葡萄糖響應(yīng)性聚合物納米載體及蛋白類藥物的投遞.pdf

1、糖尿病是一種嚴重威脅人類健康的疾病，當前主要通過注射胰島素的方式治療胰島素依賴型糖尿病，然而，注射治療無法根據(jù)患者身體的實際生理狀況精確控制胰島素劑量，患者血糖波動紊亂將引起嚴重的甚至致命的并發(fā)癥。因此，研究人員期望能夠找到一種理想的可以根據(jù)血糖濃度的波動自調(diào)節(jié)控制釋放胰島素的體系，以此來實現(xiàn)對人體血糖濃度的實時控制。大量研究工作證實了刺激響應(yīng)型聚合物可被用于構(gòu)建各種各樣的自調(diào)節(jié)體系，其中，基于苯硼酸的葡萄糖響應(yīng)性高分子材料由于其在用于

2、治療糖尿病的胰島素投遞體系中具有潛在應(yīng)用價值而受到廣泛關(guān)注。但是，由于苯硼酸及其衍生物的表觀pKa約為8.2~8.6，遠高于人體的生理pH7.4，因此如何在生理條件下使基于苯硼酸的材料仍然具有顯著的葡萄糖響應(yīng)性是其在實際應(yīng)用中亟需解決的難題。
　　本文首先研究了含有苯硼酸的嵌段共聚物聚乙二醇-b-聚(天冬氨酸-co-天冬酰胺基苯硼酸)（PEG-b-P(Asp-co-AspPBA)）和糖聚物聚(天冬氨酸-co-天冬酰胺基葡萄糖)（P

3、(Asp-co-AspAGA)）交聯(lián)得到的葡萄糖響應(yīng)性復(fù)合膠束體系。通過PBA/AGA形成環(huán)酯制備得到的復(fù)合膠束具有諸多優(yōu)點：膠束的PEG殼層使其能夠保持穩(wěn)定的狀態(tài)不易聚集；相對親水的P(Asp-co-AspPBA)/P(Asp-co-AspAGA)膠束核使其能夠在生理 pH下對葡萄糖快速響應(yīng)；PBA/AGA的復(fù)合結(jié)構(gòu)有效降低了聚合物的表觀pKa使得膠束具有更高的葡萄糖敏感性。利用這種復(fù)合膠束在pH7.4及生理血糖水平（2g/L）下實現(xiàn)

4、了對胰島素的自調(diào)節(jié)釋放，細胞實驗結(jié)果也表明該復(fù)合膠束具有良好的生物相容性。
　　與膠束體系相比，聚合物囊泡由于具有大的負載容量以及充滿水的內(nèi)部空腔，使得它在負載水溶性物質(zhì)（如蛋白質(zhì)）方面具有極大的優(yōu)越性，是一種非常有應(yīng)用潛力的納米載體。在此，我們設(shè)計了一種簡單的方法，用于構(gòu)建在生理pH下具有葡萄糖響應(yīng)性的聚合物囊泡。利用含有苯硼酸的溫敏性嵌段共聚物聚(N-異丙基丙烯酰胺)-b-聚(天冬氨酸-co-天冬酰胺基苯硼酸)（PNIPAM-

5、b-P(Asp-co-AspPBA)）在PNIPAM的LCST以上自組裝形成以PNIPAM為核，P(Asp-co-AspPBA)為殼的核–殼型單膠束。當加入含有氨基葡萄糖的嵌段共聚物聚乙二醇-b-聚(天冬氨酸-co-天冬酰胺基葡萄糖)（PEG-b-P(Asp-co-AspAGA)）后，由于含PBA和AGA的聚合物嵌段之間的交聯(lián)作用，能夠形成核–殼–冠型復(fù)合膠束。將該復(fù)合膠束在低于PNIPAM的LCST的溫度下儲存即得到聚合物囊泡，形成的

6、聚合物囊泡具有溶脹的PNIPAM核，交聯(lián)的P(Asp-co-AspPBA)/P(Asp-co-AspAGA)囊泡膜，以及PEG冠層。利用動態(tài)激光光散射（DLS）和透射電子顯微鏡（TEM）對囊泡的形貌以及相應(yīng)的葡萄糖響應(yīng)性進行了表征。由于聚合物囊泡具有親水的囊泡膜，有利于親水性物質(zhì)（如葡萄糖）的穿透，使其在生理pH7.4表現(xiàn)出明顯的葡萄糖響應(yīng)性。以FITC標記的胰島素（FITC-insulin）為模型蛋白將其包覆在囊泡內(nèi)，能夠?qū)崿F(xiàn)葡萄糖響

7、應(yīng)性的胰島素自調(diào)節(jié)釋放。
　　類似地，我們利用α-CD/PEG穿套復(fù)合體作為模板，在水溶液中制備得到了具有葡萄糖響應(yīng)性的聚合物囊泡。在含有糖單元的嵌段共聚物聚乙二醇-b-聚(天冬氨酸-co-天冬酰胺基葡萄糖)（PEG45-b-P(Asp-co-AspAGA)）溶液中加入α-CD，由于PEG45與α-CD可穿套生成不溶于水的偽聚輪烷，聚合物能夠自組裝形成核–殼型單膠束。當向此膠束溶液中加入PEG114-b-P(Asp-co-AspP

8、BA)后，由于AGA和PBA之間形成苯硼酸環(huán)酯，使得聚合物中P(Asp-co-AspAGA)和P(Asp-co-AspPBA)嵌段交聯(lián)，形成以不溶的α-CD/PEG45穿套復(fù)合體為核，交聯(lián)的P(Asp-co-AspAGA)/P(Asp-co-AspPBA)為殼層，PEG114為冠層的核–殼–冠結(jié)構(gòu)復(fù)合膠束。升溫移除復(fù)合膠束中的α-CD后，即可得到以交聯(lián)的P(Asp-co-AspAGA)/P(Asp-co-AspPBA)為壁，PEG鏈為內(nèi)