新型温度敏感性双亲性嵌段共聚物的设计、合成、自组装行为及其在生物医学上应用的研究

摘要

两亲性嵌段共聚物同时含有亲水和疏水链段，其自组装形成的胶束，因独特的核-壳结构在纳米药物领域作为药物传递系统引起了人们的广泛关注。透析法是制备基于两亲性嵌段共聚物自组装胶束的最常用方法，然而透析法一方面需要使用有机溶剂，另一方面耗时，因此限制了其实际和在临床上的应用。双亲性嵌段共聚物不同于两亲性嵌段共聚物，其两段都是亲水的，因此在水溶液中是完全可溶的，如果双亲性嵌段共聚物其中一段是温度敏感性聚合物链段，则可以通过在水相中单纯改变环境温度完成聚合物的自组装，因此与两亲性嵌段共聚物通过透析的方法完成自组装相比，是一种更为绿色和快捷的方法。在本学位论文中，我们一方面通过首次设计和制备牙刷形双亲性嵌段共聚物，研究了聚合物的拓扑结构对其自组装行为的影响，另一方面我们将双亲性嵌段共聚物应用于设计和制备聚合物前药，通过比较研究阐明了药物分子的键合位点对聚合物前药性能的影响。具体研究内容及结果如下：
　　1.通过连续两步RAFT反应制备了基于分子量为300的寡聚聚乙二醇单体和异丙基丙烯酰胺单体的牙刷形双亲性嵌段共聚物P(NIPAAm)-b-P(OEGMA300)，通过UV-vis以及DLS考察了该双亲性嵌段共聚物的水溶液在不同温度下的相转变和组装行为，通过TEM和SEM观察了其组装体的形貌。同时还合成了P(NIPAAm)-b-P(HPMA)和P(NIPAAm)-b-P(OEGMA480)作为对照组，对比研究了其相转变和组装行为，以及形貌变化。研究发现，侧链悬挂的OEG刷与PNIPAAm的链缠结作用使得P(NIPAAm)133-b-P(OEGMA300)17在由25度升温至45度的过程中，具有从单聚体-囊泡、囊泡-胶束的两阶段转变。远端自由的PNIPAAm在升温过程中的链收缩主导单聚体-囊泡的转变，而近端受限的PNIPAAm的链段收缩主导囊泡-胶束的转变过程。由温度引起的两阶段的相转变行为也适用于基于分子量为480的寡聚聚乙二醇单体(OEGMA480)的牙刷形双亲性嵌段共聚物P(NIPAAm)-b-P(OEGMA480)。
　　2.通过连续RAFT聚合以及聚合后修饰的方法将抗癌药物阿霉素(DOX)通过pH响应的腙键分别键合在双亲性嵌段共聚物的亲水链段和温度敏感链段，制备得到了两种组成相近但药物键合位点不同的双亲性聚合物前药P(HPMA)-b-P(NIPAAm-st-(EGMA-DOX))和P(HPMA-st-(EGMA-DOX))-b-P(NIPAAm)。通过DLS测量两种聚合物前药溶液在升温条件下的粒径变化，发现在人体正常生理温度，两种聚合物前药胶束具有相似的粒径且均表现出较好的稳定性。分别在人体正常生理pH值(7.4)，肿瘤弱酸性环境(pH6.8)和细胞内内涵体和溶酶体的酸性条件下(pH5.0)，考察了两种聚合物前药的体外药物释放行为，发现将药物键合在胶束的亲水外壳可以显著促进药物从胶束中释放。采用MTT法考察了两种聚合物前药胶束在A549和MDA-MB-435细胞系中的体外细胞毒性，结果说明将药物键合在胶束的亲水外壳表现出更高的体外细胞毒性。

目录

声明

第一章 文献综述

1.1 前言

1.2 智能嵌段共聚物的研究进展

1.2.1 酶响应性嵌段共聚物

1.2.2 还原响应性嵌段共聚物

1.2.3 氧化还原响应性嵌段共聚物

1.2.4 pH响应性嵌段共聚物

1.2.5 温敏性嵌段共聚物

1.3 双亲性嵌段共聚物的研究进展

1.3.1 pH调节组装的双亲性嵌段共聚物

1.3.2 温度调节组装的双亲性嵌段共聚物

1.4 本学位论文选题指导思想

参考文献

第二章 牙刷形双亲性嵌段共聚物的两阶段转变行为研究

2.1 前言

2.2 实验部分

2.2.1 原料

2.2.2 仪器设备

2.2.3 聚合物P(OEGMA300)17的制备

2.2.4 聚合物P(NIPAAm)133-b-P(OEGMA300)17的制备

2.2.5 聚合物P(OEGMA480)9的制备

2.2.6 聚合物P(NIPAAm)133-b-P(OEGMA480)9 的制备

2.2.8 聚合物P(NIPAAm)129-b-P(HPMA)31的制备

2.2.9 聚合物的结构表征

2.2.10 聚合物的分子量测定

2.2.11 聚合物的相转变行为研究

2.2.12 聚合物的组装行为研究

2.3 结果与讨论

2.3.1 P(NIPAAm)133-b-P(OEGMA300)17的制备及表征

2.3.2 P(NIPAAm)133-b-P(OEGMA300)17的相转变行为及粒径变化

2.3.3 P(NIPAAm)133-b-P(OEGMA300)17的形貌观察

2.4 本章小结

参考文献

第三章 对比研究两种双亲性嵌段共聚物前药的性质以考察药物负载位点对其药物递送效率的影响

3.1 前言

3.2 实验部分

3.2.1 原料

3.2.2 仪器设备

3.2.3 聚合物P(HPMA)的制备

3.2.4 聚合物P(HPMA)-b-P(NIPAAm-st-EGMA)的制备

3.2.5 聚合物P(HPMA-st-EGMA)的制备

3.2.6 聚合物P(HPMA-st-EGMA)-b-P(NIPAAm)的制备

3.2.7 聚合物P(HPMA)-b-P(NIPPAm-st-(EGMA-hydrazide))的制备

3.2.8 聚合物前药P(HPMA)-b-P(NIPAAm-st-(EGMA-DOX))的制备

3.2.9 聚合物P(HPMA-st-(EGMA-hydrazide))-b-P(NIPPAm)的制备

3.2.10 聚合物前药P(HPMA-st-(EGMA-DOX))-b-P(NIPAAm)的制备

3.2.11 聚合物的结构表征

3.2.12 聚合物的分子量测定

3.2.13 聚合物的组装行为研究

3.2.14 聚合物前药胶束的Zeta电位的测定

3.2.15 聚合物前药的体外药物释放行为研究

3.2.16 体外细胞毒性的研究

3.2.17 聚合物前药的细胞内药物释放行为研究

3.2.18 溶血行为研究

3.3 结果与讨论

3.3.1 温敏性DHBCs前药的制备

3.3.2 温度引起的双亲性嵌段共聚物前药的组装行为

3.3.3 两种前药在不同温度下的紫外吸收

3.3.4 两种载药胶束的Zeta电位测定

3.3.5 溶血行为研究

3.3.6 两种载药胶束的药物负载位点的研究

3.3.7 两种载药胶束的细胞摄取行为研究

3.3.8 两种载药胶束的体外释药行为研究

3.3.9 两种载药胶束的体外细胞毒性研究

3.4 本章小结

参考文献

全文总结

攻读硕士学位期间已发表的文章

致谢