功能性超支化聚合物藥物載體的構(gòu)建及應(yīng)用.pdf

1、超支化聚合物是一類(lèi)具有準(zhǔn)球形結(jié)構(gòu)的高度支化大分子，具有大量的內(nèi)部空穴和很多末端官能團(tuán)。超支化聚合物由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)，已成為高分子領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。經(jīng)過(guò)近20年的發(fā)展和探索，人們?cè)诔Щ酆衔锏暮铣?、結(jié)構(gòu)表征、功能化改性等方面已經(jīng)取得了重要進(jìn)展，尤其是超支化聚合物的合成方法已經(jīng)趨于全面和成熟，這為超支化聚合物的應(yīng)用開(kāi)發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。近年來(lái)，超支化聚合物在生物醫(yī)用領(lǐng)域的應(yīng)用開(kāi)始嶄露頭角。在這些新生的交叉領(lǐng)域中，基于超支化聚合物的

2、藥物輸送體系構(gòu)建尤其受到關(guān)注。在本文中，我們基于分子設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有合成方法的組合和優(yōu)化，制備了一系列功能性的超支化聚合物，并對(duì)它們作為藥物載體的應(yīng)用研究進(jìn)行了一系列細(xì)胞層次的評(píng)估。具體研究?jī)?nèi)容和主要結(jié)論如下:
　　1.超支化聚乙二醇(HPEG)的合成、表征及其作為藥物載體的體外評(píng)估
　　聚乙二醇(PEG)是一類(lèi)性能優(yōu)異的生物材料，在藥物輸送等領(lǐng)域已引起人們廣泛的關(guān)注。但是傳統(tǒng)的線型PEG只有兩個(gè)末端，大大限制了其藥物負(fù)載量

3、及多功能輸送系統(tǒng)的構(gòu)建。我們采用商業(yè)化的甲基丙烯酸縮水甘油酯和PEG，在氫化鉀的催化下，利用質(zhì)子轉(zhuǎn)移聚合合成了HPEG。利用核磁共振(NMR)，凝膠滲透色譜(GPC)，傅立葉變化紅外光譜(FTIR)和差示掃描量熱(DSC)技術(shù)對(duì)HPEG的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了系統(tǒng)的表征。通過(guò)NMR結(jié)果對(duì)HPEG進(jìn)行了歸屬，并計(jì)算了支化度。
　　利用3-(4，5-二甲基噻唑-2)-2，5-二苯基四氮唑溴鹽(MTT)和吖啶橙/溴化乙錠(AO/EB)雙染評(píng)估

4、了HPEG對(duì)小鼠成纖維細(xì)胞(NIH/3T3細(xì)胞)的細(xì)胞毒性，用溶血實(shí)驗(yàn)對(duì)HPEG的溶血性能進(jìn)行了測(cè)定。采用流式細(xì)胞儀和激光共聚焦顯微鏡對(duì)HPEG孵育的人宮頸癌細(xì)胞（Hela細(xì)胞）的細(xì)胞內(nèi)攝性能進(jìn)行了表征。將甲氨蝶呤(MTX)作為模型藥物綴接到HPEG末端，得到了HPEG-MTX前藥，并通過(guò)MTT測(cè)定了HPEG-MTX對(duì)Hela細(xì)胞的生長(zhǎng)抑制效果。
　　2.陽(yáng)離子型超支化聚酯胺的合成及前藥構(gòu)建
　　以商業(yè)化的三乙醇胺、甲基丙烯

5、酸縮水甘油酯為單體，在氫化鉀的催化下一步合成制備了陽(yáng)離子型超支化聚酯胺。通過(guò)改變單體和催化劑的投料比，得到了一系列具有不同支化度和ζ電位的超支化聚酯胺。利用NMR、FTIR、動(dòng)態(tài)光散射(DLS)、GPC、DSC和ζ電位等技術(shù)對(duì)其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了表征。NMR計(jì)算表明超支化聚酯胺支化度在0.47-0.68之間。ζ電位在2.1-7.1之間。
　　利用MTT方法評(píng)估了超支化聚酯胺對(duì)NIH/3T3細(xì)胞的細(xì)胞毒性。結(jié)果顯示超支化聚酯胺具有很低

6、的細(xì)胞毒性。用流式細(xì)胞儀和激光共聚焦顯微鏡測(cè)試了人乳腺癌細(xì)胞（MCF-7細(xì)胞）對(duì)超支化聚酯胺的細(xì)胞內(nèi)攝行為，將苯丁酸氮芥綴接到超支化聚酯胺上，得到了超支化聚酯胺-苯丁酸氮芥前藥。MCF-7細(xì)胞的MTT測(cè)定表明，超支化聚酯胺-苯丁酸氮芥前藥能夠顯著抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)。
　　3.溫度響應(yīng)性超支化聚酯胺的設(shè)計(jì)合成及其作為藥物載體的評(píng)價(jià)
　　通過(guò)質(zhì)子轉(zhuǎn)移聚合，一步合成得到分子骨架溫度響應(yīng)性的超支化聚酯胺。利用NMR、GPC、FTIR

7、和DSC技術(shù)對(duì)超支化聚酯胺的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)表征，并采用DLS技術(shù)測(cè)定了聚合物水溶液的溫度誘導(dǎo)相轉(zhuǎn)變。DLS結(jié)果表明，可以通過(guò)控制單體的投料比將超支化聚酯胺的最低臨界溶液溫度(LCST)控制在37到57℃。
　　進(jìn)一步用MTT測(cè)試、流式細(xì)胞儀和激光共聚焦顯微鏡對(duì)材料的細(xì)胞毒性和細(xì)胞內(nèi)攝進(jìn)行了評(píng)估，結(jié)果顯示超支化聚酯胺對(duì)非洲綠猴腎細(xì)胞（COS-7細(xì)胞）的毒性極低且可以被COS-7高效攝取。借助其溫度響應(yīng)性，超支化聚酯胺在LCST以

8、上可以將疏水藥物分子如阿霉素(DOX)包裹起來(lái)，利用透射電子顯微鏡(TEM)和DLS測(cè)試了負(fù)載了DOX的超支化聚酯胺的形態(tài)。體外藥物釋放實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，該類(lèi)藥物輸送體系在生理?xiàng)l件下穩(wěn)定、弱酸性條件下可以迅速釋放藥物，從而成功構(gòu)建了環(huán)境響應(yīng)性的藥物輸送體系。
　　4.生物還原型超支化多臂共聚物單分子膠束的構(gòu)建及其藥物控制釋放
　　通過(guò)分子設(shè)計(jì)合成了一種基于超支化聚酯(H40)為核、二硫鍵連接的聚左旋乳酸(PLA)和聚乙二醇(PE

9、G)嵌段聚合物為殼的兩親性超支化多臂共聚物H40-star-PLA-SS-PEG。H40-star-PLA-SS-PEG在水溶液中形成單分子膠束，可用于構(gòu)建藥物輸送系統(tǒng)。H40和PLA都是可以生物降解的脂肪族聚酯。PLA和PEG的分子質(zhì)量可以在合成過(guò)程中控制，因此可以通過(guò)合成來(lái)調(diào)控H40-star-PLA-SS-PEG的分子尺寸以及藥物的負(fù)載和釋放。此外，PEG使膠束在生理環(huán)境下穩(wěn)定存在，增加膠束的穩(wěn)定性并延長(zhǎng)了體內(nèi)循環(huán)時(shí)間。在還原刺激

10、下，二硫鍵的斷裂促使PEG脫離，膠束解體，快速釋放出負(fù)載的藥物。該系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)自組裝膠束在體內(nèi)低濃度下的不穩(wěn)定性，同時(shí)能夠?qū)δ[瘤細(xì)胞內(nèi)的谷胱甘肽酶(GSH)產(chǎn)生響應(yīng)快速釋放出所負(fù)載的藥物，是一種理想的生物刺激響應(yīng)型藥物輸送體系
　　5.溫度、pH雙響應(yīng)性超支化聚醚胺的合成表征和性能研究
　　采用商品化的三乙醇胺和1，2，7，8-二環(huán)氧辛烷為單體，在氫化鉀催化下，通過(guò)質(zhì)子轉(zhuǎn)移聚合一步合成了一系列溫度和pH雙響應(yīng)的超支化聚醚胺

11、。用NMR、FTIR、GPC、DSC和ζ電位對(duì)超支化聚醚胺的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的表征。通過(guò)NMR計(jì)算得到超支化聚醚胺的支化度在0.40-0.49之間。用變溫紫外-可見(jiàn)光譜(UV-vis)測(cè)定了超支化聚醚胺的LCST，并考察了超支化聚醚胺的濃度和溶液的pH值對(duì)其LCST的影響。結(jié)果顯示超支化聚醚胺水溶液具有溫度和pH雙重響應(yīng)性，通過(guò)控制聚合物的組成和聚合物在水溶液中的濃度可以調(diào)控其LCST。
　　利用MTT方法評(píng)估了超支化聚醚胺對(duì)NIH