生工学院K&k团队在生物基材料领域取得系列研究进展应邀在Progress in Polymer Science发表综述-南京工业大学生物与制药工程学院

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生工学院K&k团队在生物基材料领域取得系列研究进展应邀在Progress in Polymer Science发表综述

浏览次数:发布时间:2021-04-25

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  生物基材料是指以生物质或生物基化学品为原料,通过生物或化学方法获得的高分子材料,具有固定二氧化碳、可降解、环境友好等资源优势和性能特性。围绕生物基材料开发,K&k团队以植物油、氨基酸、柠檬酸、糖等生物基化学品为基础原料,基于微流场反应技术,通过构效关系研究,构建了生物基聚氨酯、生物基聚酯、生物基增塑剂等为主的生物基材料产品工程。近日,K&k团队结合前期研究成果以及国内外相关研究进展,应邀在Progress in Polymer Science (Cite Score=41.1, IF=22.6)发表了题为Chemoselective Polymerization的评述论文(https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2021.101397),阐述生物基材料制造过程中的反应选择性调控问题。我校生工学院郭凯教授为通讯作者,朱宁教授为第一作者。

  生物基材料由于原料组份的复杂性和过程控制的选择性等问题,导致对过程强化技术要求较高。巯基功能化生物基可降解聚酯是一类高附加值的不对称聚酯多元醇,在多方面具有应用价值。然而,由于巯基能够与羟基竞争参与聚合反应,以巯基醇作为多功能引发剂(multifunctional initiator) 难以通过开环聚合获得理想的目标产物,需要繁琐的保护和脱保护步骤。针对上述问题,K&k团队将微流场反应技术 (Chem Eng J, 2018, 333, 43-48等) 与酶催化 (Chem Eng J, 2019, 356, 592-597等) 相结合,发展了微尺度连续流化学选择性聚合方法,无需保护基团,巯基醇直接引发开环聚合,选择性最高可达99%,高效获得窄分布的巯基功能化生物基可降解聚酯(获授权美国专利US10214755B2、US10040898B2等)。

  上述化学选择性聚合(Chemoselective Polymerization)体系中,除了以巯基醇为代表的多功能引发剂,还包括但不限于,含有多反应位点的多功能单体(multifunctional monomer)难以避免交联的发生,混合单体(mixed monomer)以及混合机理(mixed mechanisms)往往只能得到无规共聚物或者混合物,一直是该领域的重大挑战。近年来,基于催化剂设计、转换策略以及外界刺激等,学术界发展了一系列新型可控聚合体系,获得了传统方法无法制备的功能高分子与生物基材料,例如,由双乙烯基单体或者双环氧单体,可以分别得到侧链含有双键或者环氧的线形聚合物,含有丙交酯、己内酯、环状酸酐、环氧化合物/二氧化碳的二元或者多元单体混合物,或者由遵循不同聚合机理的乙烯基单体和环状单体组成的混合物,能够得到多种结构规整的嵌段/多嵌段共聚物。该文既对K&k团队的研究工作进行了总结,也对国内外学者的相关研究进行了梳理和归纳,并且对化学选择性聚合面临的机遇与挑战进行了前瞻性评述,期待对生物基材料的发展起到借鉴作用。

  作者:生物与制药工程学院     审核:吴杰


 

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