刺激响应性两亲性嵌段共聚物胶束的制备及其对药物的负载和释放

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两亲性嵌段共聚物是由两种或两种以上不同单体组成的线形分子链段以化学键相连接形成的一类特殊聚合物。两亲性嵌段共聚物由于其结构的特殊性及多样性,可以在选择性溶液中自组装形成形貌、结构各异的周期性有序材料。这些制得的聚合物材料在诸多研究领域(如:组织工程、药物传输体系、化学和生物传感器等)中发展迅速。近几年来,刺激响应性两亲性嵌段共聚物在生物医学尤其是药物控释领域中的应用越来越引起人们的重视,此类嵌段共聚物一般通过含有特殊功能团的单体聚合而成。这些功能团能够对外界的刺激产生物理或化学类的反应,常见的外界刺激有:pH值,光,温度和离子强度等。本文利用可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合法成功合成了具有不同功能化的响应性聚合物,对其结构与组成进行了表征,并研究了这些共聚物表现出的自组装行为;考察刺激条件下结构转变与性能的关系,同时研究聚合物胶束在智能给药系统中的潜在应用。1.采用可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合法合成了一种pH响应性的新型荧光嵌段共聚物(PSMA-b-P(St-co-VK))。用红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1HNMR)、凝胶渗透色谱(GPC)对其结构与组成进行表征。共聚物在NaOH饱和水溶液中可自组装形成以P(St-co-VK)为内核、PSMA为外壳的pH敏感性胶束,临界胶束浓度约为0.79 mg/L。由透射电子显微镜(TEM)和动态光散射(DLS)表征可知聚合物胶束呈球形,粒径约85 nm。用DLS和扫描电子显微镜(SEM)观察到胶束粒径随pH值的升高先减小后增大。以抗癌药物阿霉素(DOX)为模型药物,研究载药胶束在模拟人体环境中的控释行为以及载药前后聚合物胶束的荧光性能。用四唑蓝比色法(MTT Assay)法分别研究聚合物胶束对MCF-7人乳腺癌细胞和CT-26小鼠结肠癌细胞的细胞毒性,并评价PSMA-b-P(St-co-VK)/DOX胶束在两细胞中的抗癌效果。结果表明:两亲性嵌段共聚物PSMA-b-P(St-co-VK)具有良好的生物相容性,载药后PSMA-b-P(St-co-VK)/DOX胶束的体外释放呈明显pH依赖性,且有效抑制肿瘤的生长;同时载药前后聚合物胶束均表现出较强的荧光性,具有定位和荧光示踪功能。2.采用可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合法,以丙烯酸(AA)、丙烯酸异丁酯(IBA)无规共聚嵌段与聚丙烯酸-2-羟丙酯(PHPA)反应,成功制备了具有pH敏感性的两亲性嵌段共聚物(P(IBA-co-AA)-b-PHPA).用红外光谱(FT-IR)、核磁共振(1HNMR)、凝胶渗透色谱(GPC)对其结构进行表征。此共聚物在水溶液中可自组装形成胶束,临界胶束浓度约为2.0 mg/L。由透射电子显微镜(TEM)、动态光散射(DLS)表征可知聚合物胶束呈球形,粒径约100 nm。用DLS和扫描电子显微镜(SEM)观察到胶束粒径随pH值的升高而逐渐增大。以抗癌药物紫杉醇为模型药物,研究载药胶束在模拟人体环境中的控释行为。用Cell Counting Kit-8(简称CCK-8)法分别研究聚合物胶束对MCF-7人乳腺癌细胞和A549人肺癌细胞的细胞毒性,并评价载药胶束在两细胞中的抗癌效果。结果表明:P(IBA-co-AA)-b-PHPA可作为包载紫杉醇的一种新型纳米材料,载药胶束的体外释放呈明显pH依赖性,且具有较好的体外抗肿瘤活性,有望成为理想的抗肿瘤药物载体。3.采用可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合法制备了以苯乙烯-马来酸酐交替共聚物(PSMA)与聚乙二醇甲基丙烯酸酯(MAPEG)组成的共聚物(PSMA-b-PMAPEG),经4-氨基偶氮苯(4-AAB)进一步修饰得到新型光响应性两亲性嵌段共聚物P(St-alt-Ma/azo-MaIM)-b-PMAPEG.用红外光谱(FT-IR)、核磁共振(1HNMR)以及凝胶渗透色谱(GPC)对共聚物的结构与组成进行表征。共聚物在水溶液中可以通过静电作用自组装形成核/壳结构的聚合物胶束,从透射电子显微镜(TEM)和动态光散射(DLS)的表征结果可知聚合物胶束呈球形,粒径约100 nm。由荧光探针技术在室温下测得聚合物的低临界胶束浓度(CMC)约为2.1 mg/L。通过聚合物胶束的UV/Vis光照试验、DLS和扫描电子显微镜(SEM)观察聚合物胶束的光响应行为。结果表明:聚合物胶束经365 nm紫外光照射后,偶氮苯由反式结构转变成顺式结构;再经420 nm可见光照射后,偶氮苯从顺式转变回反式。
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