基于点击化学制备PCL/PEG两亲性共网络聚合物以及不同支臂PLGA作为疫苗载体的初步研究

来源 :北京协和医学院中国医学科学院 北京协和医学院 中国医学科学院 清华大学医学部 | 被引量 : 0次 | 上传用户:new_youxi
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本论文的研究工作主要分为两部分:第一部分通过开环聚合反应与点击化学反应结合制备了聚已内酯/聚乙二醇(PCL/PEG)两亲性共网络聚合物,并初步探讨了其作为药物载体的应用;第二部分合成了不同支臂的聚乳酸羟基乙酸(PLGA),并以此材料为载体材料制备了载卵清蛋白(OVA)的纳米粒,研究了四种纳米粒的体外释放行为,为其作为疫苗载体提供了基础。主要的研究内容如下:第一部分:近年来,两亲性共网络聚合物(APCNs)由于其独特的结构引起人们的广泛关注。APCNs在结构上具有三个主要的特征:①亲水链段和疏水链段同时存在;②亲水和疏水链段之间通过共价键相连;③亲水和疏水链段处于双连续相的状态。APCNs特殊的结构使其广泛的应用在生物医学领域,例如药物递送载体,细胞培养支架,生物传感器,隐形眼镜等等。开环聚合是指具有环状结构的单体在某种引发剂作用下,将环打开形成线形聚合物的一类聚合反应,其反应条件温和,副反应少,通过控制单体与引发剂的比例可以调节聚合物的相对分子质量。“点击化学”中研究和应用最为成熟的是Cu(I)催化的端基炔和叠氮化物生成的1,4-二取代的1,2,3-三唑的Huisgen偶极环加成反应,反应条件温和,最终产物收率高,成为制备结构规整的聚合物网络的有效方法。因此我们采用开环聚合和点击化学结合的方式制备了以PCL和PEG为主体的结构规整的两亲性共网络聚合物。首先,以肌醇为引发剂,采用开环聚合(ROP)技术合成了一系列六臂星形聚已内酯(6-s-PCL)并对其末端进行炔基化修饰,得到6-s-PCL-C=CH。通过1H NMR和FT-IR确定了聚合物的结构;GPC结果证明合成的6-s-PCL分子量分布呈单分散;用叠氮钠修饰PEG4000得到N3-PEG-N3,1H NMR和FT-IR证明叠氮基成功取代了羟基。其次,将末端炔基化的6-s-PCL和N3-PEG-N3在DMF中进行点击化学反应,得到具有三维网络结构的两亲性共网络聚合物,并测定了该聚合物在不同溶剂中的溶胀度。通过扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、差示扫描量热仪(DSC)等仪器表征了APCNs的表面结构、内部结构以及热力学性能等性质。结果表明,APCNs表面呈多孔结构,亲水和疏水链段出现微观相分离。最后,评价了APCNs的体外降解性能及其生物相容性,并以紫杉醇(PTX)和阿霉素(DOX)作为疏水和亲水药物评价了APCNs的载药性能以及体外释放行为。体外降解实验表明,我们合成的PCL/PEGAPCNs降解速度慢:细胞毒性实验证明APCNs具有良好的生物相容性。PTX在APCNs(PCL100-PEG)、APCNs(PCL200-PEG)、 APCNs (PCL100-PEG)中的包封率分别为21.2%,24.3%,30.5%,载药量分别为0.36%,0.45%,0.66%;DOX在APCNs(PCL100-PEG)、APCNS,PCL200-PEG)、APCNs(PCL100-PEG)中的包封率分别为18.8%,13.8%,12.6%,载药量分别为0.13%,0.07%,0.10%。体外释放曲线表明PTX和DOX的累积释放量与PCL/PEG的比例有关,而释放速率与溶胀度有关,溶胀度越大释放速度越快。第二部分:近年来,PLGA因具有良好的生物相容性和生物降解性而成为疫苗载体的研究热点。PLGA将抗原包裹后可以有效地保持药物活性并能控制药物释放。目前,蛋白质、DNA等多种抗原已被包裹或吸附于PLGA纳米粒中用于疫苗载体的研究。然而,在之前的报道中大多是以线形PLGA为基础,对不同支臂PLGA纳米粒在疫苗载体中的应用却鲜有报道。本课题的主要研究内容如下:我们利用开环聚合法合成了线形PLGA(L-PLGA)、三臂星形PLGA(3s-PLGA)、四臂星形PLGA(4s-PLGA)以及六臂星形PLGA(6s-PLGA),并以这四种聚合物为载体制备了包载OVA的纳米粒,并对其进行一系列表征。结果表明,四种不同支臂的PLGA均具有良好的生物相容性;L-PLGA-OVANPs,3s-PLGA-OVA NPs, 4s-PLGA-OVA NPs和6s-PLGA-OVA NPs的粒径分别为319.5±22.2 nm,285.0±35.6nm,270.6±8.0 nm和282.1±32.1 nm,透射电镜图显示四种PLGA-OVA NPs均为球形;L-PLGA,3s-PLGA,4s-PLGA和6s-PLGA对OVA的包封率分别为19.0±2.4%,23.7±2.4%,27.8±1.1%和29.5±2.2%,其包封率随臂数的增加而增加;体外释放实验结果表明四种载OVA的纳米粒在释放中具有一定的突释效应,而释放速率表现为聚合物支臂越多,释放速率越慢。
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