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聚氨酯是一种重要的多功能材料,已在生物医用领域有广泛的应用。例如传统的聚氨酯作为生物稳定性材料,被广泛应用于制造心脏瓣膜、导尿管、人造血管、假肢等植入性设备。生物可降解聚氨酯由于其优良的可降解性,近年来被应用于药物释放和组织工程等领域。目前报道的用于药物释放载体的生物可降解聚氨酯材料,大多含有酯键,碳酸酯键等基团,它们的降解速度很慢,导致药物释放缓慢,这在一定程度上会降低药效,增加细胞的耐药性,不利于癌症的治疗。为了进一步加快药物在肿瘤组织或者细胞内的释放,本论文通过在聚氨酯主链中引入酸不稳定的缩醛键制备了p H敏感的聚乙二醇-聚氨酯(PEG/PU)嵌段聚合物,制备了载药胶束,并用于抗癌药物的细胞内快速释放。在此基础上,论文还研究了c RGD靶向分子修饰的PEG/PU纳米载体和双重敏感PEG/PU纳米载体的细胞内吞,细胞内释放行为和抗癌效果。各章节内容具体如下:论文的第一章对纳米药物载体的分类,聚氨酯材料及其在生物医用领域中的应用,刺激响应性纳米粒的分类,靶向纳米载体的优点和各种靶向配体的优点及应用进行了简单的介绍。论文第二章研究了含有缩醛键的聚氨酯(PAU)的制备,三嵌段共聚物PEG-PAU-PEG的制备,及p H敏感PEG-PAU-PEG胶束用于抗癌药物阿霉素(DOX)在细胞内的快速释放。首先,我们通过一步反应合成了新型的含有两个缩醛键的双羟基酸敏感单体-对苯二甲缩醛-三羟基乙烷二醇(TPABTME)。然后,由TPABTME与赖氨酸二异氰酸酯(LDI)发生缩合反应,经烯丙醇封端得到主链含有多个重复缩醛键的聚氨酯聚合物Ally-PAU-Ally。接着与末端巯基化的PEG通过自由基加成反应得到三嵌段聚合物PEG-PAU-PEG。该聚合物在水中自组装形成粒径90-120 nm左右的胶束。在模拟内涵体和溶酶体酸性条件下(p H 4.0或5.0)缩醛键断裂,导致胶束破坏,快速释放出药物。体外释放实验结果表明,载药胶束的药物释放与p H密切相关。在p H 4.0和5.0下,48小时内载药胶束的DOX释放量分别接近95%和70%。而在正常生理环境下(p H 7.4),相同的时间内DOX只释放了30%。激光共聚焦实验结果表明,p H敏感的PEG-PAU-PEG胶束可以高效快速地将阿霉素运送并释放到小鼠巨噬细胞RAW 264.7细胞和耐阿霉素人乳腺癌细胞MCF-7/ADR细胞内。流式细胞实验结果表明,在MCF-7/ADR细胞中PEG-PAU-PEG胶束组的DOX荧光强度比自由DOX·HCl组高10倍。MTT测试结果表明,PEG-PAU-PEG载药胶束对RAW 264.7细胞具有较高的抗肿瘤活性,半致死量(IC50)为0.94-1.54μg/m L。对于耐药MCF-7/ADR细胞,PEG-PAU-PEG载药胶束的半致死量为7.36-9.58μg/m L,比自由DOX·HCl低10倍。同时,MTT实验结果也表明,PEG-PAU-PEG空胶束具有良好的生物相容性,胶束浓度达到1.5 mg/m L时MCF-7/ADR细胞和RAW 264.7细胞的存活率均在90%以上。这些结果表明,p H敏感PEG-PAU-PEG载药胶束在细胞内疏水抗癌药物的高效释放及提高癌症治疗效果方面具有广阔的应用前景。论文第三章在第二章制备得到三嵌段共聚物PEG-PAU-PEG的基础上,设计合成了c RGD修饰的p H敏感生物可降解c RGD-PEG-PAU-PEG-c RGD胶束用于DOX在脑胶质瘤细胞(U87 MG)中的靶向释放。c RGD修饰的p H敏感胶束是由两种聚合物,m PEG5k-PAU-m PEG5k和c RGD-PEG6.5k-PAU-PEG6.5k-c RGD按照不同的比例在水中自组装形成的,其粒径为117-128 nm。其中靶向聚合物c RGD-PEG6.5k-PAU-PEG6.5k-c RGD是用双官能化的PEG(HOOC-PEG6.5k-SH)封端PAU后,通过酰胺化反应将靶向分子c RGD-NH2接到PEG一端得到的。流式细胞实验和激光共聚焦实验结果显示该靶向胶束是通过受体介导方式靶向并内吞到αvβ3过表达细胞U87 MG细胞中的。MTT实验结果表明载DOX的靶向胶束对U87 MG细胞的抗癌活性随着表面c RGD含量的增加(0-30%)逐渐增加(半致死浓度为18.46-4.51μg/m L)。其中含有30%c RGD-PEG6.5k-PAU-PEG6.5k-c RGD的靶向胶束的半致死浓度为自由阿霉素盐酸盐(DOX·HCl)(2.36μg/m L)的2倍,比没有靶向的载药胶束低4倍。而空白靶向胶束胶束均具有良好的生物相容性。本章在第二章制备的载体的基础上,通过表面偶联c RGD多肽靶向分子,增加了肿瘤细胞对胶束的内吞,提高了载药胶束的药效。本论文第四章设计合成了c RGD修饰的p H和还原双重敏感PEG/PU三嵌段聚合物胶束用于抗癌药物DOX的靶向治疗。本章中,通过含有缩醛键的2,4,6-三甲氧基缩醛季戊四醇(TMBPE)单体与含有双硫键的胱胺二异氰酸酯单体(CDI)发生缩合反应,制备得到主链含有双硫键、侧链含有缩醛键的聚氨酯(SSPU(TMBPE)),与PEG偶联后得到三嵌段聚合物m PEG5k-SSPU(TMBPE)-m PEG5k。靶向聚合物c RGD-PEG6.5k-SSPU(TMBPE)-PEG6.5k-c RGD的制备中采用双官能化的PEG(NHS-PEG6.5k-NCO)封端SSPU(TMBPE),然后通过酰胺化反应将靶向分子c RGD-NH2修饰到PEG一端。两种聚合物,m PEG5k-SSPU(TMBPE)-m PEG5k和c RGD-PEG6.5k-SSPU(TMBPE)-PEG6.5k按照不同的比例在水中自组装形成表面含有不同c RGD密度的p H和还原双重敏感的胶束。动态光散射测试结果表明双重敏感胶束在p H 5.0下,只发生溶胀,而在p H 5.0和10 m M GSH同时存在条件下,胶束先溶胀最后破坏成单分子链。体外释放结果表明,p H 5.0和10 m M GSH同时存在下,12小时内载药胶束的DOX累计释放量达到100%,而同样时间内,PU(TMBPE)胶束在p H5下,释放量仅为50%。流式细胞实验和激光共聚焦实验显示该靶向胶束是通过受体介导方式靶向内吞到αvβ3过表达细胞U87 MG中的。MTT实验结果表明,载DOX的靶向胶束对U87 MG细胞的抗癌活性随着表面c RGD含量的增加(0-30%)逐渐增加(半致死浓度为10.56-2.16μg/m L)。其中含有30%c RGD-PEG6.5k-SSPU(TMBPE)-PEG6.5k-c RGD的靶向胶束的半致死浓度为自由阿霉素盐酸盐(DOX·HCl)的1.3倍,比没有靶向的载药胶束低5倍。载DOX的SSPU(TMBPE)胶束的半致死量比PU(TMBPE)胶束低1.5倍。而空白靶向胶束胶束均具有良好的生物相容性,胶束浓度达到1.0 mg/m L时MCF-7细胞和U87 MG细胞的存活率均在90%以上。该c RGD修饰的p H和还原双重敏感PEG/PU三嵌段聚合物胶束增加了肿瘤细胞对胶束的内吞,并且能在细胞内低p H和强还原环境中快速破坏释放出药物,大大提高了载药胶束的药效。第五章对本论文的工作进行了全面的总结,并对以后可开展的工作进行了展望。