高分子囊泡是通過自組裝構(gòu)筑的具有"空腔-內(nèi)冠-膜層-外冠"結(jié)構(gòu)的納米材料,在藥物控釋、基因遞送、細(xì)胞仿生、抗菌和癌癥診療等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景.然而,傳統(tǒng)高分子囊泡具有對稱的內(nèi)外冠結(jié)構(gòu)、均一且致密的疏水膜,以及相對離散的膜冠功能分區(qū),不能充分發(fā)揮囊泡的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢,進(jìn)而難以應(yīng)對生物醫(yī)用過程中所面臨的種種挑戰(zhàn),如基因治療中大分子的跨膜運輸,癌癥診療中對內(nèi)冠診斷、外冠靶向的差異化要求,細(xì)菌感染治療中對膜冠協(xié)同、高效抗菌的需求等.因此,我們提出并設(shè)計了非均相膜囊泡、非對稱冠囊泡、膜冠融合囊泡,針對性地解決了以上3個難題,為設(shè)計、合成新結(jié)構(gòu)高分子囊泡,并推動其轉(zhuǎn)化應(yīng)用提供了新思路.本文總結(jié)了以上3種新結(jié)構(gòu)囊泡的研究進(jìn)展,并提出了設(shè)計生物醫(yī)用高分子囊泡的原則. 

【文章來源】：科學(xué)通報. 2020,65(24)北大核心

【文章頁數(shù)】：12 頁

【部分圖文】：

(網(wǎng)絡(luò)版彩色)傳統(tǒng)高分子囊泡和新結(jié)構(gòu)高分子囊泡.(a)傳統(tǒng)高分子囊泡的結(jié)構(gòu)特點及應(yīng)用領(lǐng)域;(b)非均相膜囊泡的典型結(jié)構(gòu);(c)非對稱冠囊泡的典型結(jié)構(gòu);(d)膜冠融合囊泡的典型結(jié)構(gòu)

最近,在此基礎(chǔ)上,我們又針對2型糖尿病設(shè)計、合成了含糖高分子聚環(huán)氧乙烷-聚(7-(2-甲基丙烯酰氧基乙氧基)-4-甲基香豆素-無規(guī)-3-丙烯酰胺基苯硼酸-無規(guī)-N-丙烯�；咸烟前�)(PEO-b-P(CMA-stat-AAP-BA-stat-AGA))[29],其自組裝形成囊泡后,CMA組分可在紫外下交聯(lián),進(jìn)而誘導(dǎo)囊泡膜發(fā)生微相分離,形成非均相膜囊泡(第二代“糖海綿”).如圖S1所示,該高分子由體循環(huán)增長模塊(PEO)、紫外交聯(lián)模塊(CMA)以及血糖調(diào)節(jié)模塊(AAPBA和AGA)構(gòu)成,其中含苯硼酸嵌段(AAPBA)與含糖嵌段(AGA)及游離葡萄糖之間產(chǎn)生的動態(tài)結(jié)合作用賦予了該囊泡“吸糖”和“釋糖”的特性.因此該囊泡可以像人工肝臟一樣,實現(xiàn)外界葡萄糖的動態(tài)置換,具體表現(xiàn)為:當(dāng)外界葡萄糖濃度升高時,囊泡吸入葡萄糖,并將其存儲在囊泡中(宏觀表現(xiàn)為溶脹);當(dāng)外界葡萄糖濃度降低時,囊泡釋放葡萄糖(宏觀表現(xiàn)為收縮).體外實驗表明,該囊泡在調(diào)控葡萄糖水平的過程中伴隨著明顯的粒徑變化,其攝取和釋放葡萄糖的臨界濃度約為100 mg/dL,與正常血糖水平(70～110 mg/dL)符合.同時,由于膜上香豆素基團(tuán)的交聯(lián),使得該囊泡非常穩(wěn)定,在磷酸鹽緩沖液(PBS)中保存6個月后粒徑基本不變,且分散性良好.體內(nèi)實驗表明該囊泡對2型糖尿病小鼠具有良好的長效血糖調(diào)控作用,注射一次可維持正常血糖水平30 h,并在70 h內(nèi)持續(xù)有效.非均相膜高分子囊泡的創(chuàng)新點在于,通過設(shè)計不同的功能模塊,經(jīng)由交聯(lián)誘導(dǎo)微相分離,可以實現(xiàn)囊泡膜的功能分區(qū),進(jìn)而滿足具體應(yīng)用中對功能的不同要求.

基于上述策略,非對稱冠囊泡可以通過不同類型的高分子自組裝而成[30].如圖3(b)所示,在三嵌段共聚物ABC的單一體系或兩嵌段共聚物AB和BC的混合體系中,當(dāng)疏水鏈段B足夠長、親水鏈段A和C之間存在較大體積差時[31],為保證囊泡處于熱力學(xué)穩(wěn)定態(tài),體積較大的鏈段A更傾向于分布在囊泡外部形成外冠,體積較小的鏈段C則在囊泡內(nèi)部形成內(nèi)冠,而疏水的鏈段B在界面聚集形成膜層,這樣就形成了典型的非對稱冠囊泡.由于兩種親水鏈段具有不同的化學(xué)結(jié)構(gòu),因此可以針對性地對內(nèi)冠和外冠進(jìn)行修飾,從而實現(xiàn)內(nèi)外冠功能分區(qū),滿足應(yīng)用需求.非對稱冠囊泡可以由三嵌段或者多嵌段共聚物自組裝、兩嵌段共聚物共組裝、乳液法制備而成.


本文編號：2983791