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β-环糊精(β-CD)是一种环状低聚糖化合物,其分子呈中空锥形,具有特殊的内腔疏水外端亲水的结构,这种特殊的双亲性结构使其能够识别多种客体,并与之形成分子包合物。β-CD因其良好的性能,已广泛应用于医药、食品、化妆品、农业和环境等领域。目前人们对β-CD的改性做了大量工作,使其具有更优良的性质,应用性能也得到了改善。而制备与研究新型的β-环糊精聚合物是当今高分子科学领域中最活跃和发展速度最快的领域之一,它即保持β-CD母体原有的包合能力,又兼具聚合物良好的机械性能和化学可调性。β-环糊精聚合物具有包合客体小分子的能力,也能同聚合物包合,通过自组装的方式构成超分子。
本论文的创新点如下:1.结合β-CD特殊的双亲性结构和聚天冬氨酸良好的生物性能,设计合成一种聚多肽β-环糊精聚合物。该聚合物保留了β-CD的包合能力,又兼具聚合物良好的物理化学性能,且水溶性良好,是一类理想的多功能材料;2.用聚多肽-β-环糊精聚合物包合抗癌药物喜树碱,进而提高喜树碱的溶解度和稳定性,延长药物作用时间并降低细胞毒性;3.本论文设计合成了聚乙二醇修饰的金刚烷,再与聚多肽-β-环糊精聚合物包合,构成实心胶束和空心胶束混合的体系。
本论文的主要研究内容如下:
设计合成一种聚多肽-β-环糊精聚合物(CDen-co-PAsp),既具有包合作用,又具备聚合物良好的物理化学性能,它是一种水溶性良好且能自组装成中空球形胶束的高分子聚合物。CDen-co-PAsp自组装行为研究结果发现该聚合物可自组成直径约为17nm,壁厚为1-2nm的空心纳米球,该纳米球的结构特殊,在其表面堆满了许多直径为0.7nm的β-CD疏水空腔,而中心是一个直径约为1.5nm的亲水空心。因此该聚合物可望用作有效的细胞内抗癌药的载体或与其它聚合物络合,形成超分子聚合物。
CDen-co-PAsp作为一种聚多肽-β-环糊精聚合物,具有良好的生物相容性和水溶性,同时因为聚多肽侧链上有着大量的β-CD单元,故包合能力明显高于β-CD母体。本文以其为高分子载体包合喜树碱药物,并对其结构、载药行为以及作为药物载体的基本评价进行了研究。CDen-co-PAsp作为药物载体可以控制药物释放,同时本身的细胞毒性较低,载药后也比纯CPT的毒性低。综上所述,CDen-co-PAsp可望用作有效的细胞内抗癌药物载体,在生物医学领域中有潜在的应用价值。
利用β-CD和金刚烷之间的包合作用,构建超分子聚合物和超分子自组装体系。通过观察不同比例包合物的TEM形貌和水力学直径,结果发现AD-PEG5000对包合物的构建有一定的影响,随着AD-PEG5000的加入,CDen-co-PAsp的结构体系变化是:空心球组装平衡被打破,部分解体,然后包合物又重新自组装,出现空心球和实心球的混合体系,并且实心球的比例伴随着AD-PEG5000比例的增长而增长。这种特殊结构的超分子自组装体系可用来同时负载疏水亲水药物或基因药物,甚至功能纳米粒子,是一种多功能超分子体系,有望能在生物医药领域发挥重要的作用。