開環(huán)聚合-“點擊”化學聯(lián)用制備酸敏感型拓撲結(jié)構(gòu)聚合物及其應用研究.pdf

1、人體內(nèi)不同組織及細胞器的pH值會有所差異，血液及正常組織部位的pH值一般為7.4，腫瘤細胞及其周圍的環(huán)境呈弱酸性，pH值約為6.5，內(nèi)涵體及溶酶體內(nèi)的pH值約為5.0-5.5，這為酸敏感型藥物載體的使用提供了條件。酸敏感型聚合物能夠通過物理包載或化學鍵合的途徑輸送藥物，藥物載體在正常生理條件下能夠穩(wěn)定存在，而在腫瘤組織、腫瘤細胞中內(nèi)涵體和溶酶體內(nèi)等微酸性環(huán)境下能夠?qū)崿F(xiàn)特異性藥物釋放，達到根據(jù)腫瘤微環(huán)境變化“按需給藥”的目的。本論文將開環(huán)

2、聚合（ROP）和“點擊”化學（“Click”chemistry）聯(lián)用，選取具有良好生物相容性和生物可降解性的高分子材料，如聚己內(nèi)酯（PCL）、聚乙二醇（PEG）和聚磷酸酯（PPE）等，設(shè)計合成了一系列結(jié)構(gòu)明確的酸敏感型拓撲結(jié)構(gòu)聚合物（包括線形聚合物、刷形聚合物和星狀嵌段共聚物），并將其用于構(gòu)建可控藥物釋放載體。本論文的研究內(nèi)容分為以下五個部分：
　?。?）精確模塊化合成酸敏感兩親性星狀嵌段共聚物(mPEG-acetal-PCL-a

3、cetal-)3及其表征。將開環(huán)聚合（ROP）和Cu(I)催化的疊氮-炔環(huán)加成反應（CuAAC）聯(lián)用，通過“偶聯(lián)法”制備以縮醛基進行連接，基于聚乙二醇單甲醚（mPEG）和聚己內(nèi)酯（PCL）的酸敏感型星狀嵌段聚合物[(mPEG-acetal-PCL-acetal-)3，(mPEG-a-PCL-a-)3]。首先，通過炔丙醇和均苯三甲酰氯的縮合反應制備得到均苯三甲酸炔丙酯（TPBTC）；其次，以炔丙醇為引發(fā)劑，通過開環(huán)聚合得到聚己內(nèi)酯（PCL

4、），并利用2-氯乙基乙烯基醚（CEVE）對其末端羥基進行修飾，得到含有縮醛鍵的聚己內(nèi)酯（PA-PCL-a-Cl）；隨后，采用CEVE對mPEG進行修飾，并采用疊氮化鈉對聚合物末端進行親核取代反應，得到末端含有縮醛基和疊氮基的聚乙二醇單甲醚（mPEG-a-N3）；接著，通過CuAAC反應將mPEG-a-N3和PA-PCL-a-Cl結(jié)合，制備得到基于PEG和PCL的酸敏感線形嵌段共聚物（mPEG-a-PCL-a-Cl），并用疊氮化鈉對其末端

5、氯原子進行親核取代反應，得到疊氮基封端的酸敏感嵌段共聚物（mPEG-a-PCL-a-N3）；最后，通過CuAAC反應將mPEG-a-PCL-a-N3與TPBTC進行偶合，得到具有酸敏感的兩親性星狀嵌段共聚物(mPEG-a-PCL-a-)3。利用核磁共振氫譜（1HNMR）、核磁共振碳譜（13C NMR）、紅外光譜（FT-IR）和凝膠滲透色譜（GPC）對聚合物的結(jié)構(gòu)進行表征，通過示差掃描量熱法（DSC）和廣角X射線衍射（WAXD）對聚合物的

6、熱性能進行研究。本研究對于模塊化精確合成功能性聚合物提供了一種新方法。
　　（2）酸敏感兩親性星狀嵌段共聚物(mPEG-acetal-PCL-acetal-)3的性能研究及用于pH敏感型藥物載體。星狀嵌段共聚物(mPEG-a-PCL-a-)3含有親水鏈段PEG和疏水鏈段PCL，其在水溶液中可以自組裝形成以PCL為核，PEG為殼的核-殼結(jié)構(gòu)膠束，并用于負載疏水性抗癌藥物阿霉素（DOX）。由于親水鏈段和疏水鏈段間通過酸可裂解的縮醛鍵進

7、行連接，在腫瘤細胞中內(nèi)涵體和溶酶體的微酸性環(huán)境下，縮醛鍵斷裂，膠束的核-殼結(jié)構(gòu)破壞，實現(xiàn)藥物的可控釋放。采用熒光分光光度計、動態(tài)激光光散射儀（DLS）和透射電子顯微鏡（TEM）對聚合物的自組裝行為進行研究；通過1H NMR、GPC、DLS和TEM對星狀嵌段共聚物的酸斷裂性質(zhì)進行表征；采用體外藥物釋放實驗、細胞毒性測試、活細胞工作站以及流式細胞儀對所構(gòu)建的藥物載體進行生物學性能評價。
　　（3）基于星狀嵌段共聚物(mPEG-acet

8、al-PCL-acetal-)3和α-環(huán)糊精的包結(jié)絡(luò)合作用制備 pH敏感型可注射水凝膠。星狀嵌段共聚物(mPEG-a-PCL-a-)3和α-環(huán)糊精（α-CD）在水溶液中能夠形成包結(jié)絡(luò)合物，在很短時間內(nèi)得到pH敏感型可注射超分子水凝膠。采用WAXD和DSC對絡(luò)合物的形成過程及機理進行研究；通過掃描電子顯微鏡（SEM）對冷凍干燥后水凝膠的內(nèi)部形態(tài)進行觀察；采用流變儀對水凝膠的動態(tài)流變性能、“gel-sol”轉(zhuǎn)變過程及黏度等性能進行測試；并以

9、阿霉素鹽酸鹽（DOX·HCl）為藥物模型，對水凝膠在不同pH條件下的體外藥物釋放性能進行探討。本研究獲得的可注射型水凝膠在人體關(guān)節(jié)修復與治療方面具有潛在的應用。
　?。?）葉酸修飾的酸敏感型聚磷酸酯核交聯(lián)膠束的制備及其在pH敏感型藥物載體中的應用。利用開環(huán)聚合（ROP）和CuAAC反應相結(jié)合，制備得到葉酸（FA）修飾的酸敏感聚磷酸酯核交聯(lián)膠束（ACCL-FA），并將其用于構(gòu)建酸敏感型藥物載體。首先，利用CEVE對四甘醇（TEG）末

10、端羥基進行修飾，并采用疊氮化鈉對其末端進行親核取代反應，得到末端含縮醛基和疊氮基的四甘醇（N3-a-TEG-a-N3）；隨后，通過“一鍋法”開環(huán)聚合得到側(cè)基含炔基的兩親性聚磷酸酯嵌段共聚物（PBYP-b-PEEP），并用葉酸對其進行修飾，得到葉酸修飾的兩親性聚磷酸酯嵌段共聚物（PBYP-b-PEEP-FA）；最后，將該聚合物與N3-a-TEG-a-N3在水溶液中通過自組裝形成膠束，并采用CuAAC反應進行化學交聯(lián)，得到ACCL-FA。采

11、用1H NMR、核磁共振磷譜（31P NMR）、FT-IR和GPC對聚合物及其降解產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)進行表征；通過熒光分光光度計、DLS和TEM對聚合物的自組裝行為進行研究；采用體外藥物釋放實驗、細胞毒性測試、活細胞工作站以及流式細胞儀對所構(gòu)建的藥物載體進行生物學性能評價。本研究發(fā)展了一種合成具有靶向和酸敏感的生物相容、生物可降解核-殼型納米藥物載體的新方法。
　?。?）酸敏感型聚磷酸酯—硼替佐米前藥的合成與表征。將開環(huán)聚合（ROP）和C

12、uAAC反應聯(lián)用，制備得到一種酸敏感型硼替佐米（BTZ）鍵合的聚磷酸酯無規(guī)共聚物（P(BYPBTZ-co-EEP)）。首先，以異丙醇為引發(fā)劑，引發(fā)單體2-炔丁氧基-2-氧代-1,3,2-二氧磷雜環(huán)戊烷（BYP）和2-乙氧基-2-氧代-1,3,2-二氧磷雜環(huán)戊烷（EOP）的混合物進行開環(huán)聚合，得到兩親性聚磷酸酯無規(guī)共聚物（P(BYP-co-EEP)）；其次，采用疊氮化鈉對3,4-二羥基-2’-氯苯乙酮（CAC）的氯原子進行親核取代反應，得