葫芦[8]脲增强型电荷转移复合物构筑功能性纳米胶束和层状多层膜的研究

摘要

刺激响应聚合物材料由于其潜在的应用价值而受到研究者广泛的关注。目前，主客体化学已发展成为构筑新型功能材料的重要途径。大环主体分子葫芦[8]脲(Cucurbit[8]uril，CB[8])，能键合双重客体形成主体增强的电荷转移(CT)复合物。这种独特的三组分主客体结合模式及其多重刺激响应性设计潜能，使葫芦[8]脲在构筑功能材料上具有良好的应用前景。本研究中我们将葫芦[8]脲增强的电荷转移复合物，与聚合物胶束和层状多层膜的制备技术结合，构筑了一系列的刺激响应功能体系。主要内容包括以下四个部分。
　　1.首先合成了pH敏感的甲基紫精(MV)修饰的阿霉素前药分子(MV-DOX)和萘(Np)修饰的聚乙二醇(PEG-Np)。然后利用CB[8]同时嵌套MV和Np形成主体增强CT复合物的性质，构建了CB[8]连接的两亲性超分子聚合物前药，其在水溶液中可自组装成胶束MV-DOX@CB[8]@PEG-Np。该超分子前药胶束在生理条件下具有良好的稳定性和生物相容性，而在细胞内酸性微环境下，可诱导腙键断裂，快速释放出阿霉素药物。体外细胞实验表明该前药胶束进入癌细胞后，可在溶酶体/内涵体的低pH诱导下发生药物释放，并抑制癌细胞的增殖，因此在癌症治疗领域具有潜在的应用价值。
　　2.合成了MV修饰的亲水性超支化聚磷脂(HPHEEP-MV)和吲哚(D)为末端的疏水聚乳酸(PLA-ID)。利用CB[8]对MV和ID的主客体识别作用，构建了CB[8]连接的两亲性嵌段聚合物，并在水中自组装成核壳非共价连接的聚合物胶束HPHEEP-MV@CB[8]@PLA-ID。由于CB[8]主客体复合物的动态可逆性，在还原剂Na282O4或竞争性客体金刚烷胺(Ad)的作用下，该超分子聚合物胶束核壳可迅速分离，实现胶束的解组装，内部包埋模型药物的超分子胶束可以实现药物的可控释放。
　　3.合成了MV或ID分别改性的聚乙烯亚胺PEI-MV和PEI-ID。利用CB[8]对MV和ID的三重主客体作用，结合层层组装技术，制备了带单一正电荷的多层膜(PEI-MV@CB[8]/PEMD)。该多层膜在pH4-9环境下能稳定存在，而CB[8]的客体Ad能通过竞争性主客体作用实现多层膜的快速解组装。CB[8]三重复合物的高结合力使多层膜具有很高的粘附强度。该阳离子多层膜能够大量高效地负载质粒DNA，并实现对细胞的原位转染。
　　4.合成了Np修饰的葡聚糖(NpD)，然后利用CB[8]对MV和Np的嵌套作用，将中性的NpD与CB[8]及正电性的小分子MV混合，使其转变成侧基复合CB-MV的假阳离子性聚合物MV-CB[8]-NpD。该假阳离子性聚合物MV-CB[8]-NpD能与聚阴离子PAA进行旋涂层层组装得到多层膜(PAA/MV-CB[8]-NpD)。在还原剂Na282O4或竞争性客体Ad的作用下，假阳离子性聚合物MV-CB[8]-NpD的带电侧基脱离，使多层膜的层间静电作用力消失，导致多层膜发生解组装。利用这种可控解组装的多层膜作为牺牲层，可以简单快速地制备自支撑膜。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 刺激响应聚合物材料

1．2 葫芦脲的发现、结构和物理性质

1．3 基于CB[8]增强的电荷转移复合物的主客体化学

1．3．2 CB[8]增强的电荷转移复合物的主客体化学

1．4 基于CB[8]增强的电荷转移复合物的超分子组装和应用

1．4．1 基于CB[8]增强的CT复合物在水溶液中构筑的功能体系

1．4．2 基于葫芦[8]脲增强的CT复合物在表面上构筑的功能体系

1．5 课题提出和研究思路

第二章 基于CB[8]主客体作用的两亲性聚合物前药胶束的研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 原料与试剂

2．2．2 N-(10-巯基癸烷)-N-甲基-4，4’-氯化联吡啶(MV-SH)的合成

2．2．3 阿霉素修饰的甲基紫精(MV-DOX)的合成

2．2．5 超分子聚合物前药胶束的制备

2．2．6 超分子聚合物前药胶束的稳定性和药物释放行为

2．2．7 细胞对超分子聚合物前药胶束内吞行为的研究

2．2．8 超分子聚合物前药胶束的细胞毒性评价

2．3 结果与讨论

2．3．1 聚合物的合成与表征

2．3．2 两亲性超分子聚合物的构建与自组装

2．3．3 超分子聚合物前药胶束的稳定性以及pH响应释药行为

2．3．4 超分子聚合物前药胶束的细胞内吞行为

2．3．5 超分子聚合物前药胶束对细胞的毒性研究

2．4 小结

第三章 基于CB[8]增强的电荷转移复合物的双响应性胶束的研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．3 吲哚基团末端的的聚乳酸(PLA-ID)的合成

3．2．4 超分子聚合物胶束的制备

3．2．6 超分子聚合物胶束的体外细胞毒性评价

3．2．7 超分子聚合物胶束对香豆素102的包载与控制释放

3．3 结果与讨论

3．3．1 聚合物的合成与表征

3．3．2 超分子聚合物胶束的制备与表征

3．3．3 超分子胶束的刺激响应行为研究

3．3．4 超分子胶束对模型药物香豆素102的包载与控制释放

3．4 小结

第四章 基于CB[8]主客体作用的阳离子性多层膜的研究

4．1 引言

4．2．1 原料与试剂

4．2．2 组装材料的制备

4．2．3 (PEI-MV@CB[8]／PEI-ID)多层膜的制备

4．2．4 (PEI-MV@CB[8]／PEI-ID)多层膜的表征

4．2．5 搭接剪切实验

4．2．6 HGF-pDNA的负载及细胞转染

4．3 结果与讨论

4．3．1 组装材料的制备与表征

4．3．2 溶液相组装

4．3．3 (PEI-MV@CB[8]／PEI-ID)多层膜的构建与表征

4．3．4 (PEI-MV@CB[8]／PEI-ID)多层膜的稳定性

4．3．5 (PEI-MV@CB[8]／PEI-ID)多层膜的粘附性能

4．3．6 基因负载及细胞转染

4．4 本章小结

第五章 基于CB[8]增强的电荷转移复合物的双刺激响应多层膜的研究

5．1 引言

5．2 实验部分

5．2．1 原料与试剂

5．2．2 萘氧基改性葡聚糖(NpD)的合成

5．2．5 (PAA／MV-CB[8]-NpD)多层膜的解组装及表征

5．2．6 自支撑膜的制备与表征

5．3 结果与讨论

5．3．2 假聚阳离子MV-CB[8]-NpD的制备与表征

5．3．3 (PAA／MV-CB[8]-NpD)多层膜的制备与表征

5．3．4 (PAA／MV-CB[8]-NpD)多层膜的双刺激响应性

5．3．5 (PAA／MV-CB[8]-NpD)多层膜作为牺牲层制备自支撑膜

5．4 本章小结

第六章 全文主要结论、创新和展望

参考文献

作者简介