含環(huán)糊精聚合物體系的構(gòu)建及其生物應用研究.pdf

1、環(huán)糊精（CD）是由6~8個吡喃葡萄糖單元通過α-1,4糖苷鍵鏈接起來的環(huán)狀分子，呈兩端開口的中空桶狀立體結(jié)構(gòu)，具有腔內(nèi)疏水、腔外親水的兩親性特點，可以通過主客體相互作用包結(jié)多種客體分子，形成環(huán)糊精復合物。與此同時，環(huán)糊精分子含有多個反應活性不同的羥基，可以通過改性修飾制備新型環(huán)糊精化合物。由于具有較低的生物毒性和較好的生物安全性，近年來環(huán)糊精在藥物控制釋放、非病毒基因載體、食品添加劑、化妝品等領域得到廣泛應用。將環(huán)糊精通過非共價或共價方

2、式引入聚合物中，可獲得兼具環(huán)糊精和聚合物性能優(yōu)勢的含環(huán)糊精聚合物體系。本文利用主客體相互作用、邁克爾加成聚合等方法制備了一系列含環(huán)糊精聚合物體系，并對其作為藥物或基因載體的生物應用進行了評估。具體研究內(nèi)容和主要結(jié)論如下：
　　1.環(huán)糊精/聚丙烯酸/聚乙二醇三元復合物的制備、表征及其作為藥物載體的評估
　　聚丙烯酸（PAA）和聚乙二醇（PEG）通過氫鍵作用可以形成聚合物復合物，在其稀溶液中加入不同量的β-環(huán)糊精（β-CD），得

3、到了一系列具有不同粒子尺寸的三元復合物溶液。β-環(huán)糊精的含量越高，納米粒子的尺寸越小。用動態(tài)光散射、透射電子顯微鏡、核磁共振擴散技術、固體核磁共振以及紅外光譜技術對上述體系進行了結(jié)構(gòu)表征，證實了體系中存在主客作用和氫鍵作用的相互競爭，導致粒子尺寸隨β-環(huán)糊精含量發(fā)生變化。3-(4,5-二甲基噻唑-2)-2,5-二苯基四氮唑溴鹽（MTT）方法測試細胞毒性的結(jié)果表明，β-CD/PAA/PEG三元復合物具有較低的細胞毒性。流式細胞儀和激光共聚

4、焦顯微鏡分析顯示，裝載抗癌藥物阿霉素（DOX）的β-CD/PAA/PEG三元復合物能夠高效地被細胞攝入，MTT藥效測試結(jié)果表明其對人宮頸癌細胞（Hela細胞）的生長有一定的抑制效果。因此，β-CD/PAA/PEG三元復合物可能成為一類有前景的藥物載體材料。
　　2.環(huán)糊精/超支化多臂星型聚合物刷超分子水凝膠的制備和載藥性能研究
　　以超支化雙硫酯為鏈轉(zhuǎn)移劑、偶氮二異丁腈（AIBN）為引發(fā)劑，進行甲基丙烯酸聚乙二醇酯（PEGM

5、A）的可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移（RAFT）聚合，合成了超支化多臂星型聚合物刷。利用超支化多臂星型聚合物刷上的聚乙二醇鏈段和α-環(huán)糊精之間的包結(jié)作用制備了一種具有溫度響應性的超分子水凝膠。用紅外光譜、核磁共振和廣角X射線衍射等方法對水凝膠的結(jié)構(gòu)和成膠機理進行了研究，并通過MTT方法對其細胞毒性進行了評估。采用這種超分子水凝膠負載了抗癌藥物DOX，載藥釋放研究結(jié)果表明，DOX藥物釋放時間可持續(xù)數(shù)十天。這些性能證明環(huán)糊精/超支化多臂星型聚合物刷超

6、分子水凝膠可作為一種潛在的可注射藥物釋放體系應用到癌癥治療領域。
　　3.含環(huán)糊精超支化聚酰胺胺的合成及其基因輸送體系的構(gòu)建
　　通過邁克爾加成聚合，以N, N'-亞甲基雙丙烯酰胺、1-（2-胺乙基）哌嗪和單胺基修飾的β-環(huán)糊精為單體，在水中一步合成制備得到了含環(huán)糊精超支化聚酰胺胺。采用核磁共振、紅外光譜、凝膠滲透色譜、酸堿滴定、瓊脂糖凝膠電泳等技術，對所得聚合產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和性能進行了詳細表征。結(jié)果表明，通過調(diào)節(jié)投料比得到了一

7、系列具有不同環(huán)糊精含量的超支化聚合物，其支化度在0.30~0.34，數(shù)均分子量為9,500~14,000。用MTT方法評價了含環(huán)糊精超支化聚酰胺胺的細胞毒性，結(jié)果顯示環(huán)糊精含量的增加有助于降低材料的毒性。含環(huán)糊精超支化聚酰胺胺具有良好的質(zhì)子緩沖能力，能夠有效壓縮質(zhì)粒DNA，在無血清和有血清條件下均能進行高效基因轉(zhuǎn)染，環(huán)糊精的含量對基因轉(zhuǎn)染效率影響不明顯。
　　4.含環(huán)糊精超支化聚酰胺胺的熒光性能及基因轉(zhuǎn)染過程示蹤
　　利用熒

8、光光譜技術系統(tǒng)表征了含環(huán)糊精超支化聚酰胺胺的熒光性能。結(jié)果表明此類聚合物具有很寬的熒光發(fā)射譜，幾乎覆蓋整個可見光區(qū)。聚合物的熒光強度與溫度和pH相關。更為重要的是，隨著環(huán)糊精含量的增加，聚合物的熒光強度大為增強，熒光壽命和量子產(chǎn)率也略有增大。示差掃描量熱分析結(jié)果顯示，隨著環(huán)糊精含量的增加，聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度升高，這可能是大體積的β-環(huán)糊精使得聚合物變得更加剛性所致。利用含環(huán)糊精超支化聚酰胺胺的熒光性能，無需添加熒光標記物，用流式細胞