含環(huán)糊精聚合物體系的構(gòu)建及其生物應(yīng)用研究.pdf

1、環(huán)糊精（CD）是由6~8個吡喃葡萄糖單元通過α-1,4糖苷鍵鏈接起來的環(huán)狀分子，呈兩端開口的中空桶狀立體結(jié)構(gòu)，具有腔內(nèi)疏水、腔外親水的兩親性特點(diǎn)，可以通過主客體相互作用包結(jié)多種客體分子，形成環(huán)糊精復(fù)合物。與此同時，環(huán)糊精分子含有多個反應(yīng)活性不同的羥基，可以通過改性修飾制備新型環(huán)糊精化合物。由于具有較低的生物毒性和較好的生物安全性，近年來環(huán)糊精在藥物控制釋放、非病毒基因載體、食品添加劑、化妝品等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。將環(huán)糊精通過非共價或共價方

2、式引入聚合物中，可獲得兼具環(huán)糊精和聚合物性能優(yōu)勢的含環(huán)糊精聚合物體系。本文利用主客體相互作用、邁克爾加成聚合等方法制備了一系列含環(huán)糊精聚合物體系，并對其作為藥物或基因載體的生物應(yīng)用進(jìn)行了評估。具體研究內(nèi)容和主要結(jié)論如下：
　　1.環(huán)糊精/聚丙烯酸/聚乙二醇三元復(fù)合物的制備、表征及其作為藥物載體的評估
　　聚丙烯酸（PAA）和聚乙二醇（PEG）通過氫鍵作用可以形成聚合物復(fù)合物，在其稀溶液中加入不同量的β-環(huán)糊精（β-CD），得

3、到了一系列具有不同粒子尺寸的三元復(fù)合物溶液。β-環(huán)糊精的含量越高，納米粒子的尺寸越小。用動態(tài)光散射、透射電子顯微鏡、核磁共振擴(kuò)散技術(shù)、固體核磁共振以及紅外光譜技術(shù)對上述體系進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征，證實(shí)了體系中存在主客作用和氫鍵作用的相互競爭，導(dǎo)致粒子尺寸隨β-環(huán)糊精含量發(fā)生變化。3-(4,5-二甲基噻唑-2)-2,5-二苯基四氮唑溴鹽（MTT）方法測試細(xì)胞毒性的結(jié)果表明，β-CD/PAA/PEG三元復(fù)合物具有較低的細(xì)胞毒性。流式細(xì)胞儀和激光共聚

4、焦顯微鏡分析顯示，裝載抗癌藥物阿霉素（DOX）的β-CD/PAA/PEG三元復(fù)合物能夠高效地被細(xì)胞攝入，MTT藥效測試結(jié)果表明其對人宮頸癌細(xì)胞（Hela細(xì)胞）的生長有一定的抑制效果。因此，β-CD/PAA/PEG三元復(fù)合物可能成為一類有前景的藥物載體材料。
　　2.環(huán)糊精/超支化多臂星型聚合物刷超分子水凝膠的制備和載藥性能研究
　　以超支化雙硫酯為鏈轉(zhuǎn)移劑、偶氮二異丁腈（AIBN）為引發(fā)劑，進(jìn)行甲基丙烯酸聚乙二醇酯（PEGM

5、A）的可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移（RAFT）聚合，合成了超支化多臂星型聚合物刷。利用超支化多臂星型聚合物刷上的聚乙二醇鏈段和α-環(huán)糊精之間的包結(jié)作用制備了一種具有溫度響應(yīng)性的超分子水凝膠。用紅外光譜、核磁共振和廣角X射線衍射等方法對水凝膠的結(jié)構(gòu)和成膠機(jī)理進(jìn)行了研究，并通過MTT方法對其細(xì)胞毒性進(jìn)行了評估。采用這種超分子水凝膠負(fù)載了抗癌藥物DOX，載藥釋放研究結(jié)果表明，DOX藥物釋放時間可持續(xù)數(shù)十天。這些性能證明環(huán)糊精/超支化多臂星型聚合物刷超

6、分子水凝膠可作為一種潛在的可注射藥物釋放體系應(yīng)用到癌癥治療領(lǐng)域。
　　3.含環(huán)糊精超支化聚酰胺胺的合成及其基因輸送體系的構(gòu)建
　　通過邁克爾加成聚合，以N, N'-亞甲基雙丙烯酰胺、1-（2-胺乙基）哌嗪和單胺基修飾的β-環(huán)糊精為單體，在水中一步合成制備得到了含環(huán)糊精超支化聚酰胺胺。采用核磁共振、紅外光譜、凝膠滲透色譜、酸堿滴定、瓊脂糖凝膠電泳等技術(shù)，對所得聚合產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了詳細(xì)表征。結(jié)果表明，通過調(diào)節(jié)投料比得到了一

7、系列具有不同環(huán)糊精含量的超支化聚合物，其支化度在0.30~0.34，數(shù)均分子量為9,500~14,000。用MTT方法評價了含環(huán)糊精超支化聚酰胺胺的細(xì)胞毒性，結(jié)果顯示環(huán)糊精含量的增加有助于降低材料的毒性。含環(huán)糊精超支化聚酰胺胺具有良好的質(zhì)子緩沖能力，能夠有效壓縮質(zhì)粒DNA，在無血清和有血清條件下均能進(jìn)行高效基因轉(zhuǎn)染，環(huán)糊精的含量對基因轉(zhuǎn)染效率影響不明顯。
　　4.含環(huán)糊精超支化聚酰胺胺的熒光性能及基因轉(zhuǎn)染過程示蹤
　　利用熒

8、光光譜技術(shù)系統(tǒng)表征了含環(huán)糊精超支化聚酰胺胺的熒光性能。結(jié)果表明此類聚合物具有很寬的熒光發(fā)射譜，幾乎覆蓋整個可見光區(qū)。聚合物的熒光強(qiáng)度與溫度和pH相關(guān)。更為重要的是，隨著環(huán)糊精含量的增加，聚合物的熒光強(qiáng)度大為增強(qiáng)，熒光壽命和量子產(chǎn)率也略有增大。示差掃描量熱分析結(jié)果顯示，隨著環(huán)糊精含量的增加，聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度升高，這可能是大體積的β-環(huán)糊精使得聚合物變得更加剛性所致。利用含環(huán)糊精超支化聚酰胺胺的熒光性能，無需添加熒光標(biāo)記物，用流式細(xì)胞