pH響應(yīng)型聚(α,β-L-天冬氨酸)衍生物的設(shè)計(jì)合成及其生物醫(yī)學(xué)性能.pdf

1、當(dāng)今化學(xué)療法即“化療”主要是指應(yīng)用抗癌藥殺滅體內(nèi)癌細(xì)胞，從而達(dá)到治療癌癥的目的，其大多被當(dāng)作手術(shù)的代替性手段以及手術(shù)后的鏟草除根以及防止癌癥復(fù)發(fā)手段使用。近年來(lái)，化療發(fā)展的很快，但傳統(tǒng)的抗腫瘤藥物普遍存在半衰期短、對(duì)癌變組織選擇性差、全身毒副作用大等缺點(diǎn)，大大限制了用藥劑量和治療效果，因此，設(shè)計(jì)良好的抗癌藥物傳遞系統(tǒng)是腫瘤治療過(guò)程中迫切需要解決的難題。抗腫瘤藥物的理想載體應(yīng)該具有以下的功能特點(diǎn)：良好的生物相容性和生物可降解性，載藥量高，

2、循環(huán)時(shí)間長(zhǎng)，具有腫瘤特異性。
　　 聚氨基酸類高分子材料因其良好的生物相容性、生物可吸收性及化學(xué)結(jié)構(gòu)匹配性，在生物醫(yī)用高分子領(lǐng)域有著無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)和廣泛的應(yīng)用前景。特別是聚天冬氨酸，具有合成簡(jiǎn)單，成本較低，良好的生物相容性、生物降解性和可吸收性，易于功能化修飾等諸多優(yōu)點(diǎn)。且在體內(nèi)能夠被逐漸吸收，其代謝產(chǎn)物對(duì)人體無(wú)毒，因而不會(huì)對(duì)周圍組織、肝腎、血紅細(xì)胞等產(chǎn)生毒副作用。因此聚天冬氨酸及其衍生物，被廣泛用于藥物載體的制備研究。關(guān)于聚天

3、冬氨酸類載體已有很多報(bào)道，但是大部分的聚合物是通過(guò)N-羧酸酐(NCA)開(kāi)環(huán)聚合方法合成得到聚(α-L-天冬氨酸)，這種方法制備的聚合物結(jié)構(gòu)清晰明確，但合成步驟比較復(fù)雜，材料成本也相對(duì)提高。且一般認(rèn)為聚α-氨基酸二級(jí)結(jié)構(gòu)過(guò)于規(guī)整，鏈段柔韌性差，不利于藥物的擴(kuò)散和釋放。因此需要繼續(xù)探索更為簡(jiǎn)便易行的可以實(shí)現(xiàn)腫瘤的特異性識(shí)別或富集或釋放的響應(yīng)性化學(xué)結(jié)構(gòu)。本實(shí)驗(yàn)室以聚(α，β-L-天冬酰胺)為基本材料，設(shè)計(jì)具有環(huán)境刺激響應(yīng)性能的生物降解高分子材

4、料，并對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行探索研究。
　　 1)利用酸敏感的腙鍵將親水的聚乙二醇和疏水性阿霉素鍵DOX合到聚天冬酰胺主鏈上，使得聚合物具有兩親性，再利用側(cè)鏈鍵合的阿霉素與剩余游離阿霉素之間的疏水相互作用及π-π疊合作用將更多的阿霉素物理包埋到膠束內(nèi)核。研究表明，通過(guò)調(diào)整DOX/Polymer的投料比，可以有效提高DOX的載藥量，最高可達(dá)38％。該系列的納米粒子穩(wěn)定性好，體外實(shí)驗(yàn)表明，載有阿霉素的納米粒子對(duì)阿霉素的釋放具有良好的pH響應(yīng)性

5、。細(xì)胞結(jié)果表明載有阿霉素的納米粒子保持了和自由阿霉素鹽酸鹽相近的藥效。
　　 2)以3-氨丙基咪唑和水合肼為親核試劑，進(jìn)攻聚琥珀酰亞胺進(jìn)行開(kāi)環(huán)反應(yīng)得到氨丙基咪唑接枝聚天冬酰胺IM-g-PAHy。再利用醛化聚乙二醇PEG-CHO與肼基之間高效的反應(yīng)形成腙鍵，得到側(cè)鏈具有pH響應(yīng)性官能團(tuán)的兩親性聚合物mPEG/IM-g-PAHy，然后再將DOX通過(guò)腙鍵連接到聚合物骨架上，成功制備了得到了具有核可溶脹性的pH響應(yīng)性阿霉素載藥體系mPE

6、G/IM-g-(PAHy-DOX)載藥納米粒子，并對(duì)其進(jìn)行pH響應(yīng)性、膠束形貌及釋放動(dòng)力學(xué)研究。研究發(fā)現(xiàn)，mPEG/IM-g-(PAHy-DOX)載藥納米粒子具有很好pH響應(yīng)性，在pH7.4條件下，僅有少量釋放，而在pH5.0條件下，最大釋放量明顯增加，且隨著咪唑含量的增加，DOX的釋放速度和釋放量具有很大增加。但值得指出的是，隨著聚合物中咪唑接枝度的增加，體系載藥量也會(huì)隨之降低。
　　 3)生理?xiàng)l件下，利用腙鍵化學(xué)交聯(lián)聚(α，

7、β-L-天冬氨酸)衍生物原位制備水凝膠，成膠時(shí)間快，不需要加入任何小分子催化劑或交聯(lián)劑。通過(guò)掃描電鏡觀察，水凝膠的內(nèi)部均可以觀察到致密、連貫的網(wǎng)絡(luò)孔狀結(jié)構(gòu)。在模擬條件(pH=7.4和5.0，37℃)下，對(duì)聚(α，β-L-天冬氨酸)衍生物水凝膠進(jìn)行降解行為研究發(fā)現(xiàn)，隨著時(shí)間的推移水凝膠質(zhì)量明顯降低，28天降解35％-45％，說(shuō)明該水凝膠具有很好的降解性能。以親水性鹽酸阿霉素為模型藥物，研究了藥物在該水凝膠中的裝載和釋放行為。在酸性環(huán)境pH

8、時(shí)，阿霉素的釋放速度的明顯高于中性環(huán)境下的釋放速度。根據(jù)Rigter-Peppas模型分析釋放行為發(fā)現(xiàn)，在pH7.4生理?xiàng)l件下，阿霉素的釋放遵循Fick擴(kuò)機(jī)制，而在pH5.0酸性條件下，阿霉素在最初的釋放過(guò)程中遵循無(wú)規(guī)擴(kuò)散機(jī)制，即Fick擴(kuò)散和高分子鏈的松弛協(xié)同作用結(jié)果。通過(guò)Hep G2細(xì)胞在水凝膠上的生長(zhǎng)情況發(fā)現(xiàn)，該水凝膠支架有利于細(xì)胞的生長(zhǎng)增殖。
　　 4)設(shè)計(jì)了以α-天冬氨酸為基本材料，對(duì)其聚合物側(cè)鏈進(jìn)行改性，制備了具有兩

9、性離子特性的聚氨基酸，作為具有pH敏感性的表面抗蛋白非特異性吸附材料，并對(duì)聚氨基酸的性質(zhì)及等電點(diǎn)對(duì)抗蛋白質(zhì)非特異性吸附能力的影響進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。
　　 通過(guò)縮合反應(yīng)制備得到的側(cè)鏈部分接枝組氨酸HIS的聚(α，β-L-天冬氨酸)HIS-PAsp/PAsp，通過(guò)透過(guò)率、表面電勢(shì)、酸堿滴定測(cè)試，證明其具有典型的兩性離子特征。將其應(yīng)用到無(wú)污染表面試驗(yàn)中可以看出，經(jīng)靜電吸附將HIS-PAsp/PAsp聚合物修飾到表面材料后纖維蛋白原的吸

10、附量明顯降低，且降低的程度與表面修飾的聚合物濃度有關(guān)。該材料有望成為一種很好的陽(yáng)離子表面修飾材料。
　　 通過(guò)氨基基團(tuán)對(duì)聚琥珀酰亞胺(PSI)的開(kāi)環(huán)反應(yīng)引入弱堿性基團(tuán)是一種效率高，條件可控的聚氨基酸衍生物制備方法。試驗(yàn)中制備了一系列具有不同等電點(diǎn)的兩性離子叔胺化聚(α，β-L-天冬氨酸)DMPA-PAsp/Pasp。通過(guò)吸附試驗(yàn)證明，經(jīng)靜電吸附將不同等電點(diǎn)聚合物DMPA-PAsp/PAsp修飾到表面材料后對(duì)纖維蛋白原和白蛋白的吸