pH响应性树枝状聚合物-金纳米粒子复合药物载体的制备

以表面接枝聚乙二醇链的聚酰胺胺树枝状聚合物(PEG-PAMAM)为纳米载体, 在其内部空腔包覆金纳米粒子, 在金纳米粒子表面连接硫辛酸改性的阿霉素(LA-DOX), 从而间接实现了抗癌药物在PEG-PAMAM内的高效负载. 同时, LA-DOX中的酰腙键提供pH响应性, 实现了药物的pH响应性释放. 紫外-可见(UV-Vis)光谱表明, 包覆金纳米粒子的PEG-PAMAM纳米载体对LA-DOX的负载能力显著增强. 体外细胞实验表明, 负载LA-DOX的树枝状聚合物-金纳米粒子复合药物载体具有较强的抗肿瘤能力.     

聚合物-纳米金在油水界面的自组装及有序结构的构筑

聚合物-纳米金复合物既具有金纳米粒子的光、电及催化性能,又具有聚合物的可加工性及对外界的刺激响应性,因此已成为高分子科学及材料科学研究的热点。本文主要介绍了我们实验室在聚合物-纳米金在油水界面的自组装及有序结构的构筑研究方面的相关工作:(1)利用界面聚合的方法制备侧链接枝亲水性金纳米粒子的聚苯乙烯及杂化聚合物在水溶液中的自组装;(2)亲水性金纳米粒子及疏水性聚合物(或疏水性磁性纳米粒子)在油水界面的自组装研究;(3)利用金纳米粒子为交联点制备具有温度响应性聚合物微凝胶的研究。     

刺激响应型生物医用聚合物纳米粒子研究进展

近十几年来, 纳米科学的发展极大地推动了纳米材料在生物医用领域的应用. 聚合物纳米粒子由于其独特的性能在药物传递、医学成像等医用领域备受关注. 其中, 刺激响应型聚合物纳米粒子是一类可以在外界信号刺激下(包括pH、温度、磁场、光等)发生结构、形状、性能改变的纳米粒子. 利用这种刺激响应性可调节纳米粒子的某种宏观行为, 故而刺激响应型聚合物纳米粒子也被称为智能纳米粒子. 因为其特有的“智能性”, 刺激响应型聚合物纳米粒子的研究已成为当前生物材料领域的研究热点. 本文综述了几类重要的生物医用刺激响应型聚合物纳米粒子, 侧重介绍双重及多重刺激响应型聚合物纳米粒子的制备及其生物医学应用.     

多聚赖氨酸淀粉纳米颗粒基因载体的研制及应用

以可溶性淀粉为原料, 利用反向微乳液法, 加入交联剂三氯氧磷, 制备了直径为50 nm左右带负电荷的交联淀粉纳米颗粒. 以该纳米颗粒为内核, 经多聚赖氨酸修饰, 得到了多聚赖氨酸淀粉纳米颗粒(PLL-StNP). 对PLL-StNP进行了颗粒粒度、稳定性和电性的表征, 并通过颗粒的体外细胞毒性检测、颗粒与DNA结合能力及细胞转染等方面的分析, 发现多聚赖氨酸淀粉纳米颗粒(PLL-StNP)有可能作为基因载体, 在此基础上发展了多聚赖氨酸淀粉纳米颗粒基因载体的构建与基因转染技术. 作为非病毒基因载体, 赖氨酸淀粉纳米颗粒具有基因装载量大、转染率高、细胞毒性低以及可生物降解等优点.     

末端功能化的树枝状聚合物载体与质粒组装的热力学和动力学

通过二代和四代聚酰胺-胺树枝状聚合物(G2和G4表示)末端分别修饰苯丙氨酸和色氨酸合成了多种新型聚合物载体,进而考察了其与质粒的组装行为.研究结果显示,Phe-G4和Trp-G4与质粒组装为结构致密的纳米粒子,其中Phe-G4与质粒形成的纳米粒子更加紧密.这一过程是由聚合物载体与质粒间的静电相互作用和结构重排共同驱动的.此外,末端修饰方法显著降低了载体的细胞毒性.细胞转染结果表明,Phe-G4和Trp-G4成功介导质粒pEGFP-CL在COS-7细胞中表达,Phe-G4/pEGFP-CL的转染效率提高到作为阳性对照的脂质体组的4倍以上.因此,Phe-G4载体是一种有应用潜力的新型基因传递系统.     

刺激响应型功能聚合物的合成及应用

刺激响应型聚合物是一类功能性聚合物,它在药物控制释放、基因载体、纳米粒子以及纳米反应器等众多领域具有广阔的应用前景,因此引起了越来越多科学工作者的关注。刺激响应型聚合物多为双亲性聚合物,可通过自组装的方式得到形态各异的聚集体,如胶束、囊泡等。在受到某些外界环境刺激时,它们会产生特异性响应,尤其是功能性聚合物嵌段会发生相应的变化,从而引起整个聚合物结构的相转变和体积相转变。根据环境刺激种类的不同,刺激响应型聚合物可以分成不同类型,本文主要介绍了pH、温度、光、分子、电化学和手性等响应型聚合物,并概括了它们的结构特点以及不同的合成方法,简单说明了它们具有刺激响应功能的作用机理,阐述了结构与性能的联系。另外,还介绍了它们的潜在应用,并对此类聚合物的发展前景作了展望。     

基于树枝状聚合物的无机纳米颗粒的制备及应用

树枝状聚合物具有一些独特性质,包括规整且高度支化的三维结构、完美单分散尺寸、内部空腔以及表面大量的官能团等,因而其在催化、检测、生物医用领域具有潜在应用。这些应用的改进或者实现,往往需要在树枝状聚合物中引入无机纳米颗粒,从而制备得到基于树枝状聚合物的无机纳米颗粒。另一方面,树枝状聚合物的存在能够提升无机纳米颗粒在溶液中的稳定性、抑制团聚,从而长时间保留纳米颗粒的优异性能。在过去几十年,因为其优异的性质和潜在的应用,基于树枝状聚合物的无机纳米颗粒吸引了众多科研人员的关注。依据其结构特点,可以将基于树枝状聚合物的无机纳米颗粒大致分为以下三类:(1)树枝状聚合物包裹的无机纳米颗粒;(2)树枝状聚合物稳定的无机纳米颗粒;(3)树枝化基元稳定的无机纳米颗粒。本文侧重归纳并总结近五年基于树枝状聚合物的无机纳米颗粒的制备方法,以及其在催化、生物医用、检测领域的研究进展,并对其制备方法和应用发展进行了展望。     

聚酰胺-胺型树枝状大分子及其衍生物在基因传递中的应用

基因治疗通过基因载体将治病基因导入病患的特异细胞以治疗心血管、神经系统疾病和癌症等。寻找安全高效的非病毒基因载体一直是基因治疗以及生物材料领域中的前沿课题。聚酰胺-胺型(PAMAM)树枝状高分子作为一类三维的、结构高度有序的新型载体,由于具有安全性好、易于修饰、携带外源基因容量大等特点,已经引起了广泛的关注。但是另一方面,合成步骤相对繁琐、后期产物纯化困难以及转染效率相对较低等问题限制了这类载体的进一步发展。本文结合本课题组的研究情况,针对如何提高PAMAM的转染效率以及增强其基因传递的靶向性等相关问题,对近几年在PAMAM树枝状分子修饰改性方面所做的一些有意义的工作进行了综述,并对前景进行了展望。     

生物医用类环糊精/聚合物(准)聚轮烷

环糊精及其衍生物具有“内疏水、外亲水”的特殊分子结构,可与许多客体分子包结形成包合物。利用环糊精与聚合物的包结作用构建稳定、结构可控并具有广泛应用前景的生物医用材料是材料及医学界研究的焦点之一。本文介绍了环糊精基(准)聚轮烷的概念及其组装驱动力,同时围绕由环糊精和聚合物组装形成的(准)聚轮烷在生物医用方面的研究包括药物载体(如超分子凝胶、超分子胶束、超分子纳米囊泡、药物键合(准)聚轮烷、刺激响应型(准)聚轮烷等)、基因载体、多重识别与靶向、形状记忆材料及其它相关领域工作进展作一概述。     

生物还原敏感可降解聚合物纳米载体的构建与应用

生物可降解聚合物纳米载体具有较长的体内循环时间、能靶向并富集到肿瘤组织、降低毒副作用、增加药物利用率以及在体内可降解等优越性能,已成为实现肿瘤靶向治疗最有前景的载体系统之一。但是,临床试验结果表明,聚合物纳米药物的治疗效果与人们的预期相差甚远,其中一个重要原因是纳米药物在靶点处药物释放少且缓慢。因此,开发智能型纳米载体使其在到达靶点后即迅速释放包裹的药物成为近年的研究热点。肿瘤组织,尤其是肿瘤细胞内的谷胱甘肽(glutathione,GSH)浓度较高(2~10mM),大约是体液和细胞外基质的100~1000倍(2~10μM)。基于肿瘤独特的还原势能,人们构建了各种不同类型的还原敏感聚合物纳米载体,实现抗癌药物在肿瘤组织和肿瘤细胞内的快速高效释放。生物还原敏感聚合物纳米载体具有以下特点:(1)在生理条件下稳定;(2)对肿瘤细胞内还原环境响应快,触发药物快速释放;(3)无需任何外在刺激装置,简单方便。本文将结合我们课题组的工作介绍各种还原敏感可降解聚合物纳米载体的构建和应用,主要包括还原敏感生物可降解聚合物胶束、囊泡、纳米凝胶等。     

纳米阳离子多聚物在基因载体系统的应用

阳离子多聚物能与DNA通过静电吸附作用而自组装成纳米微粒,防止DNA被核酸酶降解.阳离子多聚物由于具备合成简便、储存稳定、基因荷载率高、靶向性强、免疫原性低等优点而被用作基因载体.阳离子多聚物按特性可分为两类：合成型和天然型.经典的人工合成型阳离子多聚物基因载体主要有：多聚乙烯亚胺、多聚左旋赖氨酸和树状大分子等;天然生物型阳离子多聚物基因载体主要有壳聚糖及其衍生物和明胶等.本文详细论述了各种阳离子聚合物用作基因载体的性能特点、自身缺陷、介导基因进入细胞的机理和靶向性策略,并对非病毒基因载体的发展作出展望.     

罗丹明B与基因共负载纳米粒子的制备与性能

药物/基因共负载的智能微载体的制备是肿瘤多元复合治疗的关键科学问题。本文以疏水性荧光染料罗丹明B为模型药物,采用聚乙烯亚胺－接枝－胆固醇两亲聚合物作为药物载体,成功制备了罗丹明与基因共负载的超分子组装体。通过组装条件的调控,获得了尺寸为150 nm、表面电位33 mV的球形纳米粒子,并依然具有很好的DNA缔合特性。细胞培养结果表明：表面正电荷的罗丹明与基因共负载纳米粒子很容易被细胞内吞,并能有效转染细胞,为高效安全的药物/基因共负载微载体的制备提供了切实可行的途径。 关键词 非病毒基因载体;超分子组装;药物/基因共负载     

金属配合物作为核酸释放的载体

基因治疗是指利用一种载体将健康的基因载入细胞替换致病的基因.由基因缺陷导致的人类疾病达1200多种,最合理的选择是采用基因替换的方法进行治疗.基因治疗的关键问题是解决"使用何种载体才能安全有效地将治疗基因载入靶细胞".非病毒基因载体主要是一些有机阳离子物种,一直受到极大重视;近年来,磷酸钙、纳米粒子和金属配合物释放核酸的功能也开始受到关注.本文总结了金属配合物作为非病毒基因载体使用的研究进展,希望由此理解配合物释放核酸的优势和不足之处.     

智能聚合物包覆的金纳米粒子*

本文综述了智能聚合物包覆的金纳米粒子的研究进展,重点介绍了智能聚合物包覆金纳米粒子的制备方法,包括原位合成法、配体置换法、表面引发聚合法和表面接枝聚合法等,以及智能聚合物包覆的金纳米粒子的智能响应类型,如温度敏感型、pH敏感型、pH/电解质双重敏感型、pH/温度双重敏感型、溶剂敏感型等。     

粒子-聚合物相互作用与粒子-粒子相互作用对聚合物基纳米复合物力学性能的影响

聚合物基纳米复合物(PNCs)具有比传统高分子材料更加优异的光学、力学、热力学等性能,广泛应用于各个工程领域.而纳米粒子(NPs)对材料性能提高的机理则是当前聚合物纳米复合物领域研究的重要问题,聚合物纳米复合体系相互作用的影响因素众多,至今尚未明确并完整建立复合体系相互作用与性能增强之间的关系.本文总结了近年来关于纳米粒子填充聚合物基体力学性能的研究,从粒子-聚合物相互作用和粒子-粒子相互作用角度阐述了聚合物纳米复合体系力学性能的增强机理,并根据体系中不同的结构关系分别总结了聚合物/未改性纳米粒子复合体系和聚合物/聚合物接枝纳米粒子复合体系中影响力学性能的因素.该部分内容具有重要的理论和实践意义,有助于构建复合体系微观结构与宏观性能之间的关系,进而对微观层面调控PNCs的力学性能提供指导.     

聚合物负载金属纳米粒子型核壳结构催化剂的研究

核壳结构聚合物负载型催化剂因其载体材料独特的结构、形貌和性质而具有优异的催化活性,成为了催化化学领域研究的热点。本文综述了聚合物负载金属纳米粒子型核壳结构催化剂,包括球形聚合物刷负载金属纳米粒子、聚合物中空微球负载金属纳米粒子、聚合物实心微球表面包覆金属纳米粒子等类型催化剂的制备及其相应的催化性能,强调了各类载体的组成和结构特点对催化活性及其稳定性的影响。最后总结了该类催化材料的优势和不足,并对其性能和应用进行了展望。     

基于环糊精构建的基因载体进展

安全有效的基因载体对于基因治疗有着重要的潜在价值。相对于病毒性基因载体,化学合成的载体具有低免疫原性,易于大规模生产和生产成本较低的特性,因而受到越来越多的关注,但是非病毒基因载体在转染效率和选择性方面有一定的限制性,当前的主要研究工作集中在这两方面。基于环糊精构建的基因载体,可以有效地提供基因载体的立体构象和功能性的选择性。作为FDA批准的生物材料,环糊精具有无毒和生物降解性,其不但可以保护基因,避免在体内降解,同时有助于通过细胞膜,进入细胞内达到基因转染的作用。环糊精具有大量可修饰的羟基基团,因此对环糊精修饰不但可以通过主客体作用构建超分子体系,并且可以作为多官能团核形成星状高分子,被广泛应用于制备低毒、可降解、靶向性和高效率的转基因载体。目前,环糊精修饰的非病毒正离子载体转移siRNA,已经成功进行了色素瘤的临床试验,取得了很好的治疗效果,表明了环糊精非病毒载体的巨大应用前景。本文对基于环糊精基因载体的最新研究进展进行了综述,详细介绍了基于环糊精的超分子自组装构建的聚轮烷型、侧链分子识别型的基因载体,以及基于环糊精多羟基构型而构建的星型聚合物基因载体和树枝状基因载体,并对环糊精基因载体的优越性和未来应用做了相应的介绍。     

具有可见光响应聚合物纳米粒子的制备及性能研究

利用可见光响应供体-受体Stenhouse加合物(DASAs)设计并制备了2种表面含有可见光响应单元的聚合物纳米粒子,并对纳米粒子的光响应性进行了研究.首先合成了修饰DASA分子的聚合物PGMD,研究结果表明PGMD可溶于与水互溶的有机溶剂(如DMSO)中并具有良好的光响应性,PGMD链段可在可见光刺激下响应为亲水状态.因此,含有PGMD链段的嵌段共聚物PCL-b-PGMD可在水中自组装形成胶束,并能与PCL-b-PEG在水中共组装形成复合壳层胶束,但PGMD链段在水中无法可逆响应为疏水状态.为获得具有可逆响应性的聚合物纳米粒子,利用硅烷偶联剂水解修饰的方法得到表面含有疏水三烯状态DASA分子与亲水PEG短链的复合壳层二氧化硅纳米粒子,实验结果表明复合壳层二氧化硅纳米粒子在水环境中有良好的分散稳定性,并且表面修饰的DASA分子仍具有良好的响应性.本研究为设计表面性质可调的响应性聚合物纳米粒子提供了新的设计思路.     

树枝状多孔二氧化硅纳米粒子的制备及其在先进载体中的应用

树枝状多孔二氧化硅纳米粒子具有中心辐射状孔道结构且孔道尺寸从粒子内部到粒子表面逐渐增加,是一种具有新颖结构的多孔材料。和传统的具有二维六方有序孔道结构的介孔二氧化硅粒子相比,这种粒子具有三维开放性的树枝状骨架结构,因而具有独特的结构优势,即高的孔渗透性和高的粒子内表面的可接触性,从而有利于物质（分子或纳米粒子）沿着中心辐射状的孔道进行输送,在树枝状粒子的内部负载或者与内部的活性位点发生反应。因此,这种粒子是一种很有前景的载体平台,可以用来构筑新型的吸附剂、纳米催化剂和基因药物的递送系统等。本综述首先介绍了一系列的合成方法和对树枝状骨架结构的调控策略,探讨了树枝状多孔结构对物理化学性能的影响,描述了其在催化、纳米生物医学、环境能源等领域的应用性能,并对树枝状多孔二氧化硅粒子的合成方向和应用前景进行了展望。     

刺激响应聚合物在金纳米粒子催化体系中的应用

刺激响应聚合物是近几年来研究的热点之一,这类聚合物能够感受外界刺激而发生响应,产生物理或化学性质的变化。金纳米粒子由于量子效应,具有良好的催化性质,因此有广阔的应用前景。但是在实际的应用中却常常面临易于团聚的问题,因此时常需要将其负载于载体之上。将刺激响应聚合物引入金纳米粒子催化体系之中,一方面可以发挥普通载体所能起到的分散作用,防止金纳米粒子团聚,另一方面也可实现可控催化,可以通过外界条件的改变来调控金纳米粒子的催化性能。本文综述了该体系近期的研究进展,从体系的构建方式、刺激响应类型等方面进行了论述,并对该体系的研究与应用进行了总结与展望。