兩親交聯(lián)聚合物peg-pmma-hdma的制備及性能研究

兩親交聯(lián)聚合物peg-pmma-hdma的制備及性能研究

ji筋是藥物的一般負(fù)荷和載體材料，主要用于脂肪醇分子的包裹和傳輸（如紫杉醇等）。目前，一些產(chǎn)品已被用于一些癌癥的治療和研究。但由于受到細(xì)胞膜等客觀條件的影響,在人體環(huán)境中膠束可能在到達(dá)病灶之前被破壞,影響預(yù)期的治療效果。提高載體材料在輸送過程中的穩(wěn)定性是解決這一難題的關(guān)鍵。常見的膠團(tuán)多由兩親分子構(gòu)建而成,膠團(tuán)的穩(wěn)定性與兩親分子的結(jié)構(gòu)息息相關(guān),目前最常見的提高膠團(tuán)穩(wěn)定性的手段是調(diào)節(jié)聚合物分子的親水親油比率,但該方法效果并不顯著。本方法在聚乙二醇單甲醚-甲基丙烯酸甲酯(PEG-PMMA)的結(jié)構(gòu)中引入交聯(lián)劑(1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯,HDMA)獲得一種新型的親油端交聯(lián)的PEG-PMMA-HDMA,將其用于抗癌藥物阿霉素(DOX)的包載,研究該類聚合物膠團(tuán)的包載性能和緩釋性能。1實(shí)驗(yàn)部分1.1其他聚合物及溴化亞銅、ccl聚乙二醇單甲醚-2000(PEG-2000)、2-溴代異丁酰溴、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯(HDMA)、中性Al2O3、五甲基二乙烯三胺(PMDETA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、鹽酸阿霉素(DOX﹒HCl)、溴化亞銅均購自阿拉丁;氘代氯仿(CDCl3)購自百靈威;乙醚、氯仿四氫呋喃(THF)、三乙胺(TEA)、石油醚(PE)、二氯甲烷(DCM)均購自天津市紅巖化學(xué)試劑廠,規(guī)格均為分析純。而其中用于聚合反應(yīng)的THF、DCM、TEA需要用CaH2重蒸。透析袋,截留分子量3500和12000。核磁(1H-NMR),AVANCEIII型400兆;動(dòng)態(tài)光散射(DLS),BT-9300Z型;掃描電鏡(SEM),X-650型;紫外分光光度計(jì),UV-265FW型;凝膠滲透色譜(GPC),Waters515-2414型。1.2多組聚合物的合成和性能1.2.1-溴-異丁酰溴共聚反應(yīng)2-溴-2-溴代異丁酰溴的合成通法將PEG-2000(4.75g,2.5mmol)和10mLTHF加入干燥的反應(yīng)瓶,向反應(yīng)體系中加入25mLDCM,0.8mLTEA,冰浴,在N2氛圍中緩慢滴加1.5mL2-溴代異丁酰溴(0.65mL,3.85mmol)的DCM溶液,反應(yīng)15h后,旋干;用100mL氯仿溶解后,水洗3次以除去未反應(yīng)的PEG2000,干燥濃縮,加少量的DCM溶解后,在冰浴中加入50mL乙醚,析出灰白色固體粉末,過濾,重復(fù)上述沉降操作3次,得乳白色固體,真空干燥,待用。1.2.2表面活性劑的制備ATRP法是制備兩親分子的一種常見方法,本實(shí)驗(yàn)采用ATRP反應(yīng)合成所需兩親分子。PEG-PMMA-HDMA的制備:取干燥反應(yīng)瓶,加入CuBr(58mg,0.4mmol),PEG2000-Br(400mg,0.2mmol)、MMA(1mL,9mmol)以及HDMA(86mg,0.34mmol),通N2后,向體系中加入THF(5mL)使得引發(fā)劑完全溶解,密封,加入PMDETA(84μL,0.4mmol),冷凍解凍循環(huán)3次,以充分除去體系中的O2。常溫?cái)嚢璺胖?待體系溶液融化后,常溫?cái)嚢?0min,升溫至60℃,攪拌反應(yīng)14h,通空氣,淬滅反應(yīng)。為除去體系中的催化劑,采用DCM為洗脫劑,過中性Al2O3柱,得到乳白色液體,離心除去其中的細(xì)小的中性Al2O3顆粒,濃縮得淺黃色油狀物,用少量DCM溶解后加入PE沉降,沉降3次,真空干燥待用。PEG-PMMA的制備:與PEG-PMMA-HDMA的操作相同,無需加入HDMA。1.2.3對(duì)聚合物結(jié)構(gòu)的評(píng)價(jià)1H-NMR測試使用CDCl3作溶劑。GPC檢測所用的流動(dòng)相是Na干燥重蒸的THF,流速1.0mL/min,柱溫45℃。1.3包裝中包含的dox膠的制備和性能1.3.1dox膠團(tuán)的制備A液:將10mgPEG-PMMA-HDMA或PEG-PMMA溶于750μLTHF和250μL的DMF混合溶液中;B液:將DOX·HCl(0.5mg、1.25mg或2.5mg)加入250mLDMF中,滴加1滴TEA;將A液和B液的混合液在攪拌的條件下緩慢的滴加入5mL水中,繼續(xù)攪拌30min,旋轉(zhuǎn)蒸餾除去THF后、用清水透析除去未包載的DOX,每2h換一次透析液,透析16h得到包載DOX的膠團(tuán)。將樣品定容至10mL,待用。1.3.2骨膠的粒徑分布和表面形狀用DLS測定膠團(tuán)的粒徑大小,膠團(tuán)粒徑的多分散性(PDI),SEM觀察膠團(tuán)形態(tài)。1.3.3載藥量和包封率的測定取0.1mL樣品用1mLDMF溶解破壞膠團(tuán)結(jié)構(gòu),采用紫外可見分光光度計(jì)(λ=485nm)測定溶液中DOX濃度,計(jì)算載藥量和包封率。載藥量(%)=(膠團(tuán)中DOX的含量/膠團(tuán)的總質(zhì)量)×100(1)包封率(%)=(膠團(tuán)中藥物總量/投藥量)×100(2)1.3.4透析液的使用取1mL樣品置于截留分子量為12000的透析袋中,將該透析袋置于49mLPBS緩沖溶液(0.1mol/L,pH7.4)中,控制溫度為37℃,攪拌,在設(shè)定的時(shí)間間隔內(nèi)取透析液用于紫外測試后,更換透析液,每次測定的累積值為所在時(shí)間點(diǎn)的累積釋藥量。每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的累積釋藥率計(jì)算如下:累積釋藥率=(累積釋藥量/膠團(tuán)中DOX的含量)×100(3)2結(jié)果與分析2.1組合結(jié)構(gòu)的性能2.1.1h-nmr鑒定在PEG-2000結(jié)構(gòu)中接入Br是ATRP反應(yīng)順利進(jìn)行的前提,因此必須對(duì)PEG2000-Br進(jìn)行1H-NMR鑒定(圖2)。檢測表明:1H-NMRδ(CDCl3):4.3(t,2H,-OCH2COO-),3.7(m,-CH2O-),3.3(s,3H,-OCH3),1.9(s,6H,-CBr(CH3)2)。1H-NMR檢測驗(yàn)證了引發(fā)劑結(jié)構(gòu)。2.1.2peg-pmma結(jié)構(gòu)的平均分子量通過1H-NMR也可以確定PEG-PMMA-HDMA的結(jié)構(gòu)組成(如圖3),其中1,6,2處的信號(hào)分別歸屬于PEG結(jié)構(gòu)中的-CH2CH2O-,CH3O-,以及通過2-溴異丁酰溴引入的CH3-,4處的信號(hào)歸屬于MMA結(jié)構(gòu)中的CH3O-,3,5處的信號(hào)則歸屬于MMA單元。因此,通過1H-NMR,(3.38ppmCH3O-PEG和3.56ppmCH3OCO-PMMA的比率)可以粗略的計(jì)算獲得本實(shí)驗(yàn)制備的PEG-PMMA-HDMA單位PEG結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的16個(gè)MMA,進(jìn)而可計(jì)算每個(gè)線性結(jié)構(gòu)的平均分子量(MHNMR=3600)。對(duì)PEG-PMMA的1H-NMR的測試發(fā)現(xiàn)與PEG-PMMA-HDMA的差異并不是很大,分析其中原因可能是HDMA結(jié)構(gòu)中的(CH2)4的信號(hào)與高場地信號(hào)重疊,而根據(jù)PEG結(jié)構(gòu)中的CH2O的信號(hào),同樣利用1H-NMR可計(jì)算得PEG-PMMA結(jié)構(gòu)中單位PEG對(duì)應(yīng)的20個(gè)MMA,即每個(gè)線性結(jié)構(gòu)的平均分子量(MHNMR=4000)。通過GPC的檢測發(fā)現(xiàn)PEG-PMMA的Mn,GPC為4010,與1H-NMR結(jié)果接近,而PEG-PMMA-HDMA的Mn,GPC為16600遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于MHNMR,分析其中原因可能是:當(dāng)沒有交聯(lián)劑存在時(shí)(PEG-PMMA),一個(gè)聚合物分子對(duì)應(yīng)一個(gè)線性結(jié)構(gòu),而PEG-PMMA-HDMA結(jié)構(gòu)中則是一個(gè)聚合物分子對(duì)應(yīng)多個(gè)線性分子,粗略計(jì)算(Mn,GPC/MHNMR)可得每個(gè)PEG-PMMA-HDMA平均對(duì)應(yīng)4.6個(gè)線性結(jié)構(gòu),證實(shí)了交聯(lián)結(jié)構(gòu)的存在。2.2粒徑分布的差異性圖4是PEG-PMMA膠團(tuán)和PEG-PMMA-HDMA膠團(tuán)的粒徑分布圖,由圖可見,膠團(tuán)的粒徑分布均勻,粒徑較小都在150nm以下,其中PEG-PMMA-HDMA膠團(tuán)的粒徑較PEG-PMMA膠團(tuán)小,這是由于交聯(lián)劑的存在使得膠團(tuán)的疏水核心的緊實(shí)程度明顯高于PEG-PMMA膠團(tuán)。PEG-PMMA-HDMA膠團(tuán)的粒徑分布均勻度低于PEG-PMMA膠團(tuán),這是由于PEG-PMMA-HDMA的交聯(lián)劑程度并不是均一的,聚合物的分子量分布較寬,因此得到的膠團(tuán)的粒徑分布的差異性相對(duì)較大。圖5是PEG-PMMA-HDMA膠團(tuán)的SEM,由圖可見膠團(tuán)的球形結(jié)構(gòu)良好,粒徑在納米級(jí)別,和DLS的結(jié)果一致。2.3ma-hdma膠團(tuán)由表1所示,隨著DOX投入量的加大,無論是PEG-PMMA或是PEG-PMMA-HDMA,膠團(tuán)的包載量都顯著提高,但是包封率卻損失嚴(yán)重。對(duì)比兩種膠團(tuán)可見,PEG-PMMA-HDMA膠團(tuán)無論是包載量或是包封率都優(yōu)于PEG-PMMA,這是由于交聯(lián)劑的存在,撐開了膠團(tuán)的疏水核心,使得包載空間顯著提高。2.4peg-pmma-hdma膠團(tuán)在2月內(nèi)的釋放效果對(duì)比,見表1圖6是膠團(tuán)的DOX釋放動(dòng)力學(xué)曲線,由圖可見PEG-PMMA膠團(tuán)和PEG-PMMA-HDMA膠團(tuán)都能實(shí)現(xiàn)藥物的高效釋放,9天左右均能達(dá)到85%左右的釋放。對(duì)比兩種膠團(tuán)發(fā)現(xiàn)PEG-PMMA膠團(tuán)在2天內(nèi)就完成60%左右的釋放,突釋現(xiàn)象較為明顯;而PEG-PMMA-HDMA膠團(tuán)在2天內(nèi)只釋放至44%,3天才實(shí)現(xiàn)60%的釋放;可見,PEG-PMMA-HDMA膠團(tuán)的包載穩(wěn)定性顯著優(yōu)于線性的PEG-PMMA膠團(tuán),同時(shí)具有良好的釋放效率。3peg-pmma-hdma膠團(tuán)(1)以PEG2000-Br為引發(fā)劑,MMA為單體,HDMA為交聯(lián)劑,采用ATRP活性自由基聚合,合成了線性的兩親性嵌段共聚物PEG-PMMA和疏水端交聯(lián)的PEG-PMMA-HDMA。(2)通過,GPC、1H-NMR研究可知,PEG-PMMA為線性分子,而PEG-PM