1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）
文献综述
1色谱分析
随着科技水平的快速发展，分析化学领域也有了巨大的变化；作为分析化学的重要组成部分的色谱分析法更是有了突飞猛进的进步，越来越多的色谱分析技术应用到天然药物的有效成分的分离提取[1]、定性定量[2]等研究上。这些技术在新药材的发现，提高生产效率，降低制备成本等方面起着积极的推动作用。由于色谱法具有灵敏度高，选择性好，分离效能高，适用范围广等优点[3]，因此，被广泛应用于医药科学[4]、食品检测[5]、环境保护[6]等众多的领域。
1.2色谱法的简介和分类
1.2.1色谱法简介
色谱法（chromatography），通常又称层析法，是一种对混合物进行分离和分析的物理化学方法。色谱法的分离原理就是根据混合物各组分在固定性和流动相中吸附、溶解或其他亲和作用的差异，而使各组分在色谱柱中的迁移速度不同而获得分离[7]。早期，色谱法仅被当作是一种简单的分离方法，与传统的过滤技术、萃取技术、蒸馏技术等在分离原理上存在共同点，有所不同的是色谱法的分离效率高出很多。随着色谱技术的发展，色谱法已经发展成为一种分离和分析方法，并且可同时实现样品的分离和分析检测的目的[8]。
1903~1906年，俄国植化学家茨维特（Tsweet）发明了经典的液相色谱方法[9]（装置见图1-1），但是由于该液相色谱法具有较低的分离效率，较慢的分离速度等缺点，因此在很长一段时间内该法未得到人们广泛的关注和重视。随后在1940s出现了纸色谱法，在1950s产生了薄层色谱法，液相色谱法也跟随着它们在不断的改善和发展[10]。1952年，马丁（Martin）和辛格（Synge）因发明了气相色谱而获得了诺贝尔化学奖[11]。由于气相色谱法可实现几十种到几百种成分的分析，因此该色谱法在石油化工领域得到了广泛的应用[12]。随着实验技术、仪器设备等方面的完善和成熟，毛细管色谱法出现并得到了快速发展，且其与高灵敏度的检测器结合，可测得低于微克级的痕量组分[13]。
由于在气相色谱法中工作温度范围一般为350~500℃[14]，而有很多物质（如强极性、高沸点、热不稳定、复杂的大分子混合物等）在该温度范围内不能达到分离分析的效果；因此，回顾气相色谱的发展进程，人们重新致力于液相色谱法的研究。首先采用高压泵加快液体移动速率，再采用粒径小的固定相来提高柱效；亦或考虑设计具有高灵敏度的检测器。直至1960s，在经典液相色谱法发展的基础上，液相色谱法逐步发展成为具有分析速度快、效率高的现代液相色谱法，如高效液相色谱法（HPLC）、高压液相色谱法（HPLC）或高速液相色谱法（HSLC）等[15]。自1980s年代以来，HPLC的应用范围大大扩大且文献数量已超过气相色谱法(GC)，在有机分析领域得到了快速的发展[16]。
图1-1经典柱色谱装置示意图[9]
Fig.1-1Theexperimentalfacilitiesoftheclassicalcolumnchromatography
1.2.2色谱法的分类
色谱法有很多种，不同的分类标准有着不同的种类[17]，见表1-1。
表1-1.色谱法的种类
Tab.1-1Thespeciesofchromatography
分类方法 | 种类 |
两相物理状态 | 气-固色谱法（gas-solidchromatography,GSC） 气-液色谱法（gas-liquidchromatography,GLC） 液-固色谱法（liquid-solidchromatography,LSC） 液-液色谱法（liquid-liquidchromatography,LLC） 临界流体色谱法（supercriticalfluidchromatography,SFC） |
固相形态 | 柱色谱（columnchromatography） |
续表1-1
分类方法 | 种类 |
平板色谱（planarchromatography） | |
分离原理 | 吸附色谱（adsorptionchromatography） 分配色谱（partitionchromatography） 离子交换色谱（ion-exchangechromatography） 凝胶色谱（gelchromatography） 络合色谱（complexationchromatography） 亲和色谱（affinitychromatography） |
色谱动力学过程 | 淋洗法（elutionmethod） 置换法（displacementmethod） 前沿法（frontalmethod） |
其他 | 化学键合相色谱法（bondedphasechromatography） 制备色谱法（preparativechromatography） 裂解色谱法（pyrolysischromatography） 二维色谱法（two-dimensionalchromatography） |
2MPC(2-methacryloyloxyethylphosphorylcholine)的合成
生物相容性是指植入动物体内的材料与肌体之间的适应性，包括组织相容性和血液相容性[18]。在众多生物相容性材料中，磷脂类化合物以其特殊的结构和性能成为近年来研究的热点，其中最有代表性的为2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱(MPC)聚合物[19]。
现今，MPC的合成主要还是沿用1990年Ishihara的合成路径(如图3)，该方法基于Lucas[20]和Zwierzak[21]文章中阐述的磷氧杂环合成路径，从三氯化磷、乙二醇和甲基丙烯酸羟乙酯出发经过磷氧杂环的成环反应和三甲胺开环反应合成得到MPC，但该法在磷氧杂环化合物合成过程中需要低温(-5℃)，且磷氧杂环化合物的氧化步骤耗时较长[22]，使用该法合成和制备MPC的还不够简单易行。
图3.1990年Ishihara改进的MPC合成路径
3MPC(2-methacryloyloxyethylphosphorylcholine)的合成路径
MPC(2-methacryloyloxyethylphosphorylcholine)作为一个被广泛研究和应用的血液相容性单体第一次被Nakaya课题组[23]提出和全合成出来在1977年，合成路径见图2-1，但其合成过程中需要使用到AgI等一些昂贵的不常见的试剂，且得到的最终产物产率较低。
Figure2-1：1977年MPC第一次被全合成的合成路径
1978年该课题组的Kadoma[24]采用羟乙基溴、三氯氧磷、甲基丙烯酸羟乙酯为起始材料，经过水解、三甲胺开环得到MPC，见图2-2，但此方法收率较低(28%)，且因MPC极易水解，而合成路径中引入水，导致得到的MPC纯度不高；1982年Umeda[24,25]在Thuong[26]的合成路径启发下以三氯化磷、乙二醇、甲基丙烯酸羟乙酯为起始材料通过成环、氧化和三甲胺开环得到MPC，但其得到的MPC熔点只有15℃,在室温下呈粘液状，与之前的报道MPC的性质差别较大；1990年Ishihara[27]对Umeda的方法进行改进，将2-(2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊基)氧化乙基甲基丙烯酸酯(OPEMA，2-(2-oxo-1,3,2-dioxaphospholoyloxy)ethylmethacrylate)的溶剂由乙醚换成四氢呋喃(THF)，得到的MPC在室温下是白色的晶体，经1HNMR和13CNMR的结果确定产物的结构是MPC，此为经典的MPC合成路径，见图2-3。此后的MPC合成基本上沿用此经典合成路径。
Figure2-2：1978年Kadoma的MPC的合成路径
Figure2-3：1990年Ishihara改进的MPC合成路径
2000年Browne[28]也提出一种新的制备磷酰胆碱类似物的方法，见图2-4，但其反应流程较长，产率不高(30%)，且终产物中会包含许多副产物，没有引起关注和应用。
Figure2-4：2000年Browne的MPC合成路径
在经典方法之外也出现过许多不同的合成路径，在专利[29-30]和文献[31]中也有涉及，但或因得到的产物不纯，或因步骤较长、产率较低，或因使用的试剂不常见、反应条件苛刻等短板而无法达到简单高效的合成目的。
4MPC(2-methacryloyloxyethylphosphorylcholine)聚合物的应用
MPC聚合物因其优异的生物相容性被广泛用于人工器官、组织工程、药物释放、血液过滤和生物传感器等方面[32-35]。
4.1人造器官
人工器官在体内应用始于上个世纪60年代[35]，但因生物体本身具有的排异能力，会产生凝血和溶血反应，危害人体健康，需要使用血液相容性材料对其进行修饰。
SPU因其良好的机械性能在人工导管等领域被广泛使用，但其生物相容性较差，在体内容易发生凝血反应，Ogawa[36]通过溶剂挥发技术将PolyMPC和SPU溶液混合制备了SPU/PMPC膜，XPS表面分析得出PMPC位于膜表面，具有良好的生物相容性，对蛋白质的吸附能力大大降低；Morimoto[37]将MPC单体、三乙二醇二甲基丙烯酸酯等溶解在SPU膜里面，然后通过可见光引发制备得到semi-IPN(MS-IPNfilm)半互穿网络膜，通过检测表明该半互穿网络膜既保持了良好的机械性能，又具有抗凝血性，在重复压力实验之后仍能保持良好的抗凝血性能。
聚氨酯(PU)在人工关节上已经被广泛采用，但其在与血液相互作用中仍存在一定问题，容易被血液环境侵蚀，MPC聚合物材料因磷酰胆碱两性基团的存在而具有优异的水溶性，包覆在医疗器械上能够降低材料与血液环境的接触，减弱材料的损伤程度[38]。Yoo[39]将2-(bis(2-hydroxyethyl)methylammonio)ethylstearylphosphate(BESP)和PU共聚得到多层嵌段聚氨酯(MPUs)膜，该多层嵌段膜通过XPS测定BESP位于膜表面，该多层膜显亲水性，在水溶液中的接触角随着BESP的增加而减少，蛋白质的吸附量相对PU材料有明显的降低。
4.2组织工程
就细胞培养而言，它在组织工程中的地位非常重要，并且生物材料的性能决定了器官、组织是否重建。磷脂聚合物，由于其含有两亲结构，而且它的组织相容性不错，适合于细胞生长。纤维原细胞和巨噬细胞等在其帮助下能生长的很好。Watanabe等人用BMA、MPC、光学异构PLLA或者是PDLA做出了相容性细胞聚合物，PDLA跟PLLA可以形成加强细胞吸附的组织膜，MPC可以有效地抑制炎症细胞。三维器官，正是由于这些多孔支架有了组织相容性，就可以做出来了[40]。
4.3药物释放
生物降解型磷脂高分子因其磷脂结构易进行化学修饰和功能化、能够和药物分子直接结合增强药物活性而成为药物释放领域的热点[41]，磷脂高分子在应用过程中还能提高药物的溶解性和生物利用度，增加药物在运输过程中的稳定性和提高药物的靶向定位性。
Lukyanov[42]的综述中提到通过对磷酰胆碱高分子药物载体的形态、稳定性和使用寿命进行考察证实了该载体能够增加药物的通过性，提高药效。徐建平[43]合成了胆固醇封端的聚(2-甲基丙烯酞氧基乙基磷酸胆碱(CPMPC)作为药物释放载体，荧光探针和透射电镜研究表明该载体在水中会溶胀出现微孔胶束，通过将药物阿霉素(ADR)放入胶束然后进行药物释放，药物释放的结果显示7天之后的释放量仅为20%，进一步研究[44]ADR初始加入量和释放速率之间的关系可以达到对控制性释放的目的。Salvage[45]合成了MPC、DPA嵌段共聚物以及MPC、甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯(DEA)的嵌段共聚物，使用光电子能谱测定聚合物胶束在不同pH下的稳定性和尺寸大小，发现MPC-DEA形成的胶束在生理环境的pH下不稳定，而MPC-DPA在生理环境pH下可形成半径为30nm的胶束，该胶束可以在体内特定的pH环境里进行药物释放。
4.4血液过滤
用血液过滤技术能够治愈的疾病包括肾肝疾病、神经学疾病、免疫学疾病、血液学疾病等，这样的手段已经救了不少人的命。但因为血液、血液过滤材料一起的时候，它会利用其他方法去使补给系统激活，而补体一旦激活了，病人在很多生物学活性下很可能发生其他的病状。因此，开发生物相容性好的材料迫在眉睫。
纤维素膜常常被用作血液透析膜，虽然它有好的机械强度和渗透性，但是它最大的缺点就是易触发凝血。如果把磷脂聚合物用在这就可以大大的改善它的抗凝血性。另外，MPC聚合物膜适合进行长期的血液净化，因为它的溶质、水的选择性良好。Ishihara等人用MPC做出了水溶性的MGC材料[46]，用MGC材料修饰过的中空纤维微透析探头(microdialysisprobe)可以有效的避免炎症的发生，展示出了它的良好的生物稳定性、相容性。Lewis等人合成了血液相容性良好的甲基丙烯酸十二烷基酯聚合物和MPC，这个可用作血液过滤体系的外层。
4.5生物传感器
生物传感器是由生物催化剂(酶、细胞或组织)和转换器组成的一个分析装置。转换器可将生物或生化信号转化成定量的电信号。生物传感器的研究切合了当今NBIC(Nano-Bio-Info-Cogno，即纳米、生物、信息和认知)会聚的主题。
传统的生物传感器会发生蛋白质、细胞及微生物吸附等引起的表面污染，从而降低灵敏度和使用寿命。因此减小或阻止生物传感器的表面污染极为重要[47]。由于MPC聚合物具有良好的生物相容性，可以将其应用于生物传感器的研制。
Kyu等将含MPC和甘氨酸甲基丙烯酸酯共聚物的环氧基树脂作为氧传感器的涂敷材料，以防止微生物的生物污染。该聚合物具有良好的成膜特性和附着性能，并在大于300nm的波长时透明。这类共聚物的涂敷不会影响光学氧传感器的性能，可以作为抗污染的涂敷材料用于光学生物传感器膜[48]。
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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案
一、本课题要研究或解决的问题：
甲基丙烯酰氧基乙基磷酸胆碱（mpc）。mpc单体1970年就被合成出来，但是由于合成路径、产率等问题难以解决，逐渐的被人们所放弃。
1982年，umeda等人找到了一条新路径合成mpc，由于实验的熔点和文献报道的差异太大,ishihara等人对这个方法改善之后，纯的三甲胺在这个试验中需要，而且还有低温等苛刻条件，这就导致了合成的难度大大增加。
