CN112442180A - 一种用于促进干细胞界面粘附生长的双亲性聚合物及其制备方法和用途 - Google Patents
一种用于促进干细胞界面粘附生长的双亲性聚合物及其制备方法和用途 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种用于促进干细胞界面粘附生长的双亲性聚合物及其制备方法和用途，所述双亲性聚合物通过引入亲水性成分和疏水性成分，其中疏水性成分用于与材料的疏水表面通过疏水作用形成稳固的表面覆盖，亲水性成分提供生物相容性并带有促进干细胞粘附生长的多肽。所述双亲性聚合物用于对疏水性基材进行表面改性处理，使其具有良好的生物相容性且能促进干细胞的长时间附着生长并维持其干性。
Description
技术领域
本发明属于聚合物领域，具体涉及一种用于促进干细胞界面粘附生长的双亲性聚合物及其制备方法和用途。
背景技术
再生医学需要可靠地大批量培养干细胞和人工组织，用于修复和替换组织和器官。促进细胞和干细胞粘附生长的生物医学材料已被广泛用于干细胞培养。干细胞培养环境必须满足其对营养成分、生长因子、渗透压等诸多方面的苛刻要求，具体体现在：(1)培养基质必须为水溶胶体系；(2)基质中需要按照一定比例含有多种信号通路调控因子，包括转化生长因子(TGF)、Noggin和Wnt等信号蛋白质；(3)培养基质需要具有与组织类似的弹性模量(硬度)。
目前，具有确定成分的全人工干细胞培养基逐渐取代生物制品，代表性的人工水溶胶有聚丙烯酰胺-聚乙二醇衍生物以及自组装多肽等。用于再生医学的生物医学材料需要能保持生物分子的活性和具有低的细胞毒性，亦即，具有良好的生物相容性。界面改性能在不改动材料本体力学性质的前提下，通过表面修饰而获得生物相容性优良的基材，用于各种功能性组织工程支架。对用于再生医学的人工材料而言，至关重要的是能够促进干细胞在生物医学材料上粘附生长，而且这种粘附生长不会导致不可控的干细胞分化。因此，本领域需要一种能长时间维持干细胞干性的界面处理材料。干性的维持可以通过检测特定的干细胞标志物，或者Oct-4、SOX-2、SSEA-4和NANOG等因子的表达而获知。
为获得稳定的生物相容性保护层，可以用化学方法将亲水性的功能基团共价连接到基材表面。常用羧酸与胺基、醇基的偶联反应将聚乙二醇二胺或粘多糖磺酸酯共价连接到基材表面。对于疏水性的基底材料，常用人工高分子和天然生物大分子如白蛋白对表面进行覆盖的方式进行生物相容性改造。
F-127是典型的人工合成聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷(PEO-PPO-PEO)三嵌段聚合物材料，其中聚环氧丙烷(PPO)相对于聚环氧乙烷(PEO)更具疏水性，用以覆盖疏水性表面。但是，使用双亲性嵌段聚合物对疏水性基材进行生物功能化具有其局限性。例如，聚环氧丙烷的疏水性较弱，不能满足需要强疏水相互作用的情况；嵌段部分的种类固定，难以根据基材的性质进行灵活更改；嵌段共聚物中任何共聚比例的调整都需要重新合成主链。
大量生物医学材料具有表面疏水性，包括生物降解材料(例如常用的聚乳酸、聚己内酯和聚乳酸-聚己内酯)和非降解材料(如聚偏四氟乙烯)等，它们可以是大的平面，或固相表面上的二维微米/纳米结构图案，或者三维的微米/纳米结构，例如微珠、纳米颗粒、纳米纤维、纳米二维材料、不规则多孔材料等。对这些具有微纳结构的基材进行生物相容性处理，通过溶液浸染覆盖具有良好的效果。
发明内容
为了改善现有技术的不足，本发明的目的是提供一种用于促进干细胞界面粘附生长的双亲性聚合物及其制备方法和用途，所述双亲性聚合物通过引入亲水性成分和疏水性成分，其中疏水性成分用于与材料的疏水表面通过疏水作用形成稳固的表面覆盖，亲水性成分提供生物相容性并带有促进干细胞粘附生长的多肽。所述双亲性聚合物用于对疏水性基材进行表面改性处理，使其具有良好的生物相容性且能促进干细胞的长时间附着生长并维持其干性。
本发明目的是通过如下技术方案实现的：
一种双亲性聚合物，所述聚合物由如下原料制备得到：侧链具有反应性基团Y1和X1的聚合物、化合物R-X2、一端具有反应性基团Y2另一端具有多肽的聚乙二醇、任选地一端具有反应性基团Y2另一端具有反应惰性基团R2的聚乙二醇；其中，Y1与Y2能够发生反应，使连有多肽的聚乙二醇以及任选的连有反应惰性基团R2的聚乙二醇连接到聚合物的侧链上；X1与X2发生反应，使R基团连接到聚合物的侧链上。
根据本发明，所述多肽包括促进细胞粘附生长的多肽序列，所述多肽序列例如为RGD、IKVAV、RYVVLPR、RNIAEIIKDI、CCRRIKVAVWLC、CSRARKQAASIKVAVSADR，以及人工合成的富正电荷序列KR、RKR、KKRK等中的至少一种。
根据本发明，所述双亲性聚合物可以通过一锅法进行制备，所述方法包括：
将侧链具有反应性基团Y1和X1的聚合物与化合物R-X2、一端具有反应性基团Y2另一端具有多肽的聚乙二醇、以及任选地一端具有反应性基团Y2另一端具有反应惰性基团R2的聚乙二醇进行反应，制备得到所述双亲性聚合物。
根据本发明，所述双亲性聚合物可以通过两步法进行制备，所述方法包括：
将侧链具有反应性基团Y1和X1的聚合物与化合物R-X2，进行反应，再将上述产物与一端具有反应性基团Y2另一端具有多肽的聚乙二醇、以及任选地一端具有反应性基团Y2另一端具有反应惰性基团R2的聚乙二醇进行反应，制备得到所述双亲性聚合物；或者，
将侧链具有反应性基团Y1和X1的聚合物与一端具有反应性基团Y2另一端具有多肽的聚乙二醇、以及任选地一端具有反应性基团Y2另一端具有反应惰性基团R2的聚乙二醇进行反应，再将上述产物与化合物R-X2进行反应，制备得到所述双亲性聚合物。
根据本发明，所述一端具有反应性基团Y2另一端具有多肽的聚乙二醇可以通过如下方法制备得到：
将一端具有反应性基团Y2另一端具有反应性基团Z1的聚乙二醇与一端具有反应性基团Z2的多肽进行反应，其中Z1、Z2发生反应，使聚乙二醇与多肽相连。
根据本发明，所述反应性基团X1、X2、Y1、Y2、Z1、Z2例如选自羟基、氨基、羧基、醛基、酮基、酯基、巯基、马来酰亚胺、α-卤代羰基、炔基、烯基、叠氮基、四嗪基。其中，反应性基团X1与X2、Y1与Y2、Z1与Z2互为反应性基团，可以发生反应，但Y2、Z2不发生反应。
例如，氨基与羧基缩合反应得到酰胺连接基团，或者氨基与醛基或酮基反应得到希夫碱连接基团，或者羟基与羧基缩合反应得到酯连接基团，或者羟基与羟基脱水进行缩合反应得到醚连接基团，或者马来酰亚胺与巯基进行加成反应，或者巯基与α-卤代羰基发生的取代反应，或者氨基与酯基反应得到酰胺连接基团，或者炔基与叠氮基发生点击反应得到连接基团，或者烯基与四嗪基发生点击反应得到连接基团。
其中，炔基与叠氮基发生点击反应是本领域中已知的反应，例如：由金属离子(例如Cu(I))催化的叠氮化物-炔环加成反应(Sharpless反应，炔基一般在端基)，或者，环张力催化的叠氮化物-炔环加成反应(SPAAC反应，炔基位于张力环的中间)。
其中，烯基与四嗪基发生点击反应是本领域中已知的反应，例如环烯烃与四嗪基发生环加成反应。
示例性地，当X1为氨基时，X2为羧基、醛基、酮基、酯基中的至少一种；当X1为羟基时，X2为羧基、羟基中的至少一种；当X1为巯基时，X2为马来酰亚胺、α-卤代羰基中的至少一种；当X1为炔基时，X2为叠氮基；当X1为烯基时，X2为四嗪基。反之也成立，例如当X2为氨基时，X1为羧基、醛基、酮基、酯基中的至少一种。
示例性地，当Y1为氨基时，Y2为羧基、醛基、酮基、酯基中的至少一种；当Y1为羟基时，Y2为羧基、羟基中的至少一种；当Y1为巯基时，Y2为马来酰亚胺、α-卤代羰基中的至少一种；当Y1为炔基时，Y2为叠氮基；当Y1为烯基时，Y2为四嗪基。反之也成立，例如当Y2为氨基时，Y1为羧基、醛基、酮基、酯基中的至少一种。
示例性地，当Z1为氨基时，Z2为羧基、醛基、酮基、酯基中的至少一种；当Z1为羟基时，Z2为羧基、羟基中的至少一种；当Z1为巯基时，Z2为马来酰亚胺、α-卤代羰基中的至少一种；当Z1为炔基时，Z2为叠氮基；当Z1为烯基时，Z2为四嗪基。反之也成立，例如当Z2为氨基时，Z1为羧基、醛基、酮基、酯基中的至少一种。
在一个实施方式中，所述聚乙二醇为链状聚乙二醇，优选的，重复单元数为1-600之间的整数，优选为2-300之间的整数，进一步优选为4-200之间的整数。
作为一个实例，所述一端具有反应性基团Y2另一端具有反应性基团Z1的聚乙二醇可以商购，也可以采用本领域的常规方法进行制备。在聚乙二醇与反应性基团Y2、Z1之间可以直接连接，即作为封端基团，也可以通过任意的间隔基团进行连接，这依赖于采用的本领域的常规方法将反应性基团Y2、Z1引入到聚乙二醇的两端。在聚乙二醇与反应性基团Y2、Z1之间的间隔基团可以是任意的，只要不影响本发明制备双亲性聚合物，所述间隔基团例如为C1-12烷基、酯基、酰胺基、酮基等。
作为一个实例，所述一端具有反应性基团Y2另一端具有反应惰性基团R2的聚乙二醇可以商购，也可以采用本领域的常规方法进行制备。在聚乙二醇与反应性基团Y2、反应惰性基团R2之间可以直接连接，即作为封端基团，也可以通过任意的间隔基团进行连接，这依赖于采用本领域的常规方法将反应性基团Y2、反应惰性基团R2引入到聚乙二醇的两端。在聚乙二醇与反应性基团Y2、反应惰性基团R2之间的间隔基团可以是任意的，只要不影响本发明制备双亲性聚合物。
在一个实施方式中，所述反应惰性基团R2可以为C1-6烷氧基，例如甲氧基、乙氧基。
在一个实施方式中，所述疏水基团R为C4-25烷基、C4-25烯基、C4-25炔基、C6-36芳基；
在一个实施方式中，所述具有反应性基团Y1和X1的聚合物具有主链和侧链，所述主链包括碳原子和至少一种杂原子，所述杂原子例如为氧、氮、硫、硅等；所述侧链包括反应性基团Y1和X1，优选侧链的端基包括反应性基团Y1和X1。所述具有反应性基团Y1和X1的聚合物例如为：具有反应性基团Y1和X1的聚醚、聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚硫橡胶、聚硅橡胶-聚酰胺、聚乙烯亚胺、聚氨基酸等；
在一个实施方式中，所述聚氨基酸为多聚左旋赖氨酸，以及人工合成的多聚右旋赖氨酸等。
根据本发明，所述具有反应性基团Y1和X1的聚合物的主链重复单元数为2-2000的整数，优选2-1000，更优选2-500。
根据本发明，所述具有反应性基团Y1和X1的聚合物侧链上的反应性基团X1、Y1相同或不同。当所述反应性基团X1、Y1相同时，上述反应性基团部分与具有反应性基团的聚乙二醇反应，部分与化合物R-X2反应。当所述反应性基团X1、Y1不同时，可以使其中一种反应性基团与具有反应性基团的聚乙二醇反应，使另一种反应性基团与化合物R-X2反应。
在一个实施方式中，所述双亲性聚合物的主链即是反应物(具有反应性基团Y1和X1的聚合物)的主链，所述双亲性聚合物的侧链包括如下四类侧链：
1)含有未发生反应的反应性基团Y1和X1的侧链，即为侧链1，
2)含有基团R的侧链，即为侧链2，
3)含有一端为多肽的聚乙二醇(-聚乙二醇-多肽)的侧链，侧链3，
4)含有一端为反应惰性基团R2的聚乙二醇(-聚乙二醇-R2)的的侧链，即为侧链4。
在一个实施方式中，所述双亲性聚合物中，侧链3占侧链3和侧链4总量的摩尔百分比为0.1％-100％，优选1％-100％，更优选10％-100％。
在一个实施方式中，所述双亲性聚合物中，侧链3和侧链4的总量占全部侧链总量的摩尔百分比为2％-98％，优选5％-90％，更优选10％-80％。
在一个实施方式中，所述双亲性聚合物中，侧链2占全部侧链总量的摩尔百分比为2％-98％，优选5％-90％，更优选10％-80％。
在一个实施方式中，所述双亲性聚合物中，侧链2、侧链3和侧链4的总量占全部侧链总量的摩尔百分比为5％-100％，优选20％-100％，更优选40％-100％。
根据本发明，上述步骤中，所述反应均为本领域的常规反应步骤，示例性地，所述反应的温度为10-40℃。
根据本发明，所述X1与X2进行反应时，或者所述Y1与Y2进行反应时，或者所述Z1与Z2进行反应时，例如可以在偶联剂促进下进行。例如氨基与羧基在偶联剂存在下缩合反应得到酰胺连接基团，或者羟基与羧基在偶联剂存在下缩合反应得到酯连接基团。所述偶联剂例如为碳二亚胺衍生物，选自1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐，或N,N-二环己基碳二亚胺，加入量与反应物的摩尔比为1至1000，优选1至500，更优选1至100。
本发明还提供一种双亲性聚合物的制备方法，其中，所述方法包括如下步骤：
将侧链具有反应性基团Y1和X1的聚合物、与化合物R-X2、一端具有反应性基团Y2另一端具有多肽的聚乙二醇、任选地一端具有反应性基团Y2另一端具有反应惰性基团R2的聚乙二醇进行反应；其中，Y1与Y2能够发生反应，使连有多肽的聚乙二醇以及任选的连有反应惰性基团R2的聚乙二醇连接到聚合物的侧链上；X1与X2发生反应，使R基团连接到聚合物的侧链上。
根据本发明的方法，所述方法可以将上述原料一锅反应，也可以分成两步进行反应。
本发明还提供一种双亲性聚合物，其中，所述聚合物的结构如式I所示：
所述聚合物含有主链和侧链，所述主链含有碳原子和至少一种杂原子，所述侧链中至少部分侧链分别含有A基团、和B基团，以及任选的D基团；
所述A基团为-X-R，其中X为连接基团，R为疏水基团；
所述B基团为-Y-L1-PEG-L2-Z-R1，所述D基团为-Y-L1-PEG-L2-R2，其中，Y为连接基团，Z为连接基团，PEG为聚乙二醇，R1为含有促进细胞粘附生长的多肽序列的多肽，L1、L2为直键或间隔基团，R2为反应惰性基团。
在一个实施方式中，所述X或Y中为如下基团：
-CO-NH-、-O-、-CO-O-、-S-S-、-R3R4C＝N-、
叠氮基与炔基发生点击反应得到的连接基团、四嗪与双键发生点击反应得到的连接基团中的任意一种，上述基团的顺序可颠倒，例如-CO-NH-代表-CO-NH-或-NH-CO-；其中，R3、R4相同或不同，彼此独立地选自H、C1-6烷基；
其中，所述叠氮基与炔基发生点击反应得到的连接基团为三唑基，例如
其中，R5选自H、C1-6烷基，虚线代表C3-10碳环；该碳环可存在也可不存在。
其中，四嗪与双键发生点击反应得到的连接基团为二氮杂环，例如
其中，虚线代表C3-10碳环，该碳环可存在也可不存在。
在一个实施方式中，所述X通过如下方法形成，将聚合物侧链上的反应性基团X1与化合物R-X2中的反应性基团X2进行反应。所述反应性基团X1、X2例如选自羟基、氨基、羧基、醛基、酮基、酯基、巯基、马来酰亚胺、α-卤代羰基、炔基、烯基、叠氮基、四嗪基中的至少一种。例如将聚合物侧链上的氨基与R-COOH反应得到-NH-CO-。
在一个实施方式中，所述Y通过如下方法形成，将聚合物侧链上的反应性基团Y1与一端具有反应性基团Y2的聚乙二醇进行反应，所述反应性基团Y1、Y2例如选自羟基、氨基、羧基、醛基、酮基、酯基、巯基、马来酰亚胺、α-卤代羰基、炔基、烯基、叠氮基、四嗪基中的至少一种。例如将聚合物侧链上的氨基与一端为琥珀酰亚胺酯基的聚乙二醇反应得到-NH-CO-。
所述PEG为聚乙二醇链段，其重复单元数为1-600之间的整数，优选为2-300之间的整数，更进一步优选4-200之间的整数。
在一个实施方式中，促进细胞粘附生长的多肽序列例如可以是或包括如下序列：RGD、IKVAV，或RYVVLPR、RNIAEIIKDI、CCRRIKVAVWLC、CSRARKQAASIKVAVSADR，以及人工合成的富正电荷序列KR、RKR、KKRK等；
在一个实施方式中，所述Z为如下基团：
-CO-NH-、-O-、-CO-O-、-S-S-、-R3R4C＝N-、
叠氮基与炔基发生点击反应得到的连接基团、四嗪与双键发生点击反应得到的连接基团中的任意一种，上述基团的顺序可颠倒，例如-CO-NH-代表-CO-NH-或-NH-CO-；其中，R3、R4相同或不同，彼此独立地选自H、C1-6烷基；
在一个实施方式中，所述连接基团Z可以通过聚乙二醇一端连接的反应性基团Z1，如选自羟基、氨基、羧基、醛基、酮基、酯基、巯基、马来酰亚胺、α-卤代羰基、炔基、烯基、叠氮基、四嗪基中的至少一种，与所述多肽一端的修饰或未修饰的氨基酸上的反应性基团Z2(例如羟基、氨基、羧基、醛基、酮基、酯基、巯基、马来酰亚胺、α-卤代羰基、炔基、烯基、叠氮基、四嗪基)进行反应而形成。例如将一端为马来酰亚胺的聚乙二醇与一端为修饰或未修饰的半胱氨酸的多肽进行加成反应，得到如下连接基团：
在一个实施方式中，L1、L2为直键或任意的可以将反应基团Y2、X1引入聚乙二醇链段的间隔基团。
在一个实施方式中，所述R2可以为C1-6烷氧基，例如甲氧基、乙氧基。
在一个实施方式中，所述R为C4-25烷基、C4-25烯基、C4-25炔基，C6-36芳基；
在一个实施方式中，所述聚合物的主链中除碳原子外，还含有氧、氮、硫、硅等至少一种杂原子。所述主链结构中包括例如为：聚醚主链、聚酯主链、聚酰胺主链、聚氨酯主链、聚硫橡胶主链、聚硅橡胶-聚酰胺主链、聚乙烯亚胺主链、聚氨基酸主链等结构的至少一种；
在一个实施方式中，所述聚氨基酸为多聚左旋赖氨酸，以及人工合成的多聚右旋赖氨酸等。
在一个实施方式中，所述聚合物中，含有B基团的侧链占含有B基团和D基团的侧链总量的摩尔百分比为0.1％-100％，优选1％-100％，更优选10％-100％。
含有B基团和任选的D基团的侧链数占侧链总量的百分比为2％-98％，优选5％-90％，更优选10％-80％。
含有A基团的侧链数占全部侧链总量的百分比为2％-98％，优选5％-90％，更优选10％-80％。
含有A基团的侧链数与含有B基团和任选地D基团的侧链数之和占全部侧链总量的百分比为5％-100％，优选20％-100％，更优选40％-100％。
本发明还提供上述双亲性聚合物的用途，其用于对表面疏水性基材进行改性处理，或用于干细胞分化和组织工程领域。
本发明还提供一种对表面疏水性基材进行改性处理的方法，所述方法包括如下步骤：
将待处理的表面疏水性基材与上述的双亲性聚合物接触，实现对表面疏水性基材的改性处理。
根据本发明，所述接触例如可以是将待处理的表面疏水性基材与上述的双亲性聚合物的分散液接触。所述分散液可以是改性聚合物的水溶液、有机溶液或有机溶剂和水形成的混合溶液。
根据本发明，所述双亲性聚合物的水溶液、有机溶液或有机溶剂和水形成的混合溶液中双亲性聚合物的浓度为小于1000g/L，优选小于200g/L，更优选小于10g/L。其中，所述混合溶液中，有机溶剂和水的体积比没有特别的限定，例如为1-99:99-1，例如为10-90:90-10。
根据本发明，所述水溶液包括纯水或缓冲盐溶液，所述缓冲盐溶液例如磷酸缓冲盐溶液、HEPES缓冲溶液、柠檬酸-柠檬酸三钠缓冲液。缓冲盐溶液的pH值为2-12，优选的pH值为7.4。
根据本发明，所述有机溶液为醇、酮、醚、酯、砜、烷基取代酰胺、卤代有机溶剂、芳香性有机溶剂，以及它们烷基衍生物、烯基衍生物、炔基衍生物、芳基和杂芳基衍生物。
本发明还提供上述对表面疏水性基材进行改性处理得到的制品。
根据本发明，所述表面疏水性基材是指基材表面的水接触角大于60°的基材，例如大于90°。
根据本发明，所述表面疏水性基材包括可生物降解材料和非降解材料。
其中，所述可生物降解材料包括聚乳酸、聚酯、聚己内酯、和聚乳酸-聚酯共聚物、聚乳酸-聚己内酯共聚物等。
其中，所述非生物降解材料包括烯类和二烯类聚合物、聚苯乙烯、聚卤代乙烯、聚偏四氟乙烯等，以及聚醚、聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚硫橡胶、聚硅橡胶和硅烷基聚合物等，如聚二甲基硅氧烷。
根据本发明，所述表面疏水性基材可以通过对亲水性基材的表面改性获得，例如使用带有巯基的化合物在金属上形成疏水性自组装单分子膜，如金、银、不锈钢等；所述带有巯基的化合物为C4-25烷基硫醇、C4-25烯基硫醇、C4-25炔基硫醇和巯基取代的芳基。
根据本发明，所述表面疏水性基材还可以使用硅烷对亲水性的无机材料和有机材料进行表面改性获得，所述无机材料包括：金属氧化物如氧化钛、氧化锌、氧化铝、氧化铝合金、氧化锡等；无机氧化物如石英、玻璃、ITO玻璃等；硅酸盐、铝硅酸盐如云母、碳化硅等；所述有机材料包括经表面氧化处理的聚醚、聚砜、聚酰亚胺、聚苯乙烯、聚偏四氟乙烯和硅烷基聚合物等，如聚二甲基硅氧烷；所述表面氧化处理包括等离子处理和电晕放电处理。
根据本发明，所述硅烷包括甲基硅烷、二甲基硅烷、二乙基硅烷；还可以是氯硅烷，如二甲基氯硅烷、二甲基二氯硅烷；也可以是硅氧烷，如二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷；所述硅烷可选地包含芳香基。
根据本发明，疏水性基材为平面，也可以是二维微米/纳米结构图案、或者三维的微米/纳米结构，例如微珠、纳米颗粒、纳米纤维、纳米二维材料、不规则多孔材料等其中之一或者它们的组合。
[术语和解释]
本发明所述的烷基代表碳原子数为1-12的直链、支链或环状烷基，例如，甲基、乙基、丙基、丁基、异丁基、叔丁基等。
本发明所述的烯基代表碳原子数为2-12的直链、支链或环状烯基，例如，乙烯、丙烯、异丙烯、丁烯等。优选的，双键的数目为1到6的整数。
本发明所述的炔基代表碳原子数为2-12的直链、支链或环状炔基，例如，乙炔、丙炔、丁炔等。优选的，炔键的数目为1到6的整数。
本发明所述的芳基指具有6-36个碳原子的单环、或多环稠和芳香性基团，代表性的芳基包括：苯基、萘基、芘基等。
术语“碳环”、“碳环基”指具有呈单环的3-12个碳原子或呈双环的7-12个碳原子的单价非芳香族、饱和或部分不饱和环。碳环的实例包括但不限于环丙基、环丁基、环戊基、1-环戊-1-烯基、1-环戊-2-烯基、1-环戊-3-烯基、环己基、1-环己-1-烯基、1-环己-2-烯基、1-环己-3-烯基、环己二烯基、环庚基、环辛基、环壬基、环癸基、环十一烷基、环十二烷基等。
本发明所述氨基代表基团-NH2、-NHR7或-NR7 2，其中，R7独立的选自H、烷基、芳基、杂芳基、杂环基。
本发明所述的醚基代表基团-OR8，其中，R8独立的选自C1-6烷基、-(CH2-CH2O)n-CH2-CH3(n大于2)；所述醚基例如为甲基醚、乙基醚、丙基醚、异丙基醚、丁基醚、异丁基醚、叔丁基醚、环氧乙烷数为9-12的聚氧乙烯醚基等。
术语“反应惰性基团”不易与其他基团发生化学反应的基团，例如C1-6烷氧基，例如甲氧基、乙氧基。
术语“反应性基团”也可称为“活性基团”，是指可与另一个“反应性基团”形成化学键的官能团。适合的化学键在本领域中众所周知，例如可以为：羟基、氨基、羧基、醛基、酮基、酯基、巯基、马来酰亚胺、α-卤代羰基、炔基、烯基、叠氮基、四嗪基。
术语“连接基团”是指将任意两个基团连接起来的基团，其是由两个“反应性基团”反应后形成的基团。
术语“间隔基团”是指通过常规反应将反应性基团或反应惰性基团引入聚乙二醇链端时可能形成的基团。该基团依赖与引入基团时所使用的制备方法。
术语“氨基酸”指自然存在和合成的氨基酸以及以类似于自然存在的氨基酸的方式起作用的氨基酸类似物和氨基酸模拟物。自然存在的氨基酸是遗传密码编码的氨基酸以及后来经修饰的那些氨基酸，例如羟基脯氨酸、γ-羧基谷氨酸、硒代半胱氨酸和O-磷酸丝氨酸。氨基酸类似物指具有与自然存在的氨基酸相同的基本化学结构，即与氢、羧基、氨基和R基团结合的α碳的化合物，例如高丝氨酸、正亮氨酸、甲硫氨酸亚砜、甲硫氨酸甲基锍。此类类似物具有经修饰的R基团(例如，正亮氨酸)或经修饰的肽骨架，但是保持了与自然存在的氨基酸相同的基本化学结构。可特别使用的一种氨基酸为瓜氨酸，这是精氨酸的衍生物并且牵涉于肝脏中尿的形成。氨基酸模拟物指结构与氨基酸的一般化学结构不同，但是以类似于自然存在的氨基酸的方式起作用的化学化合物。术语“非天然氨基酸”旨在表示上述20种自然存在的氨基酸的“D”型立体化学形式。应进一步理解，术语非天然氨基酸包括天然氨基酸的同源物或其D型异构体及天然氨基酸经合成修饰的形式。经合成修饰的形式包括但不限于侧链缩短或加长多达2个碳原子的氨基酸，包含经任选取代的芳基的氨基酸和包含卤化基团，优选卤化烷基和芳基的氨基酸并且还包括经N取代的氨基酸，例如N-甲基-丙氨酸。氨基酸或肽可通过氨基酸或肽的末端胺或末端羧酸与连接子/间隔基或细胞结合剂连接。氨基酸也可通过侧链活性基团，例如但不限于半胱氨酸的硫醇基、赖氨酸的ε胺或丝氨酸或苏氨酸的侧链羟基与连接子/间隔基或细胞结合剂连接。另外，合成修饰的氨基酸还可以从α碳引入反应性基团，例如，叠氮基、炔基、羰基、醛基、烯基、四嗪基的任意一种。
氨基酸和肽可受保护基团保护。保护基团是保护氨基酸或肽的N-端免受非期望反应的原子或化学部分并且可在合成期间使用。保护基团应在整个合成过程中保持与N-端连接，并且可在药物偶联物的合成完成之后通过选择性实现其去除的化学或其它条件去除。
适合N-端保护的保护基团在肽化学领域中众所周知。示例性保护基团包括但不限于甲酯、叔丁酯、9-芴基氨基甲酸甲酯(Fmoc)和苄氧羰基(Cbz)。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种用于促进干细胞界面粘附生长的双亲性聚合物，所述双亲性聚合物通过引入亲水性成分和疏水性成分，克服了嵌段双亲性聚合物的局限性，本发明的双亲性聚合物用于对疏水性材料进行一步法表面处理，避免了现有技术多步法的繁琐和低效率，能对各种结构的疏水表面进行高效率的界面修饰，确保干细胞粘附生长并维持其干性，用于干细胞培养、分化和器官再造的组织工程。所述双亲性聚合物具有如下优势：(1)可以通过使用强疏水侧链修饰获得强疏水性；(2)疏水侧链种类可以灵活选择；(3)接枝修饰不需要重新合成主链，仅对侧链修饰即可。
附图说明
图1为用于本发明细胞粘附功能化的纳米纤维电镜照片(a)和直径分布(b)。
图2为人源间充质干细胞在本发明的纳米纤维膜上代际生长后，对其干细胞干性标记物检测的结果。
具体实施方式
下文将结合具体实施例对本发明的制备方法做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试剂、材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
下述实施例中所使用的HEPES缓冲液为浓度为100mM，pH7.5的缓冲溶液。
任选表示所述特征存在或不存在，还表示所述特征一定存在，只是具体选择可以随意。
实施例1合成双亲性接枝聚合物OA25-PLL-PEG3k-RGD50
在2毫升离心管中称取7.5mg多聚左旋赖氨酸氢溴酸盐(PLL，平均分子量2.2kDa，购自上海源叶公司)，将其溶于100μl HEPES缓冲液中得到溶液(一)。
称取54mg马来酰亚胺-聚乙二醇-琥珀酰亚胺酯(NHS-PEG3k-MAL，平均分子量3000Da，购自Sigma-aldrich公司)(端基修饰分别为马来酰亚胺和琥珀酰亚胺酯的聚乙二醇)，将其溶于100μl N,N-二甲基甲酰胺(分析纯，购自北京化工厂)中得到溶液(二)。
再称取12.6mg含N-端乙酰修饰的半胱氨酸和RGD序列的六肽，其氨基酸序列为CGRGDS(Ac-CGRGDS，分子量636，购自南京金斯瑞生物科技有限公司)，将其溶于100μlHEPES缓冲液中，得到溶液(三)。
用玻璃小瓶量取3.2μl油酸(OA，分子量282.5，购自Sigma-aldrich公司)，置于100μl N,N-二甲基甲酰胺中得到溶液(四)。
将溶液(二)与溶液(三)室温下混合15分钟，其后将溶液(一)加入到上述混合溶液，使用振荡器振荡均匀，室温下反应4小时，随后加入溶液(四)，并立即向所得混合溶液加入28mg 1-乙基-3-(-3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC，分子量191.7，购自Sigma-aldrich公司)。震荡过夜12小时，加入100μl 10mM半胱氨酸HEPES缓冲液30分钟用于终止反应。将所得反应液转移至截止分子量为14kDa的半透膜中，用2升去离子水进行透析48小时。所得溶液冷冻处理后置于冻干机中制得41mg冻干粉。-20℃下密封存放。
该冻干粉为25％油酸和50％聚乙二醇3000-GRGDS接枝修饰的功能化双亲高分子，命名为OA25-PLL-PEG3k-RGD50，具体结构式如下所示。
其中，未修饰的侧链数用p表示，连接有聚乙二醇和多肽的侧链数用q表示，连接有疏水性基团的侧链数用r表示，平均分子量3000的聚乙二醇一端的马来酰亚胺与半胱氨酸中的巯基发生加成反应使细胞粘附功能的多肽与聚乙二醇相连。
实施例2合成双亲性接枝聚合物OA25-PLL-PEG2k-RGD30
与实施例1类似，不同在于称取20mg端基修饰分别为马来酰亚胺和琥珀酰亚胺酯的聚乙二醇(NHS-PEG2k-MAL，平均分子量2000Da，购自Sigma-aldrich公司)，将其溶于100μl N,N-二甲基甲酰胺中得到溶液(二)。
称取7.6mg连有N-端乙酰修饰的半胱氨酸的的六肽，其氨基酸序列为CGRGDS(Ac-CGRGDS，分子量636，购自南京金斯瑞生物科技有限公司)，将其溶于100μl HEPES缓冲液中，得到溶液(三)。
制得冻干粉末为25％油酸和30％聚乙二醇2000-GRGDS接枝修饰的功能化双亲高分子，称为OA25-PLL-PEG2k-RGD30。
实施例3合成OA25-PLL-PEG2k-OMe30-PEG2k-RGD30。
与实施例2类似，不同在于称取20mg端基修饰分别为琥珀酰亚胺酯和甲氧基的聚乙二醇(NHS-PEG2k-OMe，聚乙二醇平均分子量2000Da，购自美国Nanocs公司)，和20mg端基修饰分别为马来酰亚胺和琥珀酰亚胺酯的聚乙二醇(NHS-PEG2k-MAL，聚乙二醇平均分子量2000Da，购自Sigma-aldrich公司)，将其溶于100μl N,N-二甲基甲酰胺中得到溶液(二)。
得到的冻干粉为25％油酸和30％聚乙二醇2000-OMe以及30％聚乙二醇2000-GRGDS接枝修饰的功能化双亲高分子，称为OA25-PLL-PEG2k-OMe30-PEG2k-RGD30。
实施例4合成双亲性接枝聚合物OA25-PLL-PEG3k-IKVAV30
与实施例1类似，不同在于称取9.1mg一端为N-乙酰修饰的半胱氨酸的七肽，其氨基酸序列为CIKVAVS(Ac-CIKVAVS，分子量761,购自南京金斯瑞生物科技有限公司)，将其溶于100μl HEPES缓冲液中，得到溶液(三)。
制得白色冻干粉末为25％油酸和30％聚乙二醇3000-IKVAVS接枝修饰的功能化双亲高分子，称为OA25-PLL-PEG3k-IKVAV 30。
实施例5合成双亲性接枝聚合物OA50-PLL-PEG3k-IKVAV30
与实施例1类似，不同在于称取9.1mg一端为N-乙酰修饰的半胱氨酸的七肽，其氨基酸序列为CIKVAVS(Ac-CIKVAVS，分子量761,购自南京金斯瑞生物科技有限公司)，将其溶于100μl HEPES缓冲液中，得到溶液(三)；
以及量取6.4μl油酸(分子量282.5,购自Sigma-aldrich公司)，置于100μl N,N-二甲基甲酰胺中得到溶液(四)。
制得白色冻干粉末为50％油酸和30％聚乙二醇3000-IKVAVS接枝修饰的功能化双亲高分子，称为OA50-PLL-PEG3k-IKVAV 30。
实施例6合成双亲性接枝聚合物OA50-PLL-PEG3k-IKVAV50
与实施例5类似，不同在于称取15.2mg一端为N-乙酰修饰的半胱氨酸的七肽，其氨基酸序列为CIKVAVS(Ac-CIKVAVS，分子量761，购自南京金斯瑞生物科技有限公司)，将其溶于100μl HEPES缓冲液中，得到溶液(三)。
制得白色冻干粉末为50％油酸和50％聚乙二醇3000-IKVAVS接枝修饰的功能化双亲高分子，称为OA50-PLL-PEG3k-IKVAV 50。
实施例7合成双亲性接枝聚合物Py25-PLL-PEG3k-RGD30
使用2毫升离心小管称取7.5mg聚左旋赖氨酸氢溴酸盐(PLL，平均分子量22500Da，购自上海源叶公司)，将其溶于100μl HEPES缓冲液中得到溶液(一)。
称取54mg端基修饰分别为马来酰亚胺和琥珀酰亚胺酯的聚乙二醇(NHS-PEG3k-MAL，平均分子量3000Da，购自Sigma-aldrich公司)，将其溶于100μl N,N-二甲基甲酰胺中得到溶液(二)。
称取7.6mg一端为N-乙酰修饰的半胱氨酸的六肽，其氨基酸序列为CGRGDS(Ac-CGRGDS，分子量636,购自南京金斯瑞生物科技有限公司)，将其溶于100μl HEPES缓冲液中，得到溶液(三)。
用玻璃小瓶称取2.6mg 1-芘丁酸(分子量288.5,购自Sigma-aldrich公司)，置于100μl二甲基甲酰胺中得到溶液(四)。
将溶液(二)与溶液(三)室温下混合15分钟，其后将溶液(一)加入到上述混合溶液，使用振荡器振荡均匀，室温下反应4小时，随后加入溶液(四)，并立即向所得混合溶液加入28mg 1-乙基-3-(-3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC，分子量191.7，购自Sigma-aldrich公司)。震荡过夜12小时，加入100μl 10mM半胱氨酸HEPES缓冲液30分钟用于终止反应。将所得反应液转移至截止分子量为14kDa的半透膜中，用2升去离子水进行透析48小时。所得溶液冷冻处理后置于冻干机中制得29mg冻干粉。-20℃下密封存放。
该白色粉末为25％芘和30％聚乙二醇3000-GRGDS接枝修饰的功能化双亲高分子，称为Py25-PLL-PEG3k-RGD30。
实施例8合成双亲性接枝聚合物Py25-PLL-PEG3k-IKVAV30
与实施例7类似，不同在于称取9.1mg一端为N-乙酰修饰的半胱氨酸的七肽，其氨基酸序列为CIKVAVS(Ac-CIKVAVS，分子量761,购自南京金斯瑞生物科技有限公司)，将其溶于100μl HEPES缓冲液中，得到溶液(三)。
制得白色冻干粉末为25％芘和30％聚乙二醇3000-IKVAVS接枝修饰的功能化双亲高分子，称为Py25-PLL-PEG3k-IKVAV 30。
实施例9合成双亲性接枝聚合物Py50-PLL-PEG3k-IKVAV 50
与实施例8类似，不同在于称取15.2mg一端为N-乙酰修饰的半胱氨酸的七肽，其氨基酸序列为CIKVAVS(Ac-CIKVAVS，分子量761,购自南京金斯瑞生物科技有限公司)，制得溶液(三)；
称取5.2mg 1-芘丁酸(购自Sigma-aldrich公司)，置于100μl二甲基甲酰胺中得到溶液(四)。
制得白色冻干粉末为50％芘和50％聚乙二醇3000-IKVAVS接枝修饰的功能化双亲高分子，称为Py50-PLL-PEG3k-IKVAV50。
实施例10使用双亲性功能高分子Py25-PLL-PEG3k-IKVAV30修饰左旋聚乳酸纳米纤维
称取10g左旋聚乳酸(PLLA，重均分子量1×105，济南代罡生物科技有限公司)，加入到二氯甲烷(分析纯，北京化工厂)中，磁力搅拌8小时，待完全溶解后加入N,N-二甲基甲酰胺，使得二氯甲烷与N,N-二甲基甲酰胺的体积比为6：4。继续搅拌30分钟，控制溶液体积使得聚合物在混合溶剂中的最终浓度为4％重量体积比。采用静电纺丝设备(TL-BM-300型号，深圳市通力微纳科技有限公司)进行纺丝。将上述溶液吸入注射器，用注射泵控制流量。采用内径为0.32mm的不锈钢单喷头，使用直径20cm碟状收丝器，其上铺有0.40mm厚度的铝箔。0～+40kV的高压直流电源。纺丝参数为：流速0.5mL/h、电压+8.5kV、接收距离15cm，转盘转速为60rpm。喷头以转盘中心为起点作行程10cm的往复运动20次，喷头线速度为5cm/min。控制环境温度25℃，相对湿度30％。将电纺纤维与铝箔从转盘中取下放入真空烘箱中，60℃干燥8h，彻底清除溶剂。退火至室温后取出。电纺纤维的平均直径为410nm(图1中的a和b)，电纺纤维膜厚度均值为22μm。铝箔基底上测得该的电纺纤维膜水接触角为110°，显示强疏水性。将1mg Py25-PLL-PEG3k-IKVAV30用5mL N,N-二甲基甲酰胺：水(50：50体积比)混合溶剂溶解，把PLLA电纺纤维膜连同铝箔浸入到该溶液中，室温下静置8小时后取出，放入真空烘箱中，60℃干燥20小时，彻底清除溶剂。退火至室温后取出。测得该电纺纤维膜水接触角为58°，相较于未处理的纳米纤维膜显示了提高的亲水性。将此PLLA电纺纤维膜连同其铝箔基底用切片机切成12mm×12mm的块状，转移纳米纤维膜至10mm×10mm玻璃片基上并完全覆盖片基。灭菌箱中室温下保存备用。
实施例11干细胞在双亲高分子修饰的聚左旋乳酸纳米纤维中的粘附生长
从健康人的脐带组织提取间充质干细胞，将获得的干细胞进行体外培养、扩增。具体步骤如下：采集健康人的脐带(北京安贞医院生物样本库，依据知情条款获得)；去掉脐带内血管和外层薄膜；将脐带组织剪切成约2mm3大小的小块；将剪切后小块种植于加有无血清间充质干细胞培养液的培养皿(直径为100mm)中，置于37℃、饱和湿度、5％CO2培养箱中培养；每4天半量换液，培养15天细胞生长约80％汇合，并收集更换的废培养液于-80℃冰箱中保存；当细胞约80％汇合时，利用0.25％胰蛋白酶对细胞进行消化，以1×105细胞数/mL接种于培养皿中传代培养，5次传代后分离、纯化获得高纯度间充质干细胞，利用FACSCalibur流式细胞仪(BD Biosciences公司)分析其间充质干细胞纯度。将所得人源间充质干细胞以1×105细胞数/mL接种于实施例8获得的Py25-PLL-PEG3000-IKVAV30修饰的PLLA纳米纤维片基上，使用无饲养细胞层的条件培养。具体的，所用的培养基含有20％的KSR(Thermo Fisher公司)，1×NEAA(非必须氨基酸，Thermo Fisher公司)，2mM L-谷氨酸和0.1mM D-MEMF12(CT-D6421)溶解的2-巯基乙醇，培养条件为37℃，5％CO2。每3天进行传代，用解离液(含0.25％胰蛋白酶，1mg/ml胶原酶IV溶液，1mM磷酸盐缓冲液溶解的CaCl2；均购自Thermo Fisher公司)将干细胞分离出来，而后用吸液管解离为小的细胞团(由约50-100细胞组成)，接种到另一块双亲性功能高分子Py25-PLL-PEG3000-IKVAV30修饰的聚左旋乳酸纳米纤维片基上。重复上述工作共得到10代人源间充质干细胞。用解离液将每代干细胞从纳米纤维片基上分离，并分散入磷酸盐缓冲液中，分析每代间充质干细胞表面标志物CD29、CD44、CD73、CD90、和CD105在细胞表面的表达。FACS Calibur流式细胞仪对第1，3，5，7，10代的分析结果如图2所示。结果显示在Py25-PLL-PEG3000-IKVAV30修饰的聚左旋乳酸纳米纤维片基上，人间充质干细胞的干性得到良好保持。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种双亲性聚合物，其中，所述聚合物由如下原料制备得到：
侧链具有反应性基团Y1和X1的聚合物、化合物R-X2、一端具有反应性基团Y2另一端具有多肽的聚乙二醇、任选地一端具有反应性基团Y2另一端具有反应惰性基团R2的聚乙二醇；其中，Y1与Y2能够发生反应，使连有多肽的聚乙二醇以及任选的连有反应惰性基团R2的聚乙二醇连接到聚合物的侧链上；X1与X2发生反应，使R基团连接到聚合物的侧链上，所述多肽包括促进细胞粘附生长的多肽序列。
2.一种双亲性聚合物的制备方法，其中，所述方法包括如下步骤：
将侧链具有反应性基团Y1和X1的聚合物、与化合物R-X2、一端具有反应性基团Y2另一端具有多肽的聚乙二醇、任选地一端具有反应性基团Y2另一端具有反应惰性基团R2的聚乙二醇进行反应；其中，Y1与Y2能够发生反应，使连有多肽的聚乙二醇以及任选的连有反应惰性基团R2的聚乙二醇连接到聚合物的侧链上；X1与X2发生反应，使R基团连接到聚合物的侧链上，所述多肽包括促进细胞粘附生长的多肽序列。
3.根据权利要求1所述的双亲性聚合物或根据权利要求2所述的制备方法，其中，所述双亲性聚合物可以通过一锅法进行制备，所述方法包括：
将侧链具有反应性基团Y1和X1的聚合物与化合物R-X2、一端具有反应性基团Y2另一端具有多肽的聚乙二醇、以及任选地一端具有反应性基团Y2另一端具有反应惰性基团R2的聚乙二醇进行反应，制备得到所述双亲性聚合物。
优选地，所述双亲性聚合物可以通过两步法进行制备，所述方法包括：
将侧链具有反应性基团Y1和X1的聚合物与化合物R-X2，进行反应，再将上述产物与一端具有反应性基团Y2另一端具有多肽的聚乙二醇、以及任选地一端具有反应性基团Y2另一端具有反应惰性基团R2的聚乙二醇进行反应，制备得到所述双亲性聚合物；或者，
将侧链具有反应性基团Y1和X1的聚合物与一端具有反应性基团Y2另一端具有多肽的聚乙二醇、以及任选地一端具有反应性基团Y2另一端具有反应惰性基团R2的聚乙二醇进行反应，再将上述产物与化合物R-X2进行反应，制备得到所述双亲性聚合物。
4.根据权利要求1或3所述的双亲性聚合物或根据权利要求2或3所述的制备方法，其中，所述一端具有反应性基团Y2另一端具有多肽的聚乙二醇可以通过如下方法制备得到：
将一端具有反应性基团Y2另一端具有反应性基团Z1的聚乙二醇与一端具有反应性基团Z2的多肽进行反应，其中Z1、Z2发生反应，使聚乙二醇与多肽相连。
优选地，所述促进细胞粘附生长的多肽序列为RGD、IKVAV、RYVVLPR、RNIAEIIKDI、CCRRIKVAVWLC、CSRARKQAASIKVAVSADR，以及人工合成的富正电荷序列KR、RKR、KKRK等中的至少一种。
优选地，所述反应性基团X1、X2、Y1、Y2、Z1、Z2例如选自羟基、氨基、羧基、醛基、酮基、酯基、巯基、马来酰亚胺、α-卤代羰基、炔基、烯基、叠氮基、四嗪基等中的至少一种。其中，反应性基团X1与X2、Y1与Y2、Z1与Z2互为反应性基团，可以发生反应，但Y2、Z2不发生反应。
优选地，所述聚乙二醇为链状聚乙二醇，优选的，重复单元数为1-600之间的整数，优选为2-300之间的整数，进一步优选为4-200之间的整数。
优选地，所述反应惰性基团R2为C1-6烷氧基。
优选地，所述疏水基团R为C4-25烷基、C4-25烯基、C4-25炔基、C6-36芳基；
优选地，所述具有反应性基团Y1和X1的聚合物具有主链和侧链，所述主链包括碳原子和至少一种杂原子，所述杂原子例如为氧、氮、硫、硅等；所述侧链包括反应性基团Y1和X1。所述具有反应性基团Y1和X1的聚合物例如为：具有反应性基团Y1和X1的聚醚、聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚硫橡胶、聚硅橡胶-聚酰胺、聚乙烯亚胺、聚氨基酸等；
优选地，所述聚氨基酸为多聚左旋赖氨酸，以及人工合成的多聚右旋赖氨酸等。
优选地，所述具有反应性基团Y1和X1的聚合物的主链重复单元数为2-2000的整数，优选2-1000，更优选2-500。
优选地，所述双亲性聚合物的侧链包括如下四类侧链：
1)含有未发生反应的反应性基团Y1和X1的侧链，即为侧链1，
2)含有基团R的侧链，即为侧链2，
3)含有一端为多肽的聚乙二醇的侧链，侧链3，
4)含有一端为反应惰性基团R2的聚乙二醇的侧链，即为侧链4。
优选地，所述双亲性聚合物中，侧链3占侧链3和侧链4总量的摩尔百分比为0.1％-100％，优选1％-100％，更优选10％-100％。
优选地，所述双亲性聚合物中，侧链3和侧链4的总量占全部侧链总量的摩尔百分比为2％-98％，优选5％-90％，更优选10％-80％。
优选地，所述双亲性聚合物中，侧链2占全部侧链总量的摩尔百分比为2％-98％，优选5％-90％，更优选10％-80％。
优选地，所述双亲性聚合物中，侧链2、侧链3和侧链4的总量占全部侧链总量的摩尔百分比为5％-100％，优选20％-100％，更优选40％-100％。
5.一种双亲性聚合物，其中，所述聚合物的结构如式I所示：
所述聚合物含有主链和侧链，所述主链含有碳原子和至少一种杂原子，所述侧链中至少部分侧链分别含有A基团、和B基团，以及任选的D基团；
所述A基团为-X-R，其中X为连接基团，R为疏水基团；
所述B基团为-Y-L1-PEG-L2-Z-R1，所述D基团为-Y-L1-PEG-L2-R2，其中，Y为连接基团，Z为连接基团，PEG为聚乙二醇链段，R1为含有促进细胞粘附生长的多肽序列的多肽，L1、L2为直键或间隔基团，R2为反应惰性基团。
6.根据权利要求5所述的双亲性聚合物，其中，所述X、Y、Z为如下基团：
-CO-NH-、-O-、-CO-O-、-S-S-、-R3R4C＝N-、
叠氮基与炔基发生点击反应得到的连接基团、四嗪与双键发生点击反应得到的连接基团中的任意一种，上述基团的顺序可颠倒；其中，R3、R4彼此独立地选自H、C1-6烷基；
优选地，所述聚乙二醇的重复单元数为1-600之间的整数，优选为2-300之间的整数，更进一步优选4-200之间的整数；
优选地，促进细胞粘附生长的多肽序列例如为：RGD、IKVAV，或RYVVLPR、RNIAEIIKDI、CCRRIKVAVWLC、CSRARKQAASIKVAVSADR，以及人工合成的富正电荷序列KR、RKR、KKRK等；
优选地，L1、L2为直键或任意的可以将反应基团Y2、X1引入聚乙二醇链段的间隔基团。
优选地，所述R2可以为C1-6烷氧基，例如甲氧基、乙氧基。
优选地，所述R为C4-25烷基、C4-25烯基、C4-25炔基，C6-36芳基；
优选地，所述聚合物的主链中除碳原子外，还含有氧、氮、硫、硅等至少一种杂原子。所述主链结构中包括例如为：聚醚主链、聚酯主链、聚酰胺主链、聚氨酯主链、聚硫橡胶主链、聚硅橡胶-聚酰胺主链、聚乙烯亚胺主链、聚氨基酸主链等结构的至少一种；
优选地，所述聚氨基酸为多聚左旋赖氨酸，以及人工合成的多聚右旋赖氨酸等。
优选地，所述聚合物中，含有B基团的侧链占含有B基团和D基团的侧链总量的摩尔百分比为0.1％-100％，优选1％-100％，更优选10％-100％。
优选地，所述聚合物中，含有B基团和任选的D基团的侧链数占侧链总量的百分比为2％-98％，优选5％-90％，更优选10％-80％。
优选地，所述聚合物中，含有A基团的侧链数占全部侧链总量的百分比为2％-98％，优选5％-90％，更优选10％-80％。
优选地，所述聚合物中，含有A基团的侧链数与含有B基团和任选地D基团的侧链数之和占全部侧链总量的百分比为5％-100％，优选20％-100％，更优选40％-100％。
7.权利要求1、3-6中任一项所述的双亲性聚合物的用途，其用于对表面疏水性基材进行改性处理，或用于干细胞分化和组织工程领域。
8.一种对表面疏水性基材进行改性处理的方法，所述方法包括如下步骤：
将待处理的表面疏水性基材与权利要求1、3-6中任一项所述的双亲性聚合物接触，实现对表面疏水性基材的改性处理。
优选地，所述接触例如可以是将待处理的表面疏水性基材与上述的双亲性聚合物的分散液接触。所述分散液可以是改性聚合物的水溶液、有机溶液或有机溶剂和水形成的混合溶液。
优选地，所述双亲性聚合物的水溶液、有机溶液或有机溶剂和水形成的混合溶液中双亲性聚合物的浓度为小于1000g/L。
9.权利要求8所述的对表面疏水性基材进行改性处理得到的制品。
10.根据权利要求9所述的制品，其中，所述表面疏水性基材包括可生物降解材料和非降解材料。
优选地，所述可生物降解材料包括聚乳酸、聚酯、聚己内酯、和聚乳酸-聚酯共聚物、聚乳酸-聚己内酯共聚物等。
优选地，所述非生物降解材料包括烯类和二烯类聚合物、聚苯乙烯、聚卤代乙烯、聚偏四氟乙烯等，以及聚醚、聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚硫橡胶、聚硅橡胶和硅烷基聚合物等，如聚二甲基硅氧烷。
优选地，所述表面疏水性基材可以通过对亲水性基材的表面改性获得。
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