聚甘油衣康酸酯迈克尔加合物的功能化调控：后反应路径在组织工程材料开发中的应用

本研究针对生物基聚酯功能化受限的问题，通过L-半胱氨酸(L-Cys)对聚甘油衣康酸酯(PGItc)进行硫/氮迈克尔加成修饰，获得修饰度24.8-96.9%的材料。FTIR/NMR证实C=C双键成功功能化，湿接触角<90°显示亲水性，细胞毒性实验显示>70%存活率，为组织工程提供了新型可调控生物材料。

　　

在追求可持续发展的时代背景下，生物基可降解材料成为解决塑料污染和医疗植入物兼容性的关键突破口。传统生物聚酯如聚乳酸(PLA)虽具生物降解性，但其化学修饰仅限于羟基/羧基的热交联，存在能耗高、分子量降解等瓶颈。更棘手的是，现有功能化方法多采用具有潜在毒性的脂肪族二胺，严重限制了其在生物医学领域的应用。

华沙理工大学化学系的研究团队独辟蹊径，选择衣康酸(IA)和甘油这两种FDA批准的生物基单体，通过熔融缩聚合成含C=C双键的聚甘油衣康酸酯(PGItc)，并创新性地采用内源性氨基酸L-半胱氨酸(L-Cys)进行迈克尔加成修饰。这项发表于《Polymer》的研究突破了传统功能化方法的局限，通过温和无催化剂的硫/氮双途径反应，成功获得修饰度24.8-96.9%的可调控材料。

研究采用三大关键技术：熔融缩聚法合成酯化度71.0%的PGItc；硫醇-烯/胺-烯迈克尔加成反应体系；结合FTIR、NMR、DSC等多维度表征技术。特别通过薄膜样品的光/热交联处理，满足表面亲水性和细胞毒性测试的样本要求。

【PGItc合成与表征】
通过无溶剂熔融缩聚，以无水醋酸锌为催化剂，获得含C=C双键的PGItc树脂。核磁共振定量分析显示酯化度达71.0%，未反应羟基为后续交联提供活性位点。

【迈克尔加成反应】
L-Cys的巯基(-SH)和氨基(-NH₂)可同时攻击IA的α,β-不饱和双键。核磁证实硫醇加成占主导(96.9%修饰度)，胺基修饰次之(24.8%)。FTIR在2550 cm^-1处消失的-SH特征峰印证反应完成。

【材料性能】
交联薄膜的湿接触角均<90°，最高亲水性样品达62.3°。细胞毒性实验显示，24小时浸提液处理的细胞存活率>70%，显著优于二胺交联体系。DSC显示改性后T_g提升15-20℃，证明交联网络形成。

该研究开创性地实现了三个突破：首次将L-Cys应用于衣康酸酯修饰；建立硫/氮双途径可控功能化体系；开发出兼具亲水性和生物安全性的可交联材料。这种以人体代谢成分为原料的设计策略，不仅解决了传统二胺体系的毒性隐患，其温和反应条件(室温、无催化剂)更具工业化潜力。特别值得注意的是，残留的未反应C=C双键为后续光固化或自由基聚合预留了"化学把手"，这种可编程的模块化设计为定制化组织工程支架材料提供了新思路。研究团队特别指出，未来可通过调控L-Cys投料比制备梯度亲水性材料，满足创面敷料、药物缓释等不同场景需求。