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pH敏感PMAA-b-PEG-b-PMAA三嵌段共聚物的合成、自组装及药物释放研究

于伟  
【摘要】:双亲嵌段共聚物的合成与胶束化是当前国际上生物医用高分子科学前沿领域一个十分活跃的研究方向,涉及生命科学、材料科学、医药学及化学的多学科交叉领域,广泛用作药物控制释放、靶向给药及基因治疗的载体。特殊的核-壳纳米结构特征、低的临界胶束浓度、小的粒子尺寸(<200nm)以及由此而产生的聚合物胶束高的稳定性及体内长循环性对于聚合物胶束药物载体应用是非常重要的。另一方面,80%的肿瘤及炎症组织等的pH值低于7.2,而正常组织pH值一般为7.4。因此,制备pH敏感的聚合物胶束可以实现pH依赖的肿瘤靶向。该类胶束作为药物载体,可通过局部pH改变以达到药物控制释放的目的。因此,聚合物胶束药物载体不仅具有被动靶向,而且能够根据人体的生理环境变化同时实现主动和被动靶向给药,受到广泛关注。鉴于此,本论文围绕以下几个方面开展工作: 1.以Br-PEG-Br为大分子引发剂,不同[tBMA]/[Br-PEG-Br]摩尔比的甲基丙烯酸叔丁酯为单体,采用原子转移自由基聚合反应(ATRP)合成了一系列不同相对分子质量的PtBMA-b-PEG-b-PtBMA双亲三嵌段共聚物,并进一步经水(酸)解制得pH敏感的PMAA-b-PEG-b-PMAA三嵌段共聚物作为药物控制释放的载体。采用FT-IR、1HNMR及GPC分析确认了合成的系列嵌段共聚物的化学结构。 2.以芘为探针分子,采用荧光光谱法详细考察了PMAA-b-PEG-b-PMAA三嵌段共聚物在水溶液及不同pH缓冲溶液中的超分子自组装胶束行为;并结合紫外光谱法(UV-vis)、激光粒度仪(DLS)及透射电子显微镜(TEM)观察研究了系列嵌段共聚物胶束的形貌、尺寸、尺寸分布及临界胶束浓度(CMC)等重要的物理化学性质;并利用荧光强度变化及粒径变化测定揭示了聚合物胶束特有的pH响应敏感性能。结果表明,合成的三嵌段共聚物在浓度为500mg L-1的胶束水溶液中自组装为球形纳米粒子;胶束流体力学直径小于120nm、粒径分布较窄。临界胶束浓度随体系组成比及亲疏水链长度而变化。PMAA30-PEG45-PMAA30和PMAA25-PEG90-PMAA25样品低于34mg L-1的CMC值表明,三嵌段共聚物胶束即使在稀释的PBS溶液中也比较稳定。合成的嵌段聚合物胶束在pH=5.2处产生明显的相转变行为;在pH值范围是4.8<pH<7.4时,胶束可以形成稳定的核-壳纳米粒子;pH值高于7.4时,由于羧基的离子化导致核一壳胶束结构破坏。 3.通过MTT试验开展了体外细胞毒性试验以评估pH敏感的三嵌段共聚物的生物相容性,并选择泼尼松作为一种模型药物来评价合成的三嵌段共聚物胶束pH敏感的药物释放行为与释放动力学。实验结果表明:本论文中合成的三嵌段共聚物胶束对于L929细胞表现出低的细胞毒性。胶束可将约68%的疏水药物包覆其中,泼尼松在pH=7.4的缓冲溶液中具有快速的释放速率。在水溶液中药物释放偏离Fickian机理,而在pH=7.4的缓冲溶液中遵循Fickian机理。因此药物释放行为可以由胶束的结构变化以及环境的诱导扩散来调制。考虑到某些治疗目标(比如肿瘤、炎症和局部缺血部位)的pH值范围是5.7-7.8,因此,本论文合成的三嵌段共聚物胶束非常适合作为一种pH敏感的药物输送载体应用于特殊的药物释放领域。


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