含糖聚合物纳米粒子的制备及其应用

【摘要】：糖分子是生物体能量的重要来源,是参与生命活动过程(例如细胞识别、细胞增殖、病原体感染、信号传递等)的重要生物信息分子。利用糖与蛋白特异性识别功能,可以提高药物靶向性,从而提高疾病治疗效率。由于单个糖分子与细胞作用力太弱,为了增强受体与配体间的作用力,我们利用化学合成的方法将含糖组分引入到聚合物分子链中,制备出侧链有许多糖基的含糖聚合物(glycopolymer)。纳米粒子(NPs)具有极大的比表面积,独特的光学、热力学、力学等性能,在生命科学方面具有极大的研究价值。含糖聚合物修饰的纳米粒子具有很好的生物活性,在生物医药方面具有巨大的潜在应用前景。我们的实验目标是设计合成不同功能的含糖聚合物,进而通过自组装或者与其它纳米粒子复合来制备功能性含糖聚合物纳米粒子,并研究它们与蛋白、细胞以及活体之间的相互作用。本论文具体研究如下:(1)含糖聚合物酞菁锌纳米粒子的制备及其抗癌性能研究本研究首先采用单电子转移引发的可逆加成-断裂链转移(SET-RAFT)活性自由基聚合制备多巴胺甲基丙烯酰胺(DMA)与甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEMA)的共聚物,再与酞菁锌(ZnPc)通过仿生自组装形成在水溶液中表面为正电性的酞菁锌纳米粒子,再通过2-(甲基丙烯酰胺基)葡萄糖(MAG)与甲基丙烯酸(MAA)的可逆加成-断裂链转移(RAFT)活性自由基聚合共聚制备水溶液中负电性的嵌段共聚物,通过静电自组装的方法合成具有光动力效应的含糖聚合物酞菁锌纳米粒子。实验表明所合成的含糖纳米粒子在水中形成约为130nm的球形纳米粒子,略显负电性,并且具有很好的血液稳定性。含糖纳米粒子本身对细胞无毒,在水溶液采用波长为520nm的近红外光激发时具有较强荧光,并且在光照下对肿瘤细胞具有很好的杀灭效果,并对活体肿瘤生长具有明显的抑制作用。(2)梯度含糖聚合物纳米粒子制备及其性能研究本研究将酶催化酯交换反应与RAFT聚合结合,通过一锅法合成两端为梯度结构的含糖聚合物。糖分子进一步脱保护后得到两亲性的含糖聚合物,在水中可自组装形成含糖聚合物纳米粒子。通过NMR,GPC,TEM等对所合成聚合物和纳米粒子进行表征,并研究不同结构的含糖聚合物与凝集素的识别能力。实验结果表明,采用一锅法技术成功合成了两端梯度的含糖聚合物,通过GPC和NMR对反应过程进行监控,发现这是一个可控聚合反应。同时我们采用分步合成法合成了无规与三嵌段(ABA)的两亲性含糖聚合物,以及一端为梯度的含糖聚合物。我们分别研究了所得到的两亲性含糖聚合物在水溶液中自组装行为,并研究其与凝集素识别能力,发现三嵌段的含糖聚合物纳米粒子识别能力最强,梯度聚合物次之,无规聚合物最差。