextran results in a carboxylic acid. This motif is then transformed into a tetraalkylammonium carboxylate, thereby generating the dextran macroinitiator. This macroinitiator initiates a wide range of NCA monomers and produces dextran-b-polypeptides with a degree of polymerization (DP) of the polypeptide up to 70 in a controlled manner (Đ < 1.3). This strategy offers several distinct advantages, including preservation of the original dextran backbone structure, relatively rapid polymerization, and moisture tolerance. The dextran-b-polypeptides exhibit interesting self-assembly behavior. Their nanostructures have been investigated by dynamic light scattering (DLS) and transmission electron microscopy (TEM), and adjustment of the structure of block copolymers allows self-assembly of spherical micelles and worm-like micelles with varied diameters and aspect ratios, revealing a range of diameters from 60 to 160 nm. Moreover, these nanostructures exhibit diverse morphologies, including spherical micelles and worm-like micelles, enabling delivery applications.
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