一种温度和氧化剂双重刺激响应性纳米聚集体制备方法和应用，本发明专利技术公开了通过利用β-环糊精(β-CD)与二茂铁(Fc)的氧化还原包合原理及聚合物聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)的温敏性质，将末端含有β-CD主体基团的PNIPAM-β-CD与另一种为末端修饰Fc客体基团的亲水性聚乙二醇(mPEG-Fc)在水溶液中通过主-客体识别的非共价键作用相连，形成超分子复合物mPEG-Fc/PNIPAM-β-CD。在温度高于PNIPAM的LCST时，该大分子加合物可进一步在水中聚集为胶束结构。通过调整溶液的温度及氧化剂的加入，可以实现胶束的形成与瓦解。细胞毒性评价实验发现，该超分子复合物具有很好的生物相容性。包裹抗癌药物多柔比星的超分子胶束具有很好的抑制A549肿瘤细胞生长的作用。本发明专利技术具有制备方法简单、环保、经济，在生物医药领域具备较大的应用价值。
【技术实现步骤摘要】
一种温度和氧化剂双重刺激响应性纳米聚集体制备方法和应用
本专利技术属于纳米
，涉及一种温度和氧化剂双重刺激响应性纳米聚集体制备方法和应用。
技术介绍
刺激响应性聚合物胶束可以对诸如pH、温度、光照、氧化剂、酶以及超声辐照等外界的环境的刺激做出反馈性相应(KangY,GuoK,LiB-J,ZhangS.ChemicalCommunications2014；50:11083-92.)，已被广泛应用于药物载体(HuJ,LiuS.Macromolecules2010；43:8315-30.)、传感器(NunesSP,BehzadAR,HooghanB,SougratR,KarunakaranM,PradeepN,VainioU,PeinemannKV.ACSNano2011；5:3516-22.)、纳米器械(FengD,LvY,WuZ,DouY,HanL,SunZ,XiaY,ZhengG,ZhaoD.JournaloftheAmericanChemicalSociety2011；133:15148-56.)等诸多领域。但是，传统的刺激响应性聚合物具有响应性单一，不能实时调控等缺陷，限制了其进一步的发展与应用。同时，单一的刺激响应性已经不能满足越来越为精细而复杂的体系研究。近些年来，设计和制备具有双/多重刺激响应性的聚合物体系已经受到越来越多研究者们的青睐。制备多重刺激响应性胶束的最常用的方法是在两亲性的嵌段共聚物中同时引入两种或者两种以上具有不同的响应特性的化学键。譬如，Thayumanavan等将酸敏感的缩醛化丙烯酸羟乙酯与温敏性聚合物N-异丙基丙烯酰胺(NIPAMm)通过一个谷胱甘肽敏感的二硫键链接，得到具有三重刺激响应性的前段聚合物分子(KlaikherdA,NagamaniC,ThayumanavanS.JournaloftheAmericanChemicalSociety2009；131:4830-8.)，并成功将其应用到了药物释放研究。赵越课题组成功制备了具有氧化还原敏感特性和光敏感特性的双重刺激响应性嵌段共聚物(XuanJ,HanD,XiaH,ZhaoY.Langmuir2013；30:410-7.)，该共聚物分子可以在水溶液中自组装形成纳米尺寸的胶束结构，并可以实现药物的包裹与响应性精确释放。传统的刺激响应性聚合物都是通过一系列化学反应将环境敏感性的共价化学键(如亚胺键、腙键、二硫键等)引入聚合物链段，但是却存在制备繁琐、纯化困难、分子量不易控制、成本昂贵等诸多缺陷(PollinoJM,WeckM.ChemicalSocietyReviews2005；34:193-207；ChenG,JiangM.ChemicalSocietyReviews2011；40:2254-66.)。因此，如何简单高效地制备刺激响应性聚合物是摆在化学家面前亟待解决的难题。近些年来，利用分子之间的主-客体识别的非共价键作用代替传统的共价键来构筑响应性聚合物已经引起了广泛的关注。由于主-客体识别作用的刺激响应可逆性，可以对诸如光照、温度、氧化剂做出可逆性的反馈，与传统的刺激响应性聚合物的制备方法相比，利用非共价键的主-客体识别作用来制备刺激响应性聚合物的方法显示出了无可比拟的优越性(JingJ,Szarpak-JankowskaA,GuillotR,Pignot-PaintrandI,PicartC,Auzély-VeltyR.ChemistryofMaterials2013；25:3867-73.)。自从江明课题组将基于环糊精主-客体识别的非共价键作用引入到聚合物中制备胶束以来(WangJ,JiangM.JournaloftheAmericanChemicalSociety2006；128:3703-8.)，基于非共价键的聚合物胶束(noncovalentlyconnectedmicelles，NCCM)的开发研究取得了长足的进步(LiuY,YuC,JinH,JiangB,ZhuX,ZhouY,LuZ,YanD.JournaloftheAmericanChemicalSociety2013；135:4765-70.)。朱新远利用环糊精与二茂铁的氧化剂敏感特性，构筑了一类结构新颖的阳离子超分子基因载体(DongRJ,SuY,YuSY,ZhouYF,LuYF,ZhuXY.ChemicalCommunications2013；49:9845-7.)。当包裹质粒分子的基因载体被癌细胞吞噬后，由于癌细胞内较高浓度的H2O2，使得Fc分子被氧化为Fc+，从而使得其与环糊精形成的主-客体包合结构瓦解，并导致了整个基因载体瓦解为β-CD2和Fc+-TEPA-Fc+，此时被包裹在胶束内部的质粒分子被释放出来，并进一步与细胞内原有的DNA分子整合、表达，达到转染并进行基因治疗的效果。但是，如何精确地调控刺激响应性非共价键聚合物胶束以及如何利用这种胶束来实现药物的调控性释放仍然困扰着研究者们。
技术实现思路
本专利技术中我们利用均聚物正交自组装的方法(HomopolymerOrthogonalSelf-Assembly,HOSA)，利用环糊精与二茂铁的可逆性主-客体识别作用将二茂铁修饰的聚乙二醇单甲醚(mPEG-Fc)与β-环糊精N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM-β-CD)通过可逆的非共价键链接来构筑超分子嵌段共聚物mPEG-Fc/PNIPAM-β-CD，并研究其氧化剂和温度的双重环境刺激相应性行为。在水溶液中，当温度高于PNIPAM的临界转变浓度(lowercriticalsolutiontemperature，LCST)时，完全亲水的超分子嵌段共聚物mPEG-Fc/PNIPAM-β-CD将会变为两亲性分子，并进一步在水中自组装为胶束结构进行药物的包裹(如图1)。当加入双氧水作为氧化剂时，由于双氧水二茂铁氧化为带正电的离子态Fc+，Fc+不能与环糊精产生包合，使得原有的包合结构瓦解，并伴随着药物的部分释放，超分子嵌段共聚物变为mPEG-Fc+和PNIPAM-β-CD。而由于此时温度仍然在PNIPAM的LCST之上，PNIPAM-β-CD可以二次组装形成以PNIPAM链段为疏水性内核，以β-CD为亲水性外壳的次级胶束结构，并将部分药物包裹在此次级胶束结构之中。当进一步降低体系的温度至PNIPAM的LCST之下时，PNIPAM链段完全变为亲水，使得次级胶束结构瓦解，伴随着药物的完全释放。因此，本专利技术提供一种温度和氧化剂双重刺激响应性超分子嵌段共聚物的制备方法和应用。优选地，本专利技术所述的超分子嵌段共聚物mPEG-Fc/PNIPAM-β-CD是由一个二茂铁修饰的聚乙二醇单甲醚(mPEG-Fc)与β-环糊精修饰的N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM-β-CD)通过可逆的主-客体识别非共价键链接来构筑而得的。更优选地，本专利技术所述的二茂铁修饰的聚乙二醇单甲醚(mPEG-Fc)具有如下结构式I或II：结构式I结构式II更优选地，本专利技术所述的β-环糊精修饰的N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM-β-CD)具有如下结构式III：结构式III本专利技术还提供了一种制备上述均聚物mPEG-Fc的方法，在有机溶剂中，通过以DMAP为催化剂，以DCC为偶联剂，经过聚乙二本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种温度和氧化剂敏感的双重刺激响应性的自组装超分子嵌段共聚物，其特征在于，所述的超分子嵌段共聚物是利用均聚物正交自组装的方法(Homopolymer Orthogonal Self‑Assembly,HOSA)，利用环糊精与二茂铁的可逆性主‑客体识别作用将二茂铁修饰的聚乙二醇单甲醚(mPEG‑Fc)与β‑环糊精修饰的N‑异丙基丙烯酰胺(PNIPAM‑β‑CD)通过可逆的非共价键链接来构筑的超分子嵌段共聚物mPEG‑Fc/PNIPAM‑β‑CD。
【技术特征摘要】
1.一种温度和氧化剂敏感的双重刺激响应性的自组装超分子嵌段共聚物，其特征在于，所述的超分子嵌段共聚物是利用均聚物正交自组装的方法，利用环糊精与二茂铁的可逆性主-客体识别作用将二茂铁修饰的聚乙二醇单甲醚(mPEG-Fc)与β-环糊精修饰的N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM-β-CD)通过可逆的非共价键链接来构筑的超分子嵌段共聚物mPEG-Fc/PNIPAM-β-CD。2.如权利要求1所述的自组装超分子嵌段共聚物，其特征在于，所述的二茂铁修饰的聚乙二醇单甲醚(mPEG-Fc)具有如下结构式A：n＝3-300结构式A。3.如权利要求1所述的自组装超分子嵌段共聚物，其特征在于，所述的二茂铁修饰的聚乙二醇单甲醚(mPEG-Fc)具有如下结构式B：q＝3-300结构式B。4.如权利要求1所述的自组装超分子嵌段共聚物，其特征在于，所述的β-环糊精修饰的N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM-β-CD)具有如下结构式C：p＝10-100结构式C。5.如权利要求1所述的自组装超分子嵌段共聚物，其特征在于，二茂铁修饰的聚乙二醇单甲醚(mPEG-Fc)的制备方法包括在有机溶剂中通过...
【专利技术属性】
技术研发人员：李邦经，康洋，张晟，丁立生，
申请(专利权)人：中国科学院成都生物研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51
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