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葡萄糖响应性体系可被应用于人体血糖检测和糖尿病治疗药物的可控性释放,随着技术的发展,体系的精确控制越来越为大家所关注。为了达到准确的控制,首先需要体系在人体生理pH7.4下,能够对对葡萄糖做出响应;其次,体系在人体生理pH的响应要足够敏感,与人体血糖水平相适应。针对苯硼酸pKa约为8~9,氨基苯硼酸pKa约为8.2,远高于人体生理pH值和苯硼酸体系糖敏感性低的问题。利用苯硼酸与糖单元形成环酯的交联作用,以接枝苯硼酸的聚合物PEG-b-(PAA-co-AAPBA)和糖聚合物PAA-co-PAGA,制备了在人体生理pH7.4下具有极高葡萄糖敏感度的复合胶束体系。复合胶束的这种良好特性来源于苯硼酸与糖单元所形成环酯的较低pKa和羧基诱导苯硼酸形成四配位降低苯硼酸表观pKa的双重作用。
通过苯硼酸后修饰,制备了PEG114-b-(PAA0.77-co-PAAPBA0.23)120(PEG-A-PBA-1)、PEG114-b-(PAA0.39-co-PAAPBA0.61)120(PEG-A-PBA-2)和PEG114-b-(PAA0.16-co-PAAPBA0.84)120(PEG-A-PBA-3)三种聚合物和相应的单胶束。发现随着苯硼酸修饰度的提高,PEG-b-(PAA-co-PAAPBA)单胶束在特定pH中的稳定性升高,糖敏感性降低;同时,随着pH的升高,PEG-b-(PAA-co-PAAPBA)单胶束的葡萄糖敏感性增强。进一步研究发现,PEG-A-PBA-M2单胶束对糖的敏感性顺序为果糖>半乳糖>葡萄糖。
基于PEG114-b-(PAA0.39-co-PAAPBA0.61)120/PAA14-co-PAGA35的复合体系,制备了组成不同的复合胶束体系,CM-0.75、CM-1、CM-1.5、CM-2.5和CM-4.5。通过光散射和荧光的表征发现,复合胶束的葡萄糖敏感性可以通过改变糖聚合物的比例来简单调节;同时,通过调节可以得到在生理pH7.4、略高于人体血糖浓度即2 mg/mL时,具有良好葡萄糖敏感性的复合胶束CM-0.75。MTT、细胞毒性实验表明聚合物PEG-A-PBA-2有很高的细胞毒性,糖聚合物PAA14-co-PAGA35有最好的生物相容性,而复合核胶束CM-1.5能够有效降低胶束中苯硼酸修饰物PEG-A-PBA-2的细胞毒性。