基于RAFT聚合制備超支化聚合物及其生物應(yīng)用.pdf

1、超支化聚合物是一類準(zhǔn)球狀結(jié)構(gòu)的高度支化大分子，具有較大的內(nèi)部空穴和很多末端官能團(tuán)。超支化聚合物由于其獨特的結(jié)構(gòu)和性能特點，已成為高分子科學(xué)、材料科學(xué)、納米技術(shù)及生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的重要研究熱點。然而，對超支化聚合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計和調(diào)控，進(jìn)一步構(gòu)筑功能化的超支化聚合物，使其應(yīng)用在不同的生物醫(yī)藥領(lǐng)域，依然面臨巨大挑戰(zhàn)。本論文中，我們將可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移（RAFT）聚合引入到超支化聚合物的合成之中，并結(jié)合 RAFT聚合物的結(jié)構(gòu)性能優(yōu)勢，對超支化聚

2、合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，合成了一系列結(jié)構(gòu)新穎、細(xì)胞毒性較低的功能化超支化聚合物，研究了它們在抗蛋白非特異性吸附、藥物輸送、藥物示蹤等方面的應(yīng)用。本論文共分為六個章節(jié)，具體研究內(nèi)容和主要結(jié)論概括如下：
　　1．基于RAFT聚合制備超支化聚合物及其抗蛋白非特異性吸附性能研究
　　蛋白與材料表面的相互作用是生物材料研究中的重要科學(xué)問題。本章提出了一種通過調(diào)控超支化聚合物支化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來優(yōu)化抗蛋白吸附性能的新方法。我們設(shè)計并合成了多功能

3、RAFT聚合的鏈轉(zhuǎn)移劑 S-對乙烯基苯基 S’-丙基三硫代碳酸酯（VBPT），通過VBPT與甲基丙烯酸聚乙二醇酯（PEGMA）的自縮合型RAFT共聚合反應(yīng)，制備了一系列具有不同支化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的超支化聚（S-對乙烯基苯基 S’-丙基三硫代碳酸酯-聚乙二醇）共聚物（HPVBEGs），并借助二維核磁技術(shù)（2D-NMR）對超支化聚合物中存在的不同結(jié)構(gòu)單元（末端、線型以及支化單元）進(jìn)行了詳細(xì)的歸屬，利用定量碳譜計算得到超支化聚合物的支化度。通過氨解

4、反應(yīng)，將超支化聚合物三硫代碳酸酯末端基團(tuán)轉(zhuǎn)化成巰基，從而與金形成Au-S鍵，將超支化聚合物接枝到金表面。通過原子力顯微鏡（AFM）及表面靜態(tài)接觸角（CA）測試，研究了超支化聚合物修飾后金表面的表觀形貌及親水性。最后，通過熒光顯微鏡（FIM）和石英晶體微天平（QCM-D）對超支化聚合物修飾后金表面的抗蛋白吸附性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，經(jīng)過超支化聚合物修飾后，金表面的蛋白吸附量明顯降低，并可通過控制超支化聚合物的支化結(jié)構(gòu)，對蛋白吸附性能進(jìn)行

5、優(yōu)化，得到抗蛋白非特異性吸附性能優(yōu)異的材料表面。
　　2．超支化聚合物-金納米粒子雜化體的構(gòu)建及其在藥物示蹤中的應(yīng)用
　　聚合物藥物輸送體系能夠減少藥物輸送過程中的副作用，是藥物輸送的有效手段。為了更好地了解藥物輸送過程，需要對藥物分子的輸送及釋放過程進(jìn)行實時追蹤。本章設(shè)計并制備了一種超支化聚合物-金納米粒子雜化體并應(yīng)用于抗腫瘤治療及在抗腫瘤治療過程中的藥物示蹤。利用RAFT聚合合成了超支化共聚物HPVBEG，然后通過 pH

6、響應(yīng)性的希夫堿鍵將抗腫瘤藥物阿霉素（DOX）綴合到超支化共聚物HPVBEG上，得到pH響應(yīng)性的超支化聚合物-藥物綴合物（HPVBEG-g-DOX）。通過氨解反應(yīng)將該綴合物與金納米粒子復(fù)合，得到超支化聚合物-金納米粒子雜化體（HPVBEG-g-DOX-GNP）。在中性條件下，超支化聚合物-金納米粒子雜化體是穩(wěn)定的，DOX連接在金納米粒子的表面上，可以檢測到DOX的表面增強拉曼峰，而DOX的紅色熒光信號會被金納米粒子所淬滅。在腫瘤內(nèi)部弱酸性

7、條件下，希夫堿鍵斷裂，DOX逐漸地從超支化聚合物上解離出來，脫離了金納米粒子表面，DOX的表面增強拉曼信號峰逐漸減弱直至消失。相應(yīng)地，DOX的紅色熒光會逐漸顯現(xiàn)并增強。我們通過表面增強拉曼光譜（SERS）和熒光成像的方法檢測了細(xì)胞內(nèi)DOX的釋放過程，并研究了超支化聚合物-金納米粒子雜化體抗腫瘤治療的效果。
　　3．多巰基超支化聚合物的合成及還原響應(yīng)性前藥構(gòu)建
　　與小分子藥物及其他的載藥體系相比，基于高分子設(shè)計刺激響應(yīng)性的“

8、高分子前藥”體系具有較多優(yōu)勢。本章設(shè)計并合成了多巰基末端的超支化聚合物，通過雙硫鍵與巰基藥物6-巰基嘌呤（MP）綴合，構(gòu)建了一種新型的還原響應(yīng)性超支化聚合物-藥物綴合物（HPVBEG-S-S-MP）。由于形成的超支化聚合物-藥物綴合物的結(jié)構(gòu)具有兩親性，在水相溶液中能夠自組裝形成納米膠束，有利于疏水性藥物增溶，同時提高了藥物輸送體系的穩(wěn)定性。利用動態(tài)光散射（DLS）和透射電子顯微鏡（TEM）對超支化聚合物-藥物綴合物形成的納米膠束的尺寸分

9、布及形貌進(jìn)行了表征，并研究了在還原環(huán)境下膠束尺寸的變化。流式細(xì)胞儀及激光共聚焦顯微鏡的測試結(jié)果表明，超支化聚合物-藥物綴合物形成的納米膠束能夠有效地被腫瘤細(xì)胞內(nèi)攝，用CCK-8法評估了超支化聚合物-藥物綴合物對腫瘤細(xì)胞的增殖抑制能力，結(jié)果表明超支化聚合物-藥物綴合物在還原環(huán)境下能夠?qū)崿F(xiàn)藥物緩釋，具有良好的體外抗腫瘤效果。
　　4．骨架還原響應(yīng)性超支化聚合物的合成及靶向性藥物載體的構(gòu)建
　　主動靶向藥物輸送體系能夠?qū)⑺幬锓肿痈?/p>

10、效地定向輸送到腫瘤細(xì)胞，因而具有更好的抗腫瘤治療效果。本章設(shè)計并合成了多功能RAFT聚合的鏈轉(zhuǎn)移劑4-氰基-4-（丙基硫硫代碳酰）硫戊酸丙烯酰二硫酯（ACPP），通過 ACPP與甲基丙烯酸聚乙二醇酯（PEGMA）的自縮合型RAFT共聚合反應(yīng)，合成了一系列骨架還原響應(yīng)性的超支化聚（4-氰基-4-（丙基硫硫代碳酰）硫戊酸丙烯酰二硫酯-聚乙二醇）共聚物（HPAEGs），并通過“邁克爾”加成反應(yīng)的方法，將腫瘤靶向性分子-核酸適配體（AS1411

11、）修飾到超支化聚合物上，構(gòu)建了靶向性還原響應(yīng)性藥物載體HPAEG-AS1411。由于超支化聚合物骨架中含有疏水性的雙硫鍵結(jié)構(gòu)單元和親水性的聚乙二醇鏈段，因此在水溶液中能夠自組裝形成核/殼結(jié)構(gòu)的納米膠束，且膠束尺寸分布均一。選擇疏水性抗腫瘤藥物DOX作為模型藥物，該膠束能夠負(fù)載疏水性藥物DOX，并將其靶向性地輸送到腫瘤細(xì)胞內(nèi)部。在腫瘤細(xì)胞內(nèi)高濃度的谷胱甘肽還原作用下，雙硫鍵發(fā)生斷裂，納米膠束發(fā)生解組裝，DOX被快速地釋放出來，達(dá)到殺死腫瘤