基于聚ε-己內(nèi)酯結(jié)構(gòu)的新型功能化生物可降解聚酯的合成及其性能研究.pdf

1、近年來，聚ε-己內(nèi)酯(PCL)以其優(yōu)越的生物可降解性，良好的生物相容性以及藥物通透性受到科學(xué)家們的廣泛關(guān)注。隨著生物醫(yī)用高分子材料以及分子自組裝技術(shù)的迅速發(fā)展，關(guān)于將疏水性的PCL和一系列親水性聚合物之間互相結(jié)合形成多種兩親性嵌段共聚物用于體外和體內(nèi)藥物和基因傳遞的研究越來越深入。目前，針對這類材料的特點設(shè)計結(jié)構(gòu)新穎的功能性可生物降解聚酯并通過分子自組裝的方式形成具有良好生物相容性、易生物降解性以及多重響應(yīng)的智能藥物載體已逐漸成為當(dāng)前生

2、物材料領(lǐng)域中的研究熱點。
　　 基于上述研究背景及發(fā)展趨勢，本論文以PCL作為基本的骨架材料，通過對己內(nèi)酯單體進行衍生化修飾以及多種聚合手段制備了一系列新型的功能性生物可降解聚酯，然后對所得聚合物進行結(jié)構(gòu)改造獲得了一系列可用于構(gòu)建納米藥物以及基因傳遞系統(tǒng)的生物活性聚酯材料。在實驗過程中，對這幾類功能性聚酯的合成路線進行了探索，同時，對其中部分聚合物在選擇性溶劑下通過分子自組裝達到同時裝載藥物以及基因的能力進行了測定。論文的主要工

3、作分為以下三個部分:
　　 （一）合成可同時運輸siRNA和疏水性抗癌藥物阿霉素(DOX)的可降解陽離子聚合物聚乙烯亞胺(PEI)-聚己內(nèi)酯(PCL)膠束(PCL-b-LPEI)。研究表明，PCL-b-LPEI在不同的pH環(huán)境下（pH=5.0和pH=7.4）均具有較低的臨界聚集濃度，分別為17.2μg/mL和15.9μg/mL，而且在緩沖溶液中可組裝成表面帶有正電荷的納米膠束，具有同時負載疏水性藥物DOX和siRNA的功能。通過

4、透析法我們可以制備有效包載DOX的聚合物膠束，其載藥量為6.8％，而且膠束對于DOX的釋放具有pH依賴性，在37℃、pH=7.4的環(huán)境下釋放DOX的速率要遠小于pH=5.0的環(huán)境。體外轉(zhuǎn)染實驗表明，與市售的轉(zhuǎn)染試劑bPEI(MW=25 KDa)相比，該陽離子膠束具有較低的細胞毒性和較高的轉(zhuǎn)染性能，它能高效運載GFP siRNA進入Hela-GFP細胞（基因沉默效率最高達65％左右），而低分子量的LPEI(MW=2 KDa)的PEI在最高

5、N/P比為40∶1時，對細胞中GFP的表達仍具有較低的抑制效率。此外，通過MTS法測定聚合物載藥膠束對HeLa細胞增殖能力的抑制，其結(jié)果也表明了該陽離子聚合物膠束可以同時運輸疏水性藥物和siRNA進入癌細胞且能發(fā)揮較好的治療效果，該生物可降解的陽離子聚酯載藥體系有效結(jié)合了藥物治療和基因治療，具有廣泛的應(yīng)用前景。
　　 （二）探討了以不同方式共價鏈接DOX的載藥聚合物MPEG-b-P(CCL-Ami-DOX)和MPEG-b-P(C

6、CL-Hyd-DOX)的合成路線，這兩種聚合物可作為今后共載藥膠束的前體聚合物。其反應(yīng)路線為以4-羥基環(huán)己基甲酸乙酯為起始原料，通過化學(xué)方法合成了γ位帶有羧基官能團的化合物單體γ-甲酸叔丁酯-ε-己內(nèi)酯(tBuCCL)。然后以聚乙二醇單甲醚(MPEG-5000)為引發(fā)劑，以ε-己內(nèi)酯(ε-CL)和tBuCCL為單體進行“配位-插入”開環(huán)聚合(ROP)反應(yīng)，得到嵌段共聚物MPEG-b-PtBuCCL。經(jīng)強酸脫除叔丁基，得到疏水鏈段帶有羧基

7、的聚合物MPEG-b-PCCL，然后將阿霉素(DOX)通過酰胺鍵和腙鍵兩種鍵連方法與聚合物疏水鏈段上的羧基連接得到載藥聚合物MPEG-b-P(CCL-Ami-DOX)和MPEG-b-P(CCL-Hyd-DOX)，通過核磁共振氫譜確定每一步反應(yīng)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的正確;通過核磁圖譜峰面積關(guān)系計算出聚合物的理論分子量;通過凝膠滲透色譜(GPC)測定聚合物多分散系數(shù)(PDI)。
　　 （三）探討了結(jié)合開環(huán)聚合、原子轉(zhuǎn)移聚合以及點擊化學(xué)三種合成方

8、式制備末端葉酸修飾的接枝聚合物BnO-BMPCL-g-PPEGMA-FA的合成路線，這種聚合物可作為今后靶向載藥膠束的前體聚合物。其反應(yīng)路線為以1，4-環(huán)己二醇為起始原料，通過化學(xué)方法合成了γ位為含溴原子取代基的化合物單體γ-（2-溴-2-甲基丙酰氧基）-ε-己內(nèi)酯(BMCL)。然后以苯甲醇為引發(fā)劑，以ε-己內(nèi)酯(ε-CL)和BMCL為單體進行“配位-插入”開環(huán)聚合反應(yīng)，得到共聚物BnO-BMPCL。繼而以聚合物BMCL單元上的溴原子為

9、引發(fā)位點，以甲基丙烯酰聚乙二醇單甲醚(MPEGMA)為單體，進行原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)，得到接枝共聚物BnO-BMPCL-g-PPEGMA-Br，利用疊氮化鈉對其鏈末端的Br原子進行疊氮化，得到BnO-BMPCL-g-PPEGMA-Azide，然后通過點擊化學(xué)反應(yīng)將炔丙基葉酸衍生物連接在 BnO-BMPCL-g-PPEGMA-Azide的末端，得到聚合物BnO-BMPCL-g-PPEGMA-FA。通過核磁共振氫譜確定每一步反應(yīng)產(chǎn)