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本论文以药物/放射性核素的天然高分子载体的合成、表征和生物评价为主线,研究了纤维素接枝共聚物作为药物缓释载体的pH响应性自组装和对药物的缓释行为,以及作为放疗载体的葡聚糖接枝共聚物的结构与动物实验生化指标之间的关系,主要取得如下成果:
1.药物控制释放载体的合成、表征及药物释放行为的研究
利用原子转移自由基聚合(ATRP)合成了结构明确的乙基纤维素接枝聚甲基丙烯酸N,N-二乙胺基乙酯共聚物(EC-g-PDEAEMA)。该接枝共聚物的主链EC具有疏水性,支链PDEAEMA具有pH响应性,在酸性水溶液中能形成稳定的EC主链为核,PDEAEMA为壳的胶束。临界胶束浓度随着接枝密度和支链长度的增加而降低。接枝共聚物胶束具有可逆的pH响应性,在pH值为6~6.9的范围内,随着溶液pH值升高,由于位于胶束壳层得PDEAEMA的去质子化而引起的疏水塌缩,导致胶束的流体力学半径减小。并且在pH=6~6.9的弱酸环境下仍保持良好的稳定性。选择抗结核药物利福平(RIF)作为胶束载体的包载药物模型研究了接枝共聚物胶束的载药和控制释放行为,pH响应性链段使得RIF/EC-g-PDEAEMA胶束在pH=6.6的介质溶液中RIF的释放总量高于在pH=7.4的介质溶液中RIF的释放总量。
2.靶向体内放疗载体的合成、表征及生物评价的研究
通过水相自由基共聚合合成了葡聚糖接枝聚甲基丙烯酰胺基酸共聚物(Dex-g-PMAGGCOOH),并对其进行了酪氨酸修饰(Dex-g-PMAGGCONHTyr),用于125I的标记。接枝共聚物Dex-g-PMAGGCONHTyr在pH=7.4的PBS缓冲液和生理盐水中具有良好的溶解性。125I标记的Dex-g-PMAGGCONHTyr在体外生理盐水中的放射纯度高,稳定性好。在125I标记的Dex-g-PMAGGCONHTyr的生理盐水溶液注射入老鼠体内1 h后,不同分子量的接枝共聚物(DS-COOH=0.57)呈现在肝和脾中聚集,而在血液中的含量很低。此外,接枝共聚物在各脏器中被快速清除。与较高分子量(65和165 kDa)的葡聚糖接枝共聚物相比,分子量较小的接枝共聚物(9.8 kDa)主要通过肾排泄被清除。当接枝共聚物分子量>100 kDa时,带负电荷量为DS-COOH=0.57和0.18的接枝共聚物在肝和脾中含量较高,而DS-COOH=0.07的接枝共聚物主要聚集在肾部位。葡聚糖接枝共聚物Dex-g-PMAGGCONHTyr作为核素的载体用于体内放疗,仍然需要进一步改进其在老鼠体内的血液清除时间。
为了延长Dex-g-PMAGGCONHTyr在老鼠体内的血液清除时间,我们改变了葡聚糖接枝共聚物的组成,首先对接枝共聚物Dex-g-PMAGGCOOH通过酰胺化反应进行了PEG(Mn=3 kDa)和酪氨酸的修饰(Dex-g-PMAGGCONHPEG3k-NHTyr),随后还合成了葡聚糖接枝聚(N-(2-羟丙基)甲基丙烯酰胺-co-甲基丙烯酰胺基酸)(Dex-g-P(HPMA-co-MAGGCOOH))和葡聚糖接枝聚(甲基丙烯聚乙烯醇-co-基丙烯酰胺基酸)(Dex-g-P(MPEG-co-MAGGCOOH)),并进一步通过酪氨酸修饰得到对应葡聚糖接枝共聚物Dex-g-P(HPMA-co-MAGGCONHTyr)和Dex-g-P(MPEG-co-MAGGCONHTyr)。所制备的PEG或PHPMA修饰的葡聚糖接枝共聚物在pH=7.4的PBS缓冲液和生理盐水中都具有很好的溶解性能。125I标记的PEG或PHPMA修饰的葡聚糖接枝共聚物在体外生理盐水中的放射纯度高,稳定性较好。老鼠体内实验发现,与其他葡聚糖接枝共聚物相比,125I标记的Dex-g-P(HPMA-co-MAGGCONHTyr)在血液中的清除时间较长,在被注射入老鼠体内1 h后,其在血液中的含量是Dex-g-PMAGGCONHTyr的7倍以上。