高分子囊泡是通過(guò)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(duì)稱的內(nèi)外冠結(jié)構(gòu)、均一且致密的疏水膜,以及相對(duì)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(shì),進(jìn)而難以應(yīng)對(duì)生物醫(yī)用過(guò)程中所面臨的種種挑戰(zhàn),如基因治療中大分子的跨膜運(yùn)輸,癌癥診療中對(duì)內(nèi)冠診斷、外冠靶向的差異化要求,細(xì)菌感染治療中對(duì)膜冠協(xié)同、高效抗菌的需求等.因此,我們提出并設(shè)計(jì)了非均相膜囊泡、非對(duì)稱冠囊泡、膜冠融合囊泡,針對(duì)性地解決了以上3個(gè)難題,為設(shè)計(jì)、合成新結(jié)構(gòu)高分子囊泡,并推動(dòng)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(jì)生物醫(yī)用高分子囊泡的原則. 

【文章來(lái)源】：科學(xué)通報(bào). 2020,65(24)北大核心

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【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(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域;(b)非均相膜囊泡的典型結(jié)構(gòu);(c)非對(duì)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(duì)2型糖尿病設(shè)計(jì)、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(wú)規(guī)-3-丙烯酰胺基苯硼酸-無(wú)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(zhǎng)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(dòng)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(shí)現(xiàn)外界葡萄糖的動(dòng)態(tài)置換,具體表現(xiàn)為:當(dāng)外界葡萄糖濃度升高時(shí),囊泡吸入葡萄糖,并將其存儲(chǔ)在囊泡中(宏觀表現(xiàn)為溶脹);當(dāng)外界葡萄糖濃度降低時(shí),囊泡釋放葡萄糖(宏觀表現(xiàn)為收縮).體外實(shí)驗(yàn)表明,該囊泡在調(diào)控葡萄糖水平的過(guò)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(shí),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(gè)月后粒徑基本不變,且分散性良好.體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明該囊泡對(duì)2型糖尿病小鼠具有良好的長(zhǎng)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(diǎn)在于,通過(guò)設(shè)計(jì)不同的功能模塊,經(jīng)由交聯(lián)誘導(dǎo)微相分離,可以實(shí)現(xiàn)囊泡膜的功能分區(qū),進(jìn)而滿足具體應(yīng)用中對(duì)功能的不同要求.

基于上述策略,非對(duì)稱冠囊泡可以通過(guò)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(zhǎng)、親水鏈段A和C之間存在較大體積差時(shí)[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(duì)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(duì)性地對(duì)內(nèi)冠和外冠進(jìn)行修飾,從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)外冠功能分區(qū),滿足應(yīng)用需求.非對(duì)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.


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