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两亲分子通过超分子相互作用而自发形成有序聚集结构的过程,是创造新物质和产生新功能的重要手段。如何调控组装过程和聚集态结构是这一研究领域的关键问题。本论文研究两亲性接枝聚合物与药物分子间组装行为和结构演变,并利用动态共价键使组装体系具有对生理环境范围内pH改变的响应性。本论文工作的结果将为发展新的响应性药物输送体系和研究药物分子与生物活性高分子间相互作用提供基础。论文的主要研究结果如下:
(1)聚赖氨酸-胆酸接枝共聚物(PLL-CA)与pH敏感聚乙二醇-抗癌药物键合物(PEG-DOX)共组装。水溶液中,上述两聚合物单独存在时形成胶束结构,共组装形成聚合物囊泡,且囊泡的渗透性可通过改变PLL-CA/PEG-DOX比例或PLL-CA接枝率进行调控。由于PEG-DOX包含pH响应动态共价键(苯甲酰亚胺键)使得共组装囊泡在微酸性pH值(6.8)的环境中较生理pH值(7.4)紧密,且与细胞膜的相互作用更强;而当pH值继续下降至5.0时,囊泡结构瓦解。
(2) DOX在磷酸缓冲液中因多价阴离子(磷酸根)的桥连作用形成纤维结构。PLL可与DOX形成复合体系,但不改变DOX的聚集态结构(即纤维状聚集体)。然而,PLL-CA的加入则可使PLL-CA/DOX复合体系具有不同于DOX本身和PLL/DOX的共组装结构,表现为具有二级结构的螺旋状纺锤形聚集体。这为研究小分子药物与聚氨基酸类高分子的弱相互作用提供了模型。
(3)以苯甲酰亚胺键作为连接键,设计合成了一系列不同结构的聚乙二醇-阿霉素键合物(PEG2000-DOX,DOX-PEG2000-DOX和DOX-PEG4600-DOX)。键合物在水中能够自组装形成纳米尺寸的球形或纺锤形胶束,并可进一步负载疏水类药物。细胞内吞结果显示,在作用的初期阶段(5 h),键合物能有效地避开耐药细胞的泵出机制。这种高分子/药物键合物的制备方法的优点不仅在于其可在细胞内涵体内水解释放药物,而是在于苯甲酰亚胺动态化学键特性可以保证释放药物的化学结构不被改变,从而不影响其生物利用度。