基于环糊精的刺激响应性嵌段共聚物的制备及其对DOX药物的控释行为研究

摘要

β-环糊精（β-CD）具有亲水性的外环和疏水性的空腔，其空腔可以负载疏水性的药物，并增加药物的溶解性、稳定性及生物利用度等。本论文以β-CD为核心，采用开环聚合（ROP）、原子转移自由基聚合（ATRP）、可逆加成-断裂链转移（RAFT）和点击化学（Click chemistry）的方法制备了一系列以β-CD为核的星状聚合物，研究聚合物在水中的自组装行为，并评价其作为药物载体的特性。主要研究工作如下：
　　（1）结合开环聚合与原子转移自由基聚合，成功制备出具有21臂的星形嵌段聚合物β-环糊精-聚己内酯-聚（2-（2-甲氧基乙氧基）乙基甲基丙烯酸甲酯-co-甲基丙烯酸聚乙二醇酯）（β-CD-(PCL-P(MEO2MA-co-PEGMA))21）；傅里叶红外光谱仪（FTIR）、核磁共振氢谱（1H NMR）和凝胶渗透色谱（GPC）对星形聚合物的结构进行分析；通过控温紫外分光光度计（UV-vis）、动态光散射（DLS）和透射电镜（TEM）对胶束的性能进行研究可知，聚合物胶束的最低临界溶解温度（LCST）可以通过改变单体的比例来控制。利用阿霉素（DOX）作为模型药物，研究胶束在不同温度（37℃和50℃）和pH7.4的缓冲溶液中药物的释放能力，并通过 CCK-8实验研究不同浓度的聚合物胶束对 HeLa细胞的存活率，通过激光共聚焦显微镜（CLSM）可以观察药物在细胞内的分布情况及载药胶束在细胞内的释放情况。
　　（2）以β-环糊精黄原酸酯（β-CD-(xanthate)3）为RAFT聚合的链转移剂，制备出具有温度和pH双重敏感的嵌段共聚物β-环糊精-g-（聚甲基丙烯酸羟乙酯-b-聚异丙基丙烯酰胺-b-聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯（β-CD-g-(PHEMA-b-PNIPAM-b-PDMAEMA)），通过FTIR、1H NMR和GPC对聚合物的结构进行表征；该聚合物在水溶液中自组装成以β-CD为疏水的内核，亲水的PHEMA-b-PNIPAM-b-PDMAEMA为壳的核壳结构，利用UV-vis、DLS和TEM对其胶束的结构和性能进行研究；考察了载药胶束在不同温度和pH下的药物的控释能力，并通过 CCK-8对聚合物胶束以及载药胶束的生物相容性和对 HeLa细胞的毒性进行研究，通过激光共聚焦可以发现，载药胶束可以有效的杀死肿瘤细胞。
　　（3）星形聚合物聚已内酯-g-β-环糊精-g-聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯-co-聚甲基丙烯酸聚乙二醇酯（PCL-g-β-CD-g-P(DMAEMA-co-PEGMA)）是通过ROP和点击反应合成的，聚合物的结构通过FTIR、1H-NMR和GPC证实。星形聚合物在水溶液中自组装成胶束，经过DLS和TEM观察其粒径大约为60 nm，聚合物胶束可以有效负载疏水性的药物阿霉素。体外释放结果证明，载药胶束在pH值的刺激响应下，能够在酸性环境中有效的释放药物。通过 CCK-8对聚合物胶束的生物相容性和细胞毒性进行研究可知，载药胶束对 HeLa细胞具有较好的生物相容性；通过CLSM观察发现，胶束进入到细胞核且释放药物。
　　（4）通过 ATRP方法合成了具有双重敏感性的聚合物β-环糊精-聚异丙基丙烯酰胺-b-聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯（β-CD-(PNIPAM-b-PDMAEMA)21），然后引入叠氮基团，通过点击化学的方法将含有叠氮基的聚合物和含有炔基改性的香豆素反应生成具有荧光基团的聚合物。通过对聚合物的结构、聚合物胶束的粒径、Zeta电位、载药量和包封率进行研究，同时检测了聚合物胶束在体外对药物的控制释放能力。以DOX为模型药物，利用CCK-8、CLSM和流式细胞仪检测人的宫颈癌细胞（HeLa）和鼠的结肠癌细胞（C26）对药物的摄取情况、聚合物胶束对肿瘤细胞的毒性及细胞的凋亡。以 C26荷瘤小鼠建立动物模型，观察聚合物胶束在小鼠体内的抗肿瘤活性，由苏木精伊红（HE）染色实验对肿瘤组织和主要器官的病理组织切片进行观察和分析。

目录

声明

第一章 文献综述

1.1引言

1.2环糊精和环糊精衍生物

1.3环糊精星形聚合物的合成及其自组装的研究

1.4环糊精星形聚合物作为药物载体的应用研究

1.5本论文的科学思想、技术路线图及主要研究内容

第二章 实验材料与仪器

2.1实验材料

2.2实验设备与仪器

2.3聚合物的结构表征与聚合物胶束的性能测试

第三章 温度响应性的星状

装及其对DOX的控释行为的研究

3.1引言

3.2实验部分

3.3结果与讨论

3.4本章小结

第四章 基于环糊精合成了温度和pH双响应性三嵌段共聚物及其对DOX的控释行为的研究

4.1引言

4.2实验部分

4.3结果与讨论

4.4本章小结

第五章 环糊精基pH响应性嵌段共聚物的制备、自组装及对抗癌药物的输送

5.1引言

5.2实验部分

5.3结果与讨论

5.4本章小结

第六章 香豆素基温度pH双重响应性嵌段共聚物的合成、载药系统及其抗肿瘤作用的研究

6.1引言

6.2实验部分

6.3统计学分析

6.4结果与讨论

6.5本章小结

第七章 结论与展望

7.1结论

7.2展望

参考文献

致谢

作者简介

导师评阅表