pH敏感生物可降解PMAA2-b-PLA-b-PMAA2多嵌段共聚物的合成、自组装及药物释放研究

来源 :陕西师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:oolongge
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双亲性嵌段共聚物在生命科学、材料科学及药学等领域展现出优良性能而备受瞩目,具有刺激响应的双亲嵌段共聚物的合成及自组装胶束已成为聚合物胶束药物纳米载体研究的热点之一。尽管双亲嵌段共聚物胶束在增溶难溶性抗癌药物、缓控释给药、靶向给药领域已表现出巨大潜力,但同样存在一些亟待解决的问题,如在血液循环过程中的稳定性、生物降解性、具有环境依赖的靶向释药性仍不能满足生物医学应用的更高要求。两亲嵌段共聚物的结构形态对自组装及药物载体的性能有影响,因而非线型聚合物如星型、超支化及H型聚合物也引起研究者极大兴趣,尤其是H型两亲性嵌段共聚物,它具有空间对称结构,通过两对称的侧臂与主链两端连接,将性质不同的两种嵌段构筑起来,可望获得独特的自组装胶束物理化学性能。基于此,本工作选用具有良好生物相容性及生物可降解性的聚乳酸(PLA)为疏水链段,包含羧基的聚甲基丙烯酸(PMAA)为刺激响应链段制备了pH敏感的H型聚(甲基丙烯酸)2-聚乳酸-聚(甲基丙烯酸)2多嵌段共聚物((PMAA)2-b-PLA-b-(PMAA)2),并对该嵌段共聚物在水溶液中的自组装行为、对抗癌药物的负载及释放行为以及生物医用性能进行了研究。具体内容如下:1.H型多嵌段共聚物PMAA2-b-PLA-b-PMAA2的制备与表征采用Cl2-PLA-Cl2作为大分子引发剂,甲基丙烯酸叔丁酯(tBMA)为单体,按照[tBMA]/[Cl2-PLA-Cl2]的不同摩尔比例,通过原子转移自由基聚合的方法(ATRP)合成了一系列具有不同嵌段比和不同相对分子质量的(PtBMA)2-b-PLA-b-(PtBMA)2双亲多嵌段共聚物。接着,对制备的(PtBMA)2-b-PLA-b-(PtBMA)2多嵌段共聚物进行酸解反应得到pH敏感的(PMAA)2-b-PLA-b-(PMAA)2多嵌段共聚物。采用核磁共振氢谱法(1HNMR)?红外光谱法(FT-IR)及凝胶渗透色谱法(GPC)对合成的系列嵌段共聚物的化学结构、组成以及相对分子质量进行了表征。2.胶束化行为及物理化学性能测定采用透射电子显微镜(TEM)、动态光散射(DLS)及荧光分光光度计对合成的多嵌段共聚物在水溶液中的自组装胶束化行为进行了研究。测试结果表明,合成的多嵌段共聚物可在水溶液及不同生理环境下自组装形成具有规则的核-壳结构的球形胶束;其流体力学直径范围为139.5-196.5 nm,均小于200 nm。这种小尺寸的胶束对共聚物胶束作为药物控制释放载体的应用非常有意义。荧光分光光度计测得胶束的CAC值较小,随PMAA嵌段比例的增大,从19.7到32.5 mg L-1变化。较低的CAC值说明合成的多嵌段共聚物胶束即使在稀释的PBS溶液中也比较稳定。Zeta电位测试表明共聚物胶束带负电,这是由不同PBS溶液中羧基发生离子化导致。通过紫外-可见分光光度计(UV-vis)测得胶束的透光率随环境pH的变化发现,胶束透光率随pH值减小而降低;H型多嵌段共聚物胶束表现出pH敏感特性,其pH相转变点约为5.77。这些性质均与共聚物的组成和嵌段比例有关。3.药物包覆与释放研究选择疏水性抗癌药物10-羟基喜树碱(HCPT)和紫杉醇(PTX)作为模型药物进行药物包覆与释放行为研究。结果表明,药物包覆率受PMAA链长、共聚物组分以及药物结构影响,对HCPT和PTX的药物包覆率高达60.2和78.2%,高于其它线型两亲性嵌段共聚物的药物包覆率。紫杉醇的药物释放行为具有pH响应性。在pH为5.6-7.4的PBS缓冲溶液中的释放速率比在pH为1.4中更快,这对于将该聚合物胶束药物制剂应用于小肠癌的治疗非常重要。体外生物降解实验结果表明,胶束的降解速率随共聚物组成及外界环境变化而改变,pH=7.4时的降解速率远高于pH=1.4时的降解速率,这与紫杉醇药物释放速率具有pH响应一致性。另外,载药胶束经过35天储存后药物泄漏量极低,说明其稳定性良好。这些结果证明本工作制备的生物降解性pH敏PMAA2-b-PLA-b-PMAA2 H型多嵌段共聚物胶束可作为疏水性抗癌药物的靶向释放载体用于小肠癌的治疗。4.胶束药物制剂的生物医用性能研究通过MTT试验对pH敏感的多嵌段共聚物在不同pH环境下的细胞毒性进行评估。结果显示,空白胶束对L929鼠纤维母细胞毒性较低,说明制备的H型多嵌段共聚物胶束是无毒的。包覆有紫杉醇药物的聚合物胶束的细胞毒性受pH影响而变化。在pH=7.4时毒性较大,而在pH=1.4时毒性极低。这说明制备的共聚物胶束药物制剂可以有效杀死小肠部位癌细胞,同时不会对胃部正常细胞造成危害,表现出明显的靶向治疗作用。
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