刺激響應性高分子藥物控釋載體的合成與應用.pdf

1、刺激響應性生物醫(yī)藥高分子材料，由于其優(yōu)異的生物可降解性和生物相容性，在生物醫(yī)用領域得到了廣泛應用，例如：藥物運載，基因輸送，組織工程等。由于酸敏感型高分子在人體中性生理環(huán)境下能穩(wěn)定存在，自組裝形成的納米顆?？捎糜谪撦d抗癌藥物，而在腫瘤細胞組織弱酸性的微環(huán)境條件下可發(fā)生解離，釋放出所包載的藥物，達到快速有效治療的效果，從而在癌癥治療方面具有良好的應用前景。本論文從酸敏感型兩親性高分子的結構出發(fā)，選用不同的生物相容性載體材料，如聚乙二醇、聚

2、己內(nèi)酯、聚磷酸酯和纖維素納米晶體，結合其優(yōu)點，設計并合成了一系列酸敏感型并具有良好生物相容性和生物可降解性的聚合物載體材料以及水溶性聚合物前藥，用于抗腫瘤治療。對于酸敏感型高分子作為生物醫(yī)藥載體的結構表征、組裝性能、藥物負載性能、生物相容性以及其在酸性條件下的水解性能進行了研究。本論文的主要內(nèi)容包括以下幾個方面：
　　(1) PCL-a-PEG-a-PCL的合成、表征及性能研究采用酸性條件下可水解的縮醛基連接親水鏈段聚乙二醇和疏水

3、鏈段聚己內(nèi)酯，制備酸敏感型兩親性嵌段共聚物，作為藥物載體負載抗癌藥物阿霉素，并在模擬腫瘤環(huán)境的條件下進行快速釋放。首先采用聚乙二醇作為起始材料，對其進行末端修飾，使其成為末端含有二疊氮乙基二縮醛基的聚乙二醇（N3-a-PEG-a-N3）；接著采用炔丙醇（propargyl alcohol）作為引發(fā)劑，ε-己內(nèi)酯（ε-CL）作為單體，辛酸亞錫[Sn(Oct)2]作為催化劑，通過開環(huán)聚合(ROP)制備末端含有炔基的均聚物（propargyl

4、-PCL）；最后將聚己內(nèi)酯與上述所制備的末端修飾過的聚乙二醇進行金屬 Cu(I)催化疊氮和炔基化合物的環(huán)加成反應[Cu(I)-catalyzed azide-alkyne cycloaddition，CuAAC“click”reaction]，制備具有酸敏感型的高分子藥物載體。在中性生理條件下，該兩親性嵌段聚合物可以自組裝形成納米膠束，并成功負載疏水性抗癌藥物阿霉素；而在弱酸性條件下，縮醛基發(fā)生水解，導致膠束結構被破壞，從而釋放出所負載

5、的阿霉素，達到快速有效的治療效果。利用核磁共振氫譜（1H NMR）、核磁共振碳譜（13C NMR）、紅外光譜（FT-IR）和凝膠滲透色譜（GPC）對共聚物的結構進行表征。采用熒光探針法測試共聚物的臨界聚集濃度值（CAC）。通過透射電鏡（TEM）與動態(tài)激光光散射儀（DLS）檢測共聚物在水溶液中的自組裝行為。采用細胞毒性測試（MTT法）、體外藥物負載與釋放實驗以及活細胞工作站，評價共聚物作為藥物載體的生物學性能，利用GPC和DLS對共聚物在

6、酸性條件的水解行為進行研究。此外，進一步對比了酸敏感型共聚物與不含有縮醛基的兩親性共聚物的體外藥物釋放和細胞內(nèi)吞結果。
　　(2) DOX-a-PEG-a-DOX的合成、表征及性能研究將二疊氮乙基二縮醛基聚乙二醇（N3-a-PEG-a-N3）與丙炔酸4-硝基苯酯（4-nitrophenyl progargyl carbonate,4-NPC）進行 CuAAC“點擊”化學反應，制備末端為對硝基苯基的酸敏感型聚乙二醇（NC-a-PEG

7、-a-NC）。所得產(chǎn)物與抗癌藥物阿霉素（DOX）進行氨化反應，制備基于聚乙二醇的水溶性酸敏感型阿霉素前藥（DOX-a-PEG-a-DOX）。酸性可裂解的縮醛基（-a-）以及氨基甲酸酯基作為鏈接基團連接親水性的PEG鏈段以及疏水性的DOX。利用1H NMR、FT-IR對聚合物前藥進行結構表征。采用熒光色譜以及高效液相色譜（HPLC）對聚合物前藥中的阿霉素含量進行測試。利用透射電鏡（TEM）與動態(tài)激光光散射儀（DLS）檢測聚合物前藥的自組裝

8、行為。通過細胞毒性測試（MTT法）、體外藥物釋放實驗以及活細胞工作站，評價聚合物前藥的生物學性能，并利用 DLS對聚合物前藥在不同pH條件下的水解行為進行研究。
　　(3) CNC-graft-PEEP納米晶體的合成與表征首先對天然高分子纖維素納米晶體（cellulose nanocrystals, CNC）表面進行部分去磺酸化以及氯化反應，然后與疊氮化鈉反應，向其表面引入疊氮基，得到疊氮基修飾的納米晶體（CNC-N3）。使用丙炔

9、醇作為引發(fā)劑引發(fā)環(huán)狀磷酸酯單體 EOP進行開環(huán)聚合，得到末端為炔基的聚磷酸酯均聚物（propargyl-PEEP），將其與上述所制備的CNC-N3進行CuAAC“點擊”化學反應，制備表面接枝聚磷酸酯的電負性生物相容性高分子載體材料 CNC-graft-PEEP納米晶體。由于納米晶體表面帶有負電荷，阿霉素結構中的氨基通過質(zhì)子化帶有部分正電荷，因而納米晶體可通過靜電復合作用絡合阿霉素。聚磷酸酯部分能有效提高載藥納米晶體在體循環(huán)過程中的穩(wěn)定性

10、。在細胞內(nèi)，這種靜電復合作用可因細胞內(nèi)的離子進攻而被破壞。并且聚磷酸酯在腫瘤細胞內(nèi)可發(fā)生降解，進一步加速阿霉素的釋放。利用1H NMR、FT-IR對聚合物進行結構表征。采用熒光色譜對納米晶體的體外負載阿霉素以及釋放行為進行測試。利用透射電鏡（TEM）和zeta電位測試分別檢測納米晶體的自組裝形態(tài)以及表面電位。通過細胞毒性測試（MTT法）以及活細胞工作站評價納米晶體的生物學性能。
　　(4) CNC-graft-PDMAEMA-co

11、-PHEMA納米晶體的合成與表征采用含有炔基的引發(fā)劑引發(fā)甲基丙烯酸酯類單體進行原子轉移自由基聚合（ATRP），制備側基含有陽離子的兩親性共聚物 alkynyl-poly(DMAEMA-co-HEMA)，接著與已制備的表面帶有疊氮基的纖維素納米晶體（CNC-N3）進行CuAAC“點擊”化學反應，獲得表面接枝陽離子型兩親性共聚物的CNC-graft-poly(DMAEMA-co-HEMA)納米晶體。這種納米晶體不僅可以負載阿霉素，也可以通過