4,4,4-三氟-2-丁炔酸乙酯在可注射水凝胶中的应用

介绍

4,4,4-三氟-2-丁炔酸乙酯是一种关键的有机化合物，广泛应用于合成具有特定功能的oxanorbornadiene(OND)连接体。这些连接体在可注射水凝胶的制备中发挥着核心作用，通过 Michael 加成反应与硫醇基团反应，形成具有可控降解和释放特性的水凝胶网络。

4,4,4-三氟-2-丁炔酸乙酯

水凝胶制备

4,4,4-三氟-2-丁炔酸乙酯与其他反应物混合，通过一系列化学反应生成OND连接体。这些连接体随后被用于修饰dextran，形成具有特定功能的水凝胶。通过改变连接体的结构和比例，研究者能够实现不同的药物释放模式，包括爆发释放、线性释放和延迟释放。通过调整OND连接体的结构和比例，可以精确控制水凝胶的交联速度。例如，使用具有不同取代基的OND连接体可以改变Michael加成反应的速率，从而影响水凝胶的形成速度。不同OND连接体的降解速率可以通过retro-Diels-Alder (rDA) 反应和酯键水解来调控。通过组合不同的OND连接体，可以实现对病毒样颗粒 (VLP) 的不同释放模式，包括爆发释放、线性释放和延迟释放。这种化合物的使用确保了水凝胶的生物相容性，使其适用于皮下注射和长效药物释放应用。

实验结果

研究结果表明，使用4,4,4-三氟-2-丁炔酸乙酯合成的OND连接体能够实现高效的VLP封装和释放。水凝胶的降解速率和药物释放模式可以通过选择不同的OND连接体来精确控制，从而为开发具有可编程释放功能的生物医学材料提供了重要的理论和实验基础。研究发现，使用具有不同取代基的OND连接体可以显著影响水凝胶的交联速度。例如，R1=H的结构(2a, 3a, 4a)交联速度较快，而 R1 = CH3的结构 (2b, 3b, 4b) 交联速度较慢，这可能是由于位阻效应的影响。通过调整这些连接体的比例，可以实现对水凝胶交联速度的精细控制。

降解和释放机制

水凝胶的降解主要通过rDA反应和酯键水解两种机制实现。rDA反应的速率不依赖于pH或其他生理条件，而酯键水解则对pH敏感。通过组合这两种机制，可以实现对水凝胶降解速率的精确调控。通过选择不同的OND连接体，可以实现对 VLP 的不同释放模式。例如，使用较慢降解的OND连接体 (3a vs 2a) 可以实现延迟释放，而使用较快降解的连接体 (2a+2b或3a+3b) 则可以实现线性释放。4,4,4-三氟-2-丁炔酸乙酯在可注射水凝胶的研究中具有关键作用，为实现生物分子的长效缓释提供了一种新的策略。通过精确控制水凝胶的交联速度和降解特性，可以实现对药物释放模式的精确调控，从而提高药物疗效并减少注射频率。这种材料的开发不仅为生物医学领域提供了新的策略，也为未来的研究提供了重要的参考[1]。

参考文献

[1]Shi, Wenting; Ying, Xi; Sheng, Xinyi; Das, Soumen; He, Dongjing; Collins, Kasie; Hu, Yuhang; Finn [Advanced Functional Materials, 2025, vol. 35, # 1, art. no. 2409796]