【摘要】：環(huán)糊精(CD)是一種由6-8個吡喃葡萄糖單元通過α-1,4糖苷鍵鏈接起來的分子,呈兩端開口的中空桶狀結構,具有疏水性內腔和親水性外殼。疏水性空腔通過主客體相互作用包結多種客體分子,形成環(huán)糊精復合物。此外,環(huán)糊精分子含有多個反應活性不同的羥基,可以通過改性修飾制備新型環(huán)糊精化合物。由于環(huán)糊精的細胞毒性較低,生物安全性良好,近年來環(huán)糊精在藥物控制釋放、非病毒基因載體、食品添加劑等領域得到廣泛應用。本課題采用原子轉移自由基聚合法(ATRP),成功制備了兩類環(huán)糊精聚合物,對其合成、生物相容性及在藥物/基因載體中的應用進行了系統(tǒng)研究,主要研究工作如下：1.星型聚合物的合成、環(huán)境刺激響應性及生物相容性研究本章中設計了一種親水性星型聚合物,這種支化型聚合物的臂同時含有陽離子聚合物和兩性離子聚合物,表現(xiàn)出可調節(jié)的最高臨界溶解溫度(UCST)。聚合物以多溴代p-環(huán)糊精(CD-Br)為引發(fā)劑,甲基丙烯酸-N,N'-二甲氨基乙酯(DMAEMA)和磺基甜菜堿甲基丙烯酸酯(SBMA)為單體,通過原子轉移自由基聚合得到。使用動態(tài)光散射(DLS)以及透射電子顯微鏡法(TEM)詳細地研究了臂長、臂密度、pH值以及鹽濃度對星型聚合物的溫度響應性影響,結果表明由于外部嵌段PSBMA屏蔽了中間嵌段PDMAEMA的最低臨界溶解溫度(LCST)行為,CDPDS星型聚合物僅表現(xiàn)出UCST特性。但PDMAEMA中間嵌段對于CDPDS聚合物的溫度響應性及聚集行為存在重要影響。無論在純水或者pH 10的溶液中,較高的PDMAEMA密度增強了星形聚合物的溶解性,并且導致較小程度的溫度誘導性聚集。與線性兩性離子聚合物相比,本研究中的星型聚合物的溫度響應性可以耐受更高的鹽濃度溶液。此外,蛋白吸附以及細胞毒性實驗結果顯示CDPDS星型聚合物能有效降低BSA吸附以及在MCF-7細胞中表現(xiàn)出較小的細胞毒性,表明星型聚合物在生物相關領域具有潛在的應用價值。2.線-梳型陽離子聚合物的合成及表征本研究成功合成了一種新型線-梳型陽離子環(huán)糊精聚合物。首先利用CH3-PEG-OH與溴代異丁基酰溴的酯化反應制備了數(shù)均聚合度為120的PEG-Br引發(fā)劑。同時成功合成了甲基丙烯酸取代的環(huán)糊精單體GAC。以PEG-Br為引發(fā)劑,采用ATRP法引發(fā)單體GAC聚合得到二嵌段共聚物PEG-b-PGAC。再利用2-溴異丁基酰溴(BriBB)與環(huán)糊精羥基之間的酯化反應,使PEG-b-PGAC轉化為PEG-b-P (GAC-Br)。使用上述制備的二嵌段共聚物引發(fā)單體D MAEMA的聚合,優(yōu)化反應條件,制備分子量適中,分布較窄的線-梳型陽離子聚合物PEG-b-P(GAC-g-PDMA)。3.線-梳型聚合物作為藥物基因雙重載體的研究利用合成的線-梳型陽離子聚合物的疏水性空腔與小分子藥物阿霉素之間的包結作用制備了一種載藥納米粒(DOX-NPs),其體外藥物釋放具有pH響應性。DOX-NPs經內吞途徑進入細胞,在MCF-7細胞中的細胞攝取依賴于藥物濃度和孵育時間。然后利用載藥納米粒(DOX-NPs)對pDNA進行壓縮,得到同時負載藥物和基因的復合物。通過動態(tài)光散射表征其粒徑和Zeta電位,利用凝膠電泳阻滯實驗確定載藥納米粒壓縮和攜帶DNA的能力；同時研究了復合物的細胞攝取情況及體外基因轉染等,陽離子聚合物能攜帶藥物和基因,在胞質區(qū)域進行藥物釋放和基因表達,進而證明該聚合物具有協(xié)同遞送藥物和基因的能力。進一步使用聚合物同時包封DOX及復合p53編碼的pDNA,檢測其對MCF-7細胞的毒性,結果顯示,基于線-梳型陽離子聚合物同時遞送的DOX和p53在MCF-7細胞內具有協(xié)同效應,產生了更大的細胞毒性。4.線-梳型聚合物作為靶向基因載體的研究利用線-梳型陽離子聚合物PEG-b-P(GAC-g-PDMA)的環(huán)糊精空腔包載不同比例的葉酸基團分子鏈,形成穩(wěn)定的葉酸受體(FR)靶向包結絡合物。將這種含有葉酸基團的包結絡合物壓縮pDNA形成粒徑為100-200 nml的穩(wěn)定納米復合物。凝膠阻滯實驗證明此包結絡合物能有效復合pDNA。細胞毒性的結果表明,這類FR靶向包結絡合物基因載體的細胞毒性遠小于標準對照PEI 25 kDa,并且具有濃度依賴性。在體外轉染實驗中,包結絡合物/pDNA的轉染效率與葉酸基團的包結絡合率相關,在一定N/P比條件下轉染效率隨葉酸含量的增大而提高。與不含葉酸基團的包結絡合物相比,含葉酸基團的基因載體因主動靶向性作用而顯示出相當或者更高的轉染效率。綜上所述,本課題成功制備了親水性星型環(huán)糊精聚合物以及線-梳型性陽離子環(huán)糊精聚合物。星型聚合物表現(xiàn)出可調節(jié)的環(huán)境刺激響應性,并且生物相容性良好,在生物相關領域具有潛在的應用價值；線-梳型陽離子聚合物可作為多功能載體(藥物／基因雙重載體或者葉酸受體靶向基因載體),在遞送系統(tǒng)中表現(xiàn)出良好的功能和效果。此外,本論文所用研究方法均具有一定的通用性,改變合成條件或者客體分子種類,可以制備多種不同功能的新型環(huán)糊精聚合物材料,在生物醫(yī)藥領域具有良好的應用前景。
【學位授予單位】：北京協(xié)和醫(yī)學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：R318.08
【圖文】：

Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｃｙｃｌｏｄｅｘｔｒｉｎｓ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ａｎｄ邋ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ邋ｃｏｍｐｌｅｘ邋ｆｏｒｍａｔｉｏｎ逡逑于與環(huán)糊精包結的客體分子類型多樣，包括直鏈或者支鏈脂肪族，醒，麗，逡逑酸，脂肪酸，芳香族化合物，氣體和極性化合物，如面素，含氧酸和胺。逡逑子被環(huán)糊精包結后，其物化性質得改變。逡逑糊精的特殊結構賦予環(huán)糊精的另一個重要性質是化學修飾。環(huán)糊精化學修逡逑法有化學法和酶工程兩種，其中化學法是主要的，改性后的環(huán)糊精又稱為逡逑衍生物Ｗ。在環(huán)糊精中，每一個化喃葡萄糖單元具有Ｈ個自由哲基，且功逡逑性各不相同。Ｃ２和Ｃ３仲徑基，Ｃ６伯}L基的相對活性取決于反應條化如逡逑度和試劑等。伯哲基和仲哲基之間的反應性差異賦予環(huán)糊精選擇性官能逡逑，Ｗ模擬其物化性質：溶解度，表面特性，包結效率，控制釋放，聚集。逡逑精中，２１個控基中的氨原子或哲基基團可被替換為各種取代基，如燒基，逡逑，控^~基，氨基，硫代，甲苯橫憸基，葡糖基，糖醇等，Ｗ及各種憸，逡逑，酸，堿等。完全取代的衍生物比部分取代的衍生物表現(xiàn)出更低的水溶逡逑糊精分子完全取代時，其異構體的數(shù)量減少。環(huán)糊精衍生物形成水溶性逡逑的能力也取決于取代的程度（如環(huán)糊精分子的溶解性和客體分子進入環(huán)糊逡逑一

環(huán)糊精的包結識別能力，又兼具聚合物較好的機械強度、穩(wěn)定性和化學可調性等，逡逑環(huán)糊精空腔和聚合物網絡結構的綜合作用提高了材料的性能。環(huán)糊精聚合物己經逡逑存在數(shù)十年，圖１－３表示不同類型的環(huán)糊精聚合物。逡逑ａ邋Ｃｙｃｌｏｄｅｘｔｒｉｎ邋ｃｒｏｓｓｌｉｎｋｅｄ邋ｗｉｔｈ邋１－ｃｈｌｏｒ0４３－ｅｐｏｘｙ邋ｐｒｏｐａｎｅ邐ｂ邋Ｐｏｌｙａｌｔｙｌａｆｎｉｎｅ邋ｗｉｔｈ邋ｐｅｎｄａｎｔ邋ｃｙｃｌｏｄｅｘｔｒｉｎｓ逡逑ｃＶｂ邐么ｒ—Ｈ。＂，邐［ｗ邋ｒＪ＞邋ｒｊｚ逡逑瓜狙＇…�！��！耍冗姡姡义希希冗姡冗姡板义希缅澹蹋椋睿澹幔蝈澹簦酰猓邋澹铮驽澹悖悖欤铮洌澹簦颍椋睿箦义希希儒澹希儒澹希儒澹希儒澹希儒义隙清澹缅逭鳎海�；Ｉ］逡逑ＯＨ邋ＯＨ邋ＯＨ邋ＯＨ邋ＯＨ逡逑ｄ邋Ｌｉｎｅａｒ邋ｃｙｃｌｏｄｅｘｔｒｉｎ邋ｐｏｌｙｍｅｒ逡逑，邐廣．ｗ逡逑。）、／邋ＯＨ邐＇２／＾江。。ｔ…逡逑…‘苗邐？重逡逑盧、卷旱邐屯NB邋＇Ｓ？。丫腳°丫。一、／文－９邋右NB邋－－Ｓ邋／逡逑ＷａＮ廣邐化＞邋０＾邋水彎＼0邐ＮＨ２＊邋ＮＨ２＋邐0，咕。妒邋％、。逡逑婉。％－。＇邐向％。逡逑朵邐Ｘ邐

本文編號：2755117