刺激響應(yīng)性高分子藥物控釋載體的合成與應(yīng)用.pdf

1、刺激響應(yīng)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(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，例如：藥物運(yùn)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?fù)載抗癌藥物，而在腫瘤細(xì)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(dá)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(yīng)用前景。本論文從酸敏感型兩親性高分子的結(jié)構(gòu)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(jié)合其優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)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(duì)于酸敏感型高分子作為生物醫(yī)藥載體的結(jié)構(gòu)表征、組裝性能、藥物負(fù)載性能、生物相容性以及其在酸性條件下的水解性能進(jìn)行了研究。本論文的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)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(fù)載抗癌藥物阿霉素，并在模擬腫瘤環(huán)境的條件下進(jìn)行快速釋放。首先采用聚乙二醇作為起始材料，對(duì)其進(jìn)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(jìn)行金屬 Cu(I)催化疊氮和炔基化合物的環(huán)加成反應(yīng)[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?xiàng)l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(fù)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(dǎo)致膠束結(jié)構(gòu)被破壞，從而釋放出所負(fù)載

5、的阿霉素，達(dá)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(duì)共聚物的結(jié)構(gòu)進(jìn)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(dòng)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(xì)胞毒性測試（MTT法）、體外藥物負(fù)載與釋放實(shí)驗(yàn)以及活細(xì)胞工作站，評(píng)價(jià)共聚物作為藥物載體的生物學(xué)性能，利用GPC和DLS對(duì)共聚物在

6、酸性條件的水解行為進(jìn)行研究。此外，進(jìn)一步對(duì)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(xì)胞內(nèi)吞結(jié)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(jìn)行 CuAAC“點(diǎn)擊”化學(xué)反應(yīng)，制備末端為對(duì)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(jìn)行氨化反應(yīng)，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(tuán)連接親水性的PEG鏈段以及疏水性的DOX。利用1H NMR、FT-IR對(duì)聚合物前藥進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征。采用熒光色譜以及高效液相色譜（HPLC）對(duì)聚合物前藥中的阿霉素含量進(jìn)行測試。利用透射電鏡（TEM）與動(dòng)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(xì)胞毒性測試（MTT法）、體外藥物釋放實(shí)驗(yàn)以及活細(xì)胞工作站，評(píng)價(jià)聚合物前藥的生物學(xué)性能，并利用 DLS對(duì)聚合物前藥在不同pH條件下的水解行為進(jìn)行研究。
　　(3) CNC-graft-PEEP納米晶體的合成與表征首先對(duì)天然高分子纖維素納米晶體（cellulose nanocrystals, CNC）表面進(jìn)行部分去磺酸化以及氯化反應(yīng)，然后與疊氮化鈉反應(yīng)，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(jìn)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(jìn)行CuAAC“點(diǎn)擊”化學(xué)反應(yīng)，制備表面接枝聚磷酸酯的電負(fù)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(fù)電荷，阿霉素結(jié)構(gòu)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(fù)合作用絡(luò)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(xì)胞內(nèi)，這種靜電復(fù)合作用可因細(xì)胞內(nèi)的離子進(jìn)攻而被破壞。并且聚磷酸酯在腫瘤細(xì)胞內(nèi)可發(fā)生降解，進(jìn)一步加速阿霉素的釋放。利用1H NMR、FT-IR對(duì)聚合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征。采用熒光色譜對(duì)納米晶體的體外負(fù)載阿霉素以及釋放行為進(jìn)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(xì)胞毒性測試（MTT法）以及活細(xì)胞工作站評(píng)價(jià)納米晶體的生物學(xué)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(jìn)行原子轉(zhuǎn)移自由基聚合（ATRP），制備側(cè)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(jìn)行CuAAC“點(diǎn)擊”化學(xué)反應(yīng)，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(fù)載阿霉素，也可以通過