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智能环境响应型材料能够感知环境微弱的刺激及变化,自身结构及性能发生相应变化。其制备简单、结构可控、功能可修饰的性质使其广泛应用于生物医药、航空航天、传感等领域。本文主要制备合成纳米材料进行药物运载。 本研究主要内容包括:⑴设计合成pH敏感的Bola型嵌段聚合物mPEG-PDPA-mPEG(聚异丙基甲基丙烯酸酯:PDPA,聚乙二醇单甲醚:mPEG),与磷脂(HSPC)以及胆固醇(Chol)混合自组装成pH敏感的混合型脂质体(Liposome@Bola),与空白脂质体相比,经过Bola修饰的脂质体在中性环境下膜流动性明显降低。通过主动法包载抗癌性药物阿霉素(DOX),Liposome@Bola在pH6.0下的累计释药率高出pH7.4时的30%-60%,同时也考察了磷脂组成、不同链长的PEGm(m:8,12,45)以及PDPAn(n:15,30,50)分别对脂质体稳定性以及释药性的影响,其中,含5%的Bola的混合脂质体体现出较好的pH控释效果。通过药物释放动力学研究,发现空白脂质体以渗透释放为主,而Liposome@Bola在弱酸环境下,分为突释以及缓释两种释药过程。⑵合成pH敏感的三嵌段聚合物mPEG8-PDPAn-mPEG8(n:30,50,100),制备pH敏感的胶束,在pH7.4的环境下胶束稳定存在,实现DOX药物的包载,而在pH6.0由于PDPA嵌段质子化而发生溶胀,药物进行释放。人胚肾源细胞(HEK293)以及人肝癌细胞(Huh7)实验表明,胶束有良好的生物相容性,荧光共聚焦显微镜(CLSM)结果表明,包载药物的胶束可以进入Huh7细胞中的溶酶体中,实现细胞内的药物释放,胶束包载的DOX较之于单纯的DOX更加有效地杀伤Huh7细胞。⑶通过原子转移自由基聚合反应(ATRP)制备具有荧光以及pH敏感的两嵌段聚合物FITC-PEG45-PDPA100以及mPEG45-PDPAn(n:100-200),(FITC:异硫氰酸荧光素;mPEG:聚乙二醇单甲醚;PDPA:聚N,N二异丙氨基甲基丙烯酸酯)。采用溶剂挥发的方法制备胶束的平均粒径为180-240 nm。通过疏水作用实现药物DOX的包载,在弱酸环境下胶束核(PDPA)质子化发生膨胀,2-3 h后药物可释放80%左右。Huh7细胞实验结果表明,嵌段聚合物胶束具有良好的生物相容性,同时,具有较好的荧光示踪效果。⑷通过“ATRP”反应及“点击化学”(Click)反应制备具有pH敏感、FITC荧光示踪及叶酸(FA)靶向的多重功能的胶束FITC/FA-PEG45-PDPAn-PEG45-FA/FITC(n:50-150),通过自组装获得粒径在100-200 nm左右的药物载体,其pH敏感点在5.8-6.2之间,可实现高效药物包载,在pH5.0体系中药物释放率100%远高于pH7.4的药物释放。HEK293以及子宫颈癌细胞(HeLa)实验表明,该胶束具有良好的生物相容性和良好的示踪及靶向性效果,其靶向性转染效果为79%,而无靶向的胶束仅为39%,CLSM结果表明,胶束可以进入细胞中的溶酶体中,实现HeLa细胞较高的杀伤作用。⑸通过层层组装的方法制备具有核壳结构的智能型二氧化硅复合材料(MSN@Tf@Polymer)用于药物运载。以介孔二氧化硅为核(MSN),通过静电作用吸附具有荧光以及靶向功能的转铁蛋白(Tf),在此基础上进一步自组装pH敏感的二嵌段聚合物mPEG-PDPA(mPEG:聚乙二醇单甲醚,PDPA:聚N,N二异丙氨基甲基丙烯酸酯)。实验结果表明,纳米颗粒在pH5.0的条件下,5h可释放80%的DOX,其结果明显高于pH6.5以及pH7.4的药物释放,MTT实验表明,MSN@Tf@Polymer对细胞具有良好的生物相容性,CLSM表明,其荧光转铁蛋白实现良好的细胞亚定位,同时观察到纳米颗粒进入细胞的溶酶体。细胞流式结果表明,MSN@Tf@Polymer包载的DOX作用于Huh7细胞的效果要远高于空白DOX以及MSN包载的DOX。⑹制备光以及pH双重敏感的嵌段聚合物AZO-PDPAn-PEG(AZO:偶氮苯,mPEG45:聚乙二醇单甲醚),同时制备在近红外光(980 nm)的刺激下可以激发出紫外光(UV:365nm)及可见光(Vis:470 nm)的上转换纳米材料(UCNP),在其表面接枝环糊精(β-CD)得到UCNP-CD,通过偶氮苯(AZO)及环糊精(β-CD)的主客体作用,得到自组装体UCNP-CD@AZO-PDPA-PEG。在近红外光(NIR)的刺激下,AZO的顺反异构变化可以作为“搅拌子”实现聚合物在组装体上的解离及重新组装,在pH的控制下,实现自组装体的收缩及膨胀,有效实现药物运载。其HEK293及HeLa细胞实验表明,纳米颗粒具有良好的生物相容性,在NIR的刺激下,实现较好的癌细胞杀伤作用。