功能性超支化聚合物藥物載體的構建及應用.pdf

1、超支化聚合物是一類具有準球形結構的高度支化大分子，具有大量的內部空穴和很多末端官能團。超支化聚合物由于其獨特的結構和性能特點，已成為高分子領域的研究熱點。經過近20年的發(fā)展和探索，人們在超支化聚合物的合成、結構表征、功能化改性等方面已經取得了重要進展，尤其是超支化聚合物的合成方法已經趨于全面和成熟，這為超支化聚合物的應用開發(fā)奠定了堅實的基礎。近年來，超支化聚合物在生物醫(yī)用領域的應用開始嶄露頭角。在這些新生的交叉領域中，基于超支化聚合物的

2、藥物輸送體系構建尤其受到關注。在本文中，我們基于分子設計，通過對現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，并對它們作為藥物載體的應用研究進行了一系列細胞層次的評估。具體研究內容和主要結論如下:
　　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估
　　聚乙二醇(PEG)是一類性能優(yōu)異的生物材料，在藥物輸送等領域已引起人們廣泛的關注。但是傳統(tǒng)的線型PEG只有兩個末端，大大限制了其藥物負載量

3、及多功能輸送系統(tǒng)的構建。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，利用質子轉移聚合合成了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)技術對HPEG的結構和性能進行了系統(tǒng)的表征。通過NMR結果對HPEG進行了歸屬，并計算了支化度。
　　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)雙染評估

4、了HPEG對小鼠成纖維細胞(NIH/3T3細胞)的細胞毒性，用溶血實驗對HPEG的溶血性能進行了測定。采用流式細胞儀和激光共聚焦顯微鏡對HPEG孵育的人宮頸癌細胞（Hela細胞）的細胞內攝性能進行了表征。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MTT測定了HPEG-MTX對Hela細胞的生長抑制效果。
　　2.陽離子型超支化聚酯胺的合成及前藥構建
　　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離子型超支化聚酯胺。通過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、動態(tài)光散射(DLS)、GPC、DSC和ζ電位等技術對其結構和性能進行了表征。NMR計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方法評估了超支化聚酯胺對NIH/3T3細胞的細胞毒性。結果顯示超支化聚酯胺具有很低

6、的細胞毒性。用流式細胞儀和激光共聚焦顯微鏡測試了人乳腺癌細胞（MCF-7細胞）對超支化聚酯胺的細胞內攝行為，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細胞的MTT測定表明，超支化聚酯胺-苯丁酸氮芥前藥能夠顯著抑制腫瘤細胞的生長。
　　3.溫度響應性超支化聚酯胺的設計合成及其作為藥物載體的評價
　　通過質子轉移聚合，一步合成得到分子骨架溫度響應性的超支化聚酯胺。利用NMR、GPC、FTIR

7、和DSC技術對超支化聚酯胺的分子結構進行了系統(tǒng)表征，并采用DLS技術測定了聚合物水溶液的溫度誘導相轉變。DLS結果表明，可以通過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℃。
　　進一步用MTT測試、流式細胞儀和激光共聚焦顯微鏡對材料的細胞毒性和細胞內攝進行了評估，結果顯示超支化聚酯胺對非洲綠猴腎細胞（COS-7細胞）的毒性極低且可以被COS-7高效攝取。借助其溫度響應性，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，利用透射電子顯微鏡(TEM)和DLS測試了負載了DOX的超支化聚酯胺的形態(tài)。體外藥物釋放實驗結果顯示，該類藥物輸送體系在生理條件下穩(wěn)定、弱酸性條件下可以迅速釋放藥物，從而成功構建了環(huán)境響應性的藥物輸送體系。
　　4.生物還原型超支化多臂共聚物單分子膠束的構建及其藥物控制釋放
　　通過分子設計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的分子質量可以在合成過程中控制，因此可以通過合成來調控H40-star-PLA-SS-PEG的分子尺寸以及藥物的負載和釋放。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)定性并延長了體內循環(huán)時間。在還原刺激

10、下，二硫鍵的斷裂促使PEG脫離，膠束解體，快速釋放出負載的藥物。該系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)自組裝膠束在體內低濃度下的不穩(wěn)定性，同時能夠對腫瘤細胞內的谷胱甘肽酶(GSH)產生響應快速釋放出所負載的藥物，是一種理想的生物刺激響應型藥物輸送體系
　　5.溫度、pH雙響應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，通過質子轉移聚合一步合成了一系列溫度和pH雙響應的超支化聚醚胺

11、。用NMR、FTIR、GPC、DSC和ζ電位對超支化聚醚胺的結構進行了詳細的表征。通過NMR計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-可見光譜(UV-vis)測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值對其LCST的影響。結果顯示超支化聚醚胺水溶液具有溫度和pH雙重響應性，通過控制聚合物的組成和聚合物在水溶液中的濃度可以調控其LCST。
　　利用MTT方法評估了超支化聚醚胺對NIH