pH响应性聚合物胶束的制备、表征及对阿霉素的控制释放研究

以主链含腙键的聚乙二醇大分子(PEG-NH-N=CH-OH)为引发剂,通过开环聚合己内酯(ε-CL),制备了一种具有pH响应性的两亲性嵌段共聚物PEG-NH-N=CH-PCL.运用核磁共振(~1H NMR)、透射电镜(TEM)和动态光散射(DLS)等对聚合物的结构、胶束的形貌及粒径进行表征.结果表明,聚合物胶束呈规整球形且分布均匀,平均粒径约98nm,pH 5.0时胶束粒径显著增加.负载阿霉素(DOX)的聚合物胶束的载药量为16.4%,包封率为57.4%.体外释放研究表明,pH 5.0时药物释放速率比pH 7.4时快,48h后累计释放率达91.1%.因此,该pH响应性聚合物胶束作为抗癌药物载体具有潜在的应用价值.     

刺激响应性聚合物载药纳米胶束研究进展

刺激响应性聚合物纳米胶束是目前药物控制释放体系的研究热点之一,其原理是将疏水性药物以物理或化学方法包覆在具有核/壳结构的纳米微球中,通过环境刺激响应控制药物的包覆与释放,可增加疏水性药物溶解度、提高药物利用率、降低药物毒副作用,具有显著的研究价值和应用前景.本文中我们主要介绍了不同类型刺激响应性聚合物纳米胶束在药物控制释放体系的研究进展.     

pH敏感型mPEG-Hz-PLA聚合物纳米载药胶束的制备

以合成的含有腙键的聚乙二醇大分子(mPEG-Hz-OH)为引发剂,以丙交酯为单体引发开环聚合反应,并通过调整投料比,制备出3种不同分子量的含腙键的生物可降解嵌段聚合物(mPEG-Hz-PLA).将腙键引入到聚合物的骨架中,以此构建聚合物胶束并作为pH敏感型纳米药物载体.制备的pH敏感型胶束的CMC值等于或低于5.46×10-4 mg/m L,DLS和TEM显示粒径均小于100 nm,且粒径分布均匀.非pH敏感型胶束在不同pH下的粒径变化不明显,而pH敏感型胶束在酸性环境下(pH=4.0和pH=5.0)胶束粒径出现了明显变化.以阿霉素为模型药物制备了pH敏感型载药胶束,其粒径比空白胶束大(100~200 nm),且粒径分布均匀.药物释放实验表明pH敏感型载药胶束随着释放介质pH降低累积释药量增高.MTT实验表明空白胶束对HeLa细胞和RAW264.7细胞几乎没有抑制作用,而载阿霉素的胶束对2种细胞的抑制作用都随着剂量的增大和时间的延长而增强.     

药物包载对两亲嵌段共聚物胶束形态的影响

以聚(ε-己内酯-b-L-丙交酯)/聚乙二醇单甲醚(P(CL-b-LLA)-b-mPEG)和聚(ε-己内酯-b-D,L-丙交酯)/聚乙二醇单甲醚(P(CL-b-DLLA)-b-mPEG)两种两亲嵌段共聚物为载体,选择了物理状态完全不同、而疏水性相近的吲哚美辛和维生素E为模型药物,研究了药物包载对高分子胶束形态的影响.发现两种药物在高分子胶束内部的增溶均会导致胶束形态发生显著改变,变化行为与胶束内核的结晶性和药物疏水性有关.另外,还研究了两种嵌段共聚物的载药性能,发现非结晶性疏水内核共聚物的药物包载率明显大于可结晶疏水内核的共聚物.     

温度响应性单分子聚合物胶束

单分子聚合物胶束和传统的胶束一样具有核-壳结构,因其结构固定并具有良好的热力学稳定性而越来越受到研究者的关注。当这类胶束的核层或者壳层含有温敏性高分子的时候就可以形成具有温度响应性的单分子聚合物胶束。近年来,人们在温敏性的单分子聚合物胶束的合成与性能研究方面做了大量的工作。本文概述了具有温度响应行为的单分子聚合物胶束的类型、制备方法以及应用等方面取得的新进展,同时结合本实验室的工作,总结了基于超支化大分子的温敏性单分子聚合物胶束的相转变行为研究,并对这类胶束体系的发展进行了展望。     

pH响应壳聚糖衍生物的合成与自组装

以甲烷磺酸为反应溶剂,将己酰氯接枝到壳聚糖(CS)侧基上,得到可溶于常见有机溶剂的己酰化壳聚糖(HC);亲水性聚乙二醇单甲醚(mPEG)通过活泼酯法接枝到HC上,最终获得两亲性壳聚糖衍生物PEG-g-HC。用红外光谱(FT-IR)、核磁共振(1H-NMR)与紫外-可见光谱(UV-Vis)表征产物结构,用动态光散射、透射电镜与荧光光谱等方法研究了PEG-g-HC的自组装行为。结果表明:通过改变己酰氯与CS的投料比可调节HC的取代度;随着HC中己酰基取代度增大,HC在水介质中溶解的临界pH随之降低;PEG-g-HC可自组装为球形胶束,通过改变HC中己酰基的取代度可调控其pH响应行为。     

PH/温度响应的两亲性嵌段共聚物的研究

刺激响应性两亲性嵌段共聚物由于具有多种潜在的用途而引起广泛关注。其中,pH和温度响应的嵌段共聚物被认为是较易获得并对外界环境刺激响应较敏感的一类聚合物。本文综述了利用各种可控/活性聚合方法制备不同结构刺激响应性的两亲性嵌段共聚物研究的最新进展,重点介绍聚（甲基）丙烯酸及其酯类与聚环氧乙烷(PEO)和聚环氧丙烷(PPO)类结构的两亲性嵌段共聚物的合成以及它们在水溶液中对pH值和温度变化的响应性。     

两亲性嵌段共聚物复合胶束在高强聚焦超声下的释放响应行为

采用共溶剂法制备了聚氧乙烯-b-聚(芘甲基丙烯酸甲酯)两亲性嵌段共聚物胶束(ACM)和由ACM包覆疏水染料尼罗红的复合胶束(ACM-N).采用IR,扫描电镜(SEM),动态光散射仪(DLS)监测ACM-N中尼罗红在高强聚焦超声辐射下的释放响应行为.监测结果表明,超声辐射使共聚物的大部分酯键断裂,由两亲性变为单亲水性,胶束结构被破坏.     

多响应性聚肽共混胶束的药物控释性能

合成了聚(L-谷氨酸)-b-聚氧化丙烯-b-聚(L-谷氨酸)(PLGA-b-PPO-b-PLGA)三嵌段聚肽共聚物.通过透射电镜、激光光散射与核磁共振等方法研究了其与聚乙二醇-6-聚氧化丙烯(PEG-b-PPO)两嵌段共聚物共混体系的自组装行为,使用紫外分光光度计探讨了负载阿霉素的共混聚集体在不同环境下的释药行为.结果表明:该体系形成了以PPO为内核,PLGA和PEG为壳的共混胶束,该共混胶束的释药行为不仅具有pH和温度的响应性,并且对共混胶束的组分具有依赖性.     

pH响应性超支化星形共聚物的合成及基因转染研究

通过两步ATRP制备了两亲性p H响应性超支化星形共聚物HP(DMAESP-co-BS2MOE)-(POEGMA)n.首先,以2-(2'-溴异丙酰氧基)乙基2″-甲基丙烯酰氧基乙基二硫化物(BS2MOE)为自引发单体,与甲基丙烯酰氧基-3-硫代己酸二甲氨基乙酯(DMAESP)共聚,得到超支化共聚物HP(DMAESP-coBS2MOE).然后以HP(DMAESP-co-BS2MOE)作为大分子引发剂引发甲基丙烯酸寡聚乙二醇酯(OEGMA)的聚合,得到超支化星形共聚物HP(DMAESP-co-BS2MOE)(POEGMA)n.在DMAESP中,叔胺基团和甲基丙烯酸酯基团通过酸敏感的β-硫丙酯键连接,由于该键在酸性条件下能够缓慢水解,形成羧基末端,最终得到的聚合物具有p H响应性.同时,由于BS2MOE中含有二硫键,能够被细胞中的谷胱甘肽还原,该聚合物同时具有氧化还原响应性.HP(DMAESP-co-BS2MOE)(POEGMA)n在水中能够自组装成以HP(DMAESP-co-BS2MOE)为核,以POEGMA为壳的纳米级胶束,并能负载DNA,可作为基因转染的载体.     

Thermo/pH Dual Responsive Mixed‐Shell Polymeric Micelles Based on the Complementary Multiple Hydrogen Bonds for Drug Delivery

Thermo/pH dual responsive mixed‐shell polymeric micelles based on multiple hydrogen bonding were prepared by self‐assembly of diaminotriazine‐terminated poly(?‐caprolactone) (DAT‐PCL), uracil‐terminated methoxy poly(ethylene glycol) (MPEG‐U), and uracil‐terminated poly(N‐vinylcaprolactam) (PNVCL‐U) at room temperature. PCL acted as the core and MPEG/PNVCL as the mixed shell. Increasing the temperature, PNVCL collapsed and enclosed the PCL core, while MPEG penetrated through the PNVCL shell, thereby leading to the formation of MPEG channels on the micelles surface. The low cytotoxicity of the mixed micelles was confirmed by an MTT assay against BGC‐823 cells. Studies on the in vitro drug release showed that a much faster release rate was observed at pH 5.0 compared to physiological pH, owing to the dissociation of hydrogen bonds. Therefore, the mixed‐shell polymeric micelles would be very promising candidates in drug delivery systems.     

Dual Responsive Block Copolymer Micelles Functionalized by NIPAM and Azobenzene

A novel amphiphilic diblock copolymer composed of a hydrophilic poly(ethylene oxide) block and a hydrophobic block copolymerized by azobenzene‐containing methacrylate and N‐isopropylacrylamide was synthesized using ATRP. The polymer micelles showed dual responsiveness to heat and light. The size of the micelles was dependent on temperature and the encapsulated substance in the hydrophobic cores was released during heating and cooling processes. The hydrophobicity of the micellar cores appeared as a reversible change in response to light with neither disruption of the micelles nor leakage of the encapsulated substance while H‐aggregation of the azobenzene moieties was detected.

     

聚合物胶束作为药物载体的研究进展

聚合物胶束作为药物载体具有其独特的优势。本文综述了形成聚合物胶束的两亲性共聚物的组成、聚合物胶束的形成、形态以及近些年来作为药物载体的研究进展。     

Chitosan‐Based Thermo/pH Double Sensitive Hydrogel for Controlled Drug Delivery

A series of thermo/pH sensitive N‐succinyl hydroxybutyl chitosan (NSHBC) hydrogels with different substitution degrees of succinyl are prepared for drug delivery. Rheology analysis shows that the gelation temperature of NSHBC hydrogels is 3.8 °C higher than that of hydroxybutyl chitosan (HBC) hydrogels. A model drug bovine serum albumin (BSA) is successfully loaded and released. NSHBC hydrogels show excellent pH sensitivity drug release behaviors. After incubation for 24 h, 93.7% of BSA is released from NSHBC hydrogels in phosphate buffer saline (PBS) (pH 7.4), which is significantly greater than that of 24.6% at pH 3.0. In contrast, the release rate of BSA from HBC is about 70.0% at pH 3.0 and 7.4. Thus, these novel hydrogels have the prominent merits of high adaptability to soluble drugs and pH sensitivity triggered release, indicating that NSHBC hydrogels have promising applications in oral drug delivery.     

Thermal and pH Dual Responsive Copolymer and Silver Nanoparticle Composite for Catalytic Application

N‐Isopropylacrylamide and vinyl imidazole copolymer, P(NIPAM‐co‐VI), was synthesized by free radical emulsion polymerization. Then, the copolymer and silver nanoparticle composite, P(NIPAM‐co‐VI)‐Ag, was prepared by in situ reduction of AgNO₃ with NaBH₄. Due to the coexistence of thermal‐responsive PNIPAM and pH‐responsive PVI, P(NIPAM‐co‐VI) and P(NIPAM‐co‐VI)‐Ag exhibited both thermal and pH responsibility, their size would change while altering the temperature or pH of the circumvent. Their thermal and pH dual responsive properties were studied by dynamic light scattering (DLS). P(NIPAM‐co‐VI)‐Ag could be stably dispersed in water at a pH range from 3.0 to 9.3, which is favorable to use P(NIPAM‐co‐VI)‐Ag as a catalyst in the reduction reaction of p‐nitrophenol. The reaction rate constant (k_app) increased with the decrease of pH or the increase of VI content in the copolymer.     

pH和还原双重敏感性超支化纳米胶束的制备及其释药性能

将聚乙二醇二缩水甘油醚(PEGDGE)与胱胺(Cys)置于水溶液中,通过亲核开环反应制备出超支化聚合物,并自组装形成多核-壳结构的纳米胶束,再通过甲氨蝶呤(MTX)与纳米胶束间的疏水作用制备出载药胶束。用FT-IR、~1H-NMR、DLS、SEM等方法对聚合物结构和胶束粒径与形貌进行表征,采用噻唑蓝(MTT)法测试纳米胶束和载药胶束的细胞毒性。结果表明:聚合物经过透析纯化后自组装形成纳米胶束,其粒径约为100nm,呈均一球形;载药胶束对MTX的载药率为10.32%;当载药胶束处于模拟肿瘤环境中时,酸性和还原性条件可刺激药物释放。细胞毒性实验表明,纳米胶束具有优良的生物相容性;载药胶束具有较强的抗肿瘤活性。     

不同内核结构PEG-b-PCL胶束的制备及其载药性能的研究

以聚乙二醇单甲醚作大分子引发剂,异辛酸亚锡作催化剂,将不同比例的ε-己内酯(CL)与4-甲基-ε-己内酯(MCL)单体开环共聚,并通过控制CL和MCL的投料比以及投料方式,得到了疏水链段上CL和MCL不同比例和分布的4组聚合物.核磁和凝胶渗透色谱法表征了聚合物的结构,示差扫描量热法,广角X射线衍射和红外光谱表征了聚合物的结晶性.采用透析的方法,制备了4种聚合物的纳米胶束,以及载药(阿霉素DOX)胶束,并研究了胶束的自组装行为以及对阿霉素的包裹和释放情况.结果表明MCL单体的引入降低了聚合物的结晶性,提高了对DOX的载药量,加快了DOX的释放.通过激光共聚焦显微镜和流式细胞仪研究了Hep G2肝癌细胞对不同内核结构载药胶束的内吞情况,并用MTT法考察了胶束对细胞的毒害作用,细胞实验发现,Hep G2细胞对载DOX胶束的内吞以及载DOX胶束对细胞的杀伤能力和胶束内核的结构相关.     

磁场-温度双重响应性复合微球的制备与表征

采用部分还原共沉淀法制备了尺寸约为10 nm的Fe₃O₄磁性纳米粒子, 并用油酸对其进行表面改性, 通过无皂乳液聚合的方法将Fe₃O₄与温敏性N-异丙基丙烯酰胺-丙烯酰胺共聚物(PNIPAAm-co-Am)复合, 获得了具有磁场和温度双重响应的复合微球. 采用TEM, FTIR和XRD等方法研究了复合微球的结构与形貌, 分别采用动态激光光散射(DLS)和振动样品磁强计(VSM)表征了复合微球的温度响应性和磁场响应性. 结果表明, 所制备的Fe₃O₄/(PNIPAAm-co-Am)复合微球具有核壳结构, 尺寸约为100 nm, 该微球具有良好的磁响应性和温度响应性, 其最低临界溶解温度(LCST)约为40 ℃.     

双重敏感的磺酸甜菜碱-姜黄素药物载体的合成和表征

合成了聚姜黄素-二硫键-聚甲基丙烯酸二乙胺基乙酯-聚磺酸甜菜碱(Cur-DA-ss-PDEA-PS,或简写为Cur-ss-PDEA-PS),采用核磁、红外对聚合物结构进行了表征,用示差扫描量热法测试了聚合物热性能.用溶剂挥发法制备聚合物胶束,形成了聚磺酸甜菜碱为亲水壳层、聚姜黄素为疏水核、二硫键作为还原敏感基团和聚甲基丙烯酸二乙氨基乙酯为p H敏感基团的胶束.用荧光分光光度计测定了临界胶束浓度,动态光散射以及扫描电镜对胶束结构及性质进行了表征.结果显示,胶束稳定性良好,粒径分布较窄,且具有p H敏感性和还原敏感性.胶束载药量及包封率测试结果显示,相比于聚己内酯为内核的聚合物胶束,聚姜黄素的引入提高了胶束对药物的封装效果.