聚己内酯-聚乙二醇-硫酸软骨素，线性脂肪族聚酯PCL-PEG-CS，新型两亲性嵌段共聚物

中文名称：聚己内酯-聚乙二醇-硫酸软骨素

英文名称：PCL-PEG-CS

一、定义

PCL-CS硫酸软骨素是一种通过化学键合构建的两亲性接枝共聚物，其系统命名体现了双组分的结构特征。英文全称为Polycaprolactone-graft-Chondroitin Sulfate（常缩写为PCL-g-CS或PCL-CS），中文谓之聚己内酯接枝硫酸软骨素。该材料亦被称作CSMA-g-PCL（指甲基丙烯酸化硫酸软骨素接枝聚己内酯），属生物可降解高分子范畴。其化学本质源自美国FDA批准的两种独立医用材料：疏水性聚酯聚(ε-己内酯)与亲水性天然糖胺聚糖硫酸软骨素的分子级融合。

二、分子结构与两亲性特征

从分子结构审视，PCL-CS呈现出典型的"梳子型"接枝拓扑。主链为硫酸软骨素（CS）骨架，由D-葡萄糖醛酸与N-乙酰-D-半乳糖胺通过β-1,4-糖苷键交替连接而成，侧链则化学接枝着聚己内酯（PCL）疏水链段。PCL部分由ε-己内酯单体开环聚合形成，具有-(CH₂)₅-COO-的重复酯键结构。这种两亲性结构赋予材料独特的自组装能力：在水性环境中，疏水性的PCL链段向内聚集形成核芯，亲水的CS骨架向外舒展形成壳层，自发构建纳米级胶束或纤维状超分子结构。

三、物理化学特性与自组装行为

PCL-CS材料展现出显著的界面活性与相分离特征。其物理状态随组成比例可调，通常表现为无定形或半结晶性固体，在水相中可形成稳定的胶体分散体系。该材料的临界胶束浓度（CMC）处于相对较低的水平，表明其在水溶液中具有良好的结构稳定性。温度与pH值的变化会显著影响其构象与聚集行为，其中CS组分的硫酸根负电荷与溶液离子强度密切相关，而PCL链段的结晶度则赋予材料一定的机械强度与缓释特性。

四、合成路径与反应机理

PCL-CS的制备通常采用分步化学修饰策略。首先对PCL末端进行丙烯酰化或甲基丙烯酰化改性，引入碳碳双键活性位点；同时将硫酸软骨素与甲基丙烯酸酐反应，制备甲基丙烯酸化硫酸软骨素（CSMA）。随后通过自由基聚合反应，在偶氮二异丁腈（AIBN）等引发剂作用下，实现PCL与CS的共价接枝。反应通常在惰性气氛中进行，温度控制在适当范围，产物需经透析与冷冻干燥纯化。此过程涉及酯化反应、自由基链增长反应等多步有机合成转化。

五、生物医学应用优势与功能拓展

作为一种智能生物材料，PCL-CS结合了PCL的优良机械性能与生物相容性，以及CS的特异性细胞识别与保湿特性。在药物递送领域，其自组装纳米胶束可有效包载疏水性药物，通过肿瘤组织的EPR效应实现被动靶向。在组织工程中，电纺PCL-CS纳米纤维支架呈现高孔隙率与适宜的亲水/疏水平衡，有利于细胞黏附与增殖。此外，该材料对特定酶（如软骨素酶ABC）具有敏感性，可实现酶响应性降解，为开发可控释放系统提供了新的技术路径。其前体开发还延伸至眼科植入物、抗肿瘤载体及软骨修复基质等多元场景。