双重pH响应嵌段共聚物分子设计及其性能研究

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聚合物胶束作为典型的胶体药物传递系统之一,可用于治疗癌症等重大疾病,其通常由两亲性嵌段共聚物在临界胶束浓度以上通过分子作用力自组装而成,且具有独特的核壳结构。针对肿瘤组织与正常组织生理环境的pH差异,可在聚合物胶束中引入pH响应型聚合物以实现药物定点释放。同时,由于大多数抗癌药物通过抑制DNA复制以达到其抗癌效用,药物需进入细胞内部才能发挥作用,因而应选取具有细胞内响应性的聚合物。  pH 响应的聚合物主要包括质子化(酸敏感)以及酸降解两类聚合物,单一的酸敏感系统具有特定的释放pH范围,且一般可通过可控的聚合手段得到具有一定结构、分子量及其分布的聚合物,但其较快的响应速度,将会导致药物突释,降低药效;与之相反,单一的酸降解系统具有缓慢释放的特点,但直接聚合得到具有酸降解结构的聚合物条件苛刻,反应复杂,同时该类聚合物不具有特定的响应区间,将会导致一定量的细胞外释放。为通过酸降解结构调节酸敏感体系的响应时间尺度,获得具有可控分子量及其分布的双重pH响应聚合物,并降低合成与聚合的难度,本文设计通过聚合物后改性方法制备两种不同结构的含原酸酯的pH响应聚合物。  通过ATRP制备聚乙二醇-b-聚N,N-二甲氨基甲基丙烯酸乙酯-b-聚 2-(二异丙基氨基)甲基丙烯酸乙酯 (PEG-b-PDMA-b-PDPA) 并进行季铵化使其带上端炔基,通过与合成的4-叠氮甲基-2-乙氧基-[1,3]-二氧戊环进行点击化学反应,得到具有侧链原酸酯结构的三嵌段共聚物PEG-b-PEYM-b-PDPA。通过1H NMR,FTIR等手段表征各个产物的化学组成与结构,通过 GPC 表征聚合物的分子量及其分布,证实获得与设计结构、组成一致的双重pH响应聚合物。在此基础上,利用1H NMR测试PEG-b-PEYM-b-PDPA在不同pH条件下的降解速度,初步验证其降解性能符合设计要求。  为了探究相应聚合物的组装性能,通过荧光探针法测试相应聚合物的临界胶束浓度(CMC),并利用纳米粒度仪测试聚合物组装体在不同pH条件下的尺寸,结果显示PEG-b-PEYM-b-PDPA所组装而成的载体具有理想的尺寸以及适宜的响应范围。进一步利用聚合物组装的载体负载阿霉素,进行体外模拟释放以及细胞毒性实验,探究其作为载体对于药物的传递性能,初步证实所制备聚合物具有较好的药物传递能力。  为了提高酸降解结构对于聚合物 pH 响应性的调控能力,获得具有一定分子量及其分布的主链原酸酯聚合物,利用醚交换得到具有端叠氮基原酸酯结构的PEG-EYM,并利用具有端炔的小分子引发剂引发聚合,得到具有端炔基团的二嵌段,两者通过点击化学反应将PEG与原酸酯结构接入聚合物主链,随后通过核磁、红外表征合成产物的化学组成与结构,利用 GPC 表征聚合物的分子量及其分布,结果证实得到一定纯度的主链原酸酯三嵌段。  该类双重 pH 嵌段共聚物的设计以及利用原酸酯结构调控相应载体响应时间尺度的研究,同时关注载体响应的pH范围尺度以及响应的时间尺度,理论上可以实现理想的内含体药物释放,并仍留有可改性功能化的余地,为理想药物载体的设计提供了新的思路。
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