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药物载体可以使药物有效地到达病变组织,降低药物对细胞的毒害作用,同时使药效持久,因此,开发适合于人体的药物输送系统,特别是基因治疗药物输送系统和抗癌类药物输送系统,已成为目前国内外研究的热点。由于各嵌段性能不同,嵌段共聚物及其聚集体可具备多种性能,在基因及药物输送方面具有很大的优势。本文着眼于聚乙二醇-聚甲基丙烯酸二里氢基乙酯(PEG-PDMA)嵌段共聚物在药物,包括基因类药物的输送及释放方面的研究与探索。
对一系列具有不同长度的PDMA链段的两嵌段共聚物PEG-PDMA用作基因输送载体的研究中发现：①在pH=7.2的水溶液中,当聚合物与DNA中的氮、磷元素物质量之比(N/P比)为2:1时,PEG-PDMA可完全将DNA包覆,形成纳米级的复合物粒子,PDMA均聚物与DNA复合则形成网状以及块状聚集体；②在PEG分子量一定的情况下,PDMA的聚合度越大,PEG-PDMA/DNA复合物粒子的粒径越大,而且,DNA分子量不同时,形成的PEG-PDMA/DNA复合物粒子的大小不同：质粒fast-gfp(5.4 kb)与PEG-PDMA复合形成粒径100-150nm的复合物粒子,质粒Bac-gfp(136kb)与PEG-PDMA复合则形成粒径10-50nm的复合物粒子；③PEG-PDMA/DNA复合物的稳定性优于PDMA/DNA复合物；④聚合物与DNA形成的聚离子复合物具有一定的抗酶切能力,而且聚合物中PDMA链的链长越长,复合物的抗酶切能力越强,但是PEG的存在则使得复合物的抗酶切能力减弱,所以PEG-PDMA对DNA的保护能力弱于具有相同链长的PDMA均聚物,此外,随着N/P比增大,复合物抗酶切能力增强；⑤PEG-PDMA142/DNA复合物在转染sf9细胞系时具有最高的转染效率,这与其抗酶切能力相匹配；而且,随着嵌段共聚物中PDMA链链段的增长,复合物的转染效率有着很大幅度的提高,特别是PEG-PDMA142,它与质粒的复合物对sf9细胞系的转染效率为其他聚合物的5倍以上；⑥随着N/P比的增加,转染效率也相应提高,当N/P比由1增加到15时,转染效率几乎增加了8倍。
以PEG-PDMA的自组装体为模板、以四甲基硅氧烷(TMOS)为硅源在环境条件下进行仿生矿化制备了纳米杂化粒子,研究表明：①在较低的聚合物浓度下,以聚合物为模板进行仿生矿化可得到粒径50-120nm的杂化粒子。②以PEG-PDMA142为模板制备的纳米杂化粒子形态良好,以PDMA均聚物为模板制备的纳米杂化粒子形态良好,但是易聚集,而以具有短的PDMA链的PEG-PDMA为模板制备的纳米杂化粒子结构疏松,粒子形态不明显。③当聚合物的浓度增大到一定的程度以后,以之为模板制备成的杂化纳米粒子粒径变小,在10-20nm之间,而且互相粘连在一起,形成疏松的空间立体结构,浓度继续增大,则形成凝胶。④当聚合物浓度较低时,增大TMOS的用量对粒子形态影响很小,但是粒子中SiO2含量增大,当聚合物浓度较高时,增大TMOS用量对粒子形态的影响和增大聚合物浓度具有相同的效果。⑤除了粒子形态以外,还形成一些同杂化粒子混在一起的纳米杂化棒状结构,纳米棒具有多孔疏松的结构。⑥增加TMOS用量可提高杂化粒子中SiO2的含量,但是。TMOS的转化率降低,增加反应时间可提高TMOS的转化率。 PEG-PDMA在8g/L的浓度下,加入TMOS进行仿生矿化制备了杂化凝胶,其含水量可达到97％以上,同时以Aspirin为模型药物,研究了杂化凝胶的药物释放行为。
研究表明：①初始加入的TMOS增多,凝胶的含水量越低。②以PEG-PDMA为模板制备的杂化凝胶的含水量高于以PDMA均聚物为模板制备的凝胶。③在酸性条件下,杂化凝胶释放Aspirin的速率加快。④提高聚合物中PEG的含量和减少TMOS的用量可使杂化凝胶释放药物的速率加快,但是效果不明显。⑤升高温度时,杂化凝胶释放药物的速率明显加快。