温度和pH敏感性可降解高分子胶束载药体系的研究

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近年来,温度、pH敏感性聚合物纳米胶束作为一种新型的药物控释体系得到了大量的研究。两亲性聚合物在水介质中可自组装形成胶束。其中,疏水性的链段组成胶束的内核,能够在其中包埋疏水型药物分子,而亲水性的PEG链段则组成了胶束的外壳,能够保持胶束在溶液中的稳定性,且能延长药物载体在体液循环中的时间。由于疏水药物结构中大多含有芳香族基团,在芳香族的刚性结构和芳香环之间的π-π相互作用下,引入芳香族基团对聚合物疏水链段进行修饰可以稳定装载疏水药物的胶束。传统制备胶束的方法多为溶剂挥发法或透析法等,其中大多涉及到三氯甲烷、DMSO等有机溶剂的使用,残留的有机溶剂分子在人体内会造成严重的问题。为了探索解决这些问题,本论文设计并合成了一系列可降解的、含有芳香环结构的对温度和/或pH值有响应性的聚合物,并使用了简单的快速升温的方法或者快速改变pH的方法制备纳米胶束和载药胶束,避免了有毒溶剂的使用。第一章中,系统介绍了纳米级药物载体的研究进展,及刺激响应性聚合物胶束在药物控制释放方面的研究和应用等。第二章中,通过5-氨基戊醇对聚琥珀酰亚胺的氨解和侧链引入芳香结构设计合成了一系列可降解温度敏感性含有芳香环结构的聚天冬酰胺衍生物(phe-g-PHPA)。所有五种不同接枝比例的phe-g-PHPA聚合物在低温条件下(4℃)均溶于水,并表现出温度敏感的特性。其温敏性可通过调节接枝疏水组分的比例来进行控制,也可在水介质中进行部分水解除去芳香环结构控制,这对于胶束可控稳定性和药物可控释放很有用。虽然这些聚合物可以通过快速升温的方法在水中自组装形成纳米粒子,但是其在生理盐水的条件下不够稳定,需要引入亲水的长链聚乙二醇作为药物载体应用。第三章中,在第二章生物可降解的热敏性聚合物phe-g-PHPA基础上,通过引入亲水的长链聚乙二醇到phe-g-PHPA侧链上,以期在药物输送过程中稳定纳米粒子,及阻止在血液循环中非特异性相互作用。利用这类含有芳香基团的可降解温敏性两亲性聚天冬酰胺改性聚合物phe-g-PHPA-g-mPEG,通过快速升温的方法制备了聚合物胶束和载药胶束,避免了使用有毒的有机溶剂。动态光散射结果表明所得聚合物胶束在生理条件下有较好的抗稀释稳定性,胶束的去稳定化过程可以通过调节溶液的pH值进行控制,且phe-g-PHPA-g-mPEG聚合物是生物可降解的。载药胶束载入紫杉醇PTX药量很高(高达29%),载药效率超过90%,平均粒径在70nm左右,且分散较窄(PDI<0.1)。装载PTX的载药胶束显示出稳定释放药物性能和明显的抗癌活性(HepG2细胞),且表现出的毒性与商品化紫杉醇试剂Taxol是相当的,而聚合物胶束本身是无毒的。因此这种热敏性的、生物可降解的phe-g-PHPA-g-mPEG胶束是一种非常有发展前景的疏水药物载体。第四章中,在第二、三章温敏性聚合物(phe-g-PHPA和phe-g-PHPA-mPEG)基础上引入具有pH敏感的基团(叔胺),合成和表征了含芳香基团的可降解的温度/pH敏感聚合物phe/DEAE-g-PHPA-g-mPEG,使其在温敏性的基础上具有pH敏感性。我们通过快速改变pH的方法制备了phe/DEAE-g-PHPA-g-mPEG聚合物胶束及载药胶束,避免了使用有毒的有机溶剂。得到的聚合物胶束和PTX载药胶束及装载阿霉素(DOX)胶束在生理条件下有较好的稳定性。两种载药胶束(PTX/DOX)在较低pH水溶液中释药速度比pH7.4时明显加快。DOX载药胶束具有明显的抗癌活性(对HepG2和HeLa细胞),且表现出的毒性比自由DOX还要高一些。因此,这种无毒的、温度/pH双重敏感性的、生物可降解的phe/DEAE-g-PHPA-g-mPEG胶束一种非常有潜力的抗癌药物载体。第五章中,我们引入了一种2-甲基-5-硝基咪唑基团代替第四章中的芳香基团合成了pH敏感的、可降解的聚天冬酰胺类两亲性聚合物MNI/DEAE-g-PHPA-g-mPEG,并研究了其作为抗癌药物(PTX)载体的性能。通过快速改变pH的方法制备了MNI/DEAE-g-PHPA-g-mPEG聚合物胶束及载药胶束,避免了使用有毒的有机溶剂。得到的聚合物胶束在生理条件下有较好的稳定性,且载药量很高(达到100%),载药效率超过95%。得到的载药胶束在pH7.4条件下有很好的稳定性,显示出缓慢释药性能,而在pH5.0条件下,能够快速释放药物,并表现出与Taxol相当的抗癌活性(HepG2细胞)。因此,这种无毒的、pH敏感性的、生物可降解的MNI/DEAE-g-PHPA-g-mPEG胶束值得作为抗癌药物载体进一步研究。
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