两亲交联聚合物peg-pmma-hdma的制备及性能研究

两亲交联聚合物peg-pmma-hdma的制备及性能研究

ji筋是药物的一般负荷和载体材料，主要用于脂肪醇分子的包裹和传输（如紫杉醇等）。目前，一些产品已被用于一些癌症的治疗和研究。但由于受到细胞膜等客观条件的影响,在人体环境中胶束可能在到达病灶之前被破坏,影响预期的治疗效果。提高载体材料在输送过程中的稳定性是解决这一难题的关键。常见的胶团多由两亲分子构建而成,胶团的稳定性与两亲分子的结构息息相关,目前最常见的提高胶团稳定性的手段是调节聚合物分子的亲水亲油比率,但该方法效果并不显著。本方法在聚乙二醇单甲醚-甲基丙烯酸甲酯(PEG-PMMA)的结构中引入交联剂(1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯,HDMA)获得一种新型的亲油端交联的PEG-PMMA-HDMA,将其用于抗癌药物阿霉素(DOX)的包载,研究该类聚合物胶团的包载性能和缓释性能。1实验部分1.1其他聚合物及溴化亚铜、ccl聚乙二醇单甲醚-2000(PEG-2000)、2-溴代异丁酰溴、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)、盐酸阿霉素(DOX﹒HCl)、溴化亚铜均购自阿拉丁;氘代氯仿(CDCl3)购自百灵威;乙醚、氯仿四氢呋喃(THF)、三乙胺(TEA)、石油醚(PE)、二氯甲烷(DCM)均购自天津市红岩化学试剂厂,规格均为分析纯。而其中用于聚合反应的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;动态光散射(DLS),BT-9300Z型;扫描电镜(SEM),X-650型;紫外分光光度计,UV-265FW型;凝胶渗透色谱(GPC),Waters515-2414型。1.2多组聚合物的合成和性能1.2.1-溴-异丁酰溴共聚反应2-溴-2-溴代异丁酰溴的合成通法将PEG-2000(4.75g,2.5mmol)和10mLTHF加入干燥的反应瓶,向反应体系中加入25mLDCM,0.8mLTEA,冰浴,在N2氛围中缓慢滴加1.5mL2-溴代异丁酰溴(0.65mL,3.85mmol)的DCM溶液,反应15h后,旋干;用100mL氯仿溶解后,水洗3次以除去未反应的PEG2000,干燥浓缩,加少量的DCM溶解后,在冰浴中加入50mL乙醚,析出灰白色固体粉末,过滤,重复上述沉降操作3次,得乳白色固体,真空干燥,待用。1.2.2表面活性剂的制备ATRP法是制备两亲分子的一种常见方法,本实验采用ATRP反应合成所需两亲分子。PEG-PMMA-HDMA的制备:取干燥反应瓶,加入CuBr(58mg,0.4mmol),PEG2000-Br(400mg,0.2mmol)、MMA(1mL,9mmol)以及HDMA(86mg,0.34mmol),通N2后,向体系中加入THF(5mL)使得引发剂完全溶解,密封,加入PMDETA(84μL,0.4mmol),冷冻解冻循环3次,以充分除去体系中的O2。常温搅拌放置,待体系溶液融化后,常温搅拌30min,升温至60℃,搅拌反应14h,通空气,淬灭反应。为除去体系中的催化剂,采用DCM为洗脱剂,过中性Al2O3柱,得到乳白色液体,离心除去其中的细小的中性Al2O3颗粒,浓缩得浅黄色油状物,用少量DCM溶解后加入PE沉降,沉降3次,真空干燥待用。PEG-PMMA的制备:与PEG-PMMA-HDMA的操作相同,无需加入HDMA。1.2.3对聚合物结构的评价1H-NMR测试使用CDCl3作溶剂。GPC检测所用的流动相是Na干燥重蒸的THF,流速1.0mL/min,柱温45℃。1.3包装中包含的dox胶的制备和性能1.3.1dox胶团的制备A液:将10mgPEG-PMMA-HDMA或PEG-PMMA溶于750μLTHF和250μL的DMF混合溶液中;B液:将DOX·HCl(0.5mg、1.25mg或2.5mg)加入250mLDMF中,滴加1滴TEA;将A液和B液的混合液在搅拌的条件下缓慢的滴加入5mL水中,继续搅拌30min,旋转蒸馏除去THF后、用清水透析除去未包载的DOX,每2h换一次透析液,透析16h得到包载DOX的胶团。将样品定容至10mL,待用。1.3.2骨胶的粒径分布和表面形状用DLS测定胶团的粒径大小,胶团粒径的多分散性(PDI),SEM观察胶团形态。1.3.3载药量和包封率的测定取0.1mL样品用1mLDMF溶解破坏胶团结构,采用紫外可见分光光度计(λ=485nm)测定溶液中DOX浓度,计算载药量和包封率。载药量(%)=(胶团中DOX的含量/胶团的总质量)×100(1)包封率(%)=(胶团中药物总量/投药量)×100(2)1.3.4透析液的使用取1mL样品置于截留分子量为12000的透析袋中,将该透析袋置于49mLPBS缓冲溶液(0.1mol/L,pH7.4)中,控制温度为37℃,搅拌,在设定的时间间隔内取透析液用于紫外测试后,更换透析液,每次测定的累积值为所在时间点的累积释药量。每个时间点的累积释药率计算如下:累积释药率=(累积释药量/胶团中DOX的含量)×100(3)2结果与分析2.1组合结构的性能2.1.1h-nmr鉴定在PEG-2000结构中接入Br是ATRP反应顺利进行的前提,因此必须对PEG2000-Br进行1H-NMR鉴定(图2)。检测表明: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检测验证了引发剂结构。2.1.2peg-pmma结构的平均分子量通过1H-NMR也可以确定PEG-PMMA-HDMA的结构组成(如图3),其中1,6,2处的信号分别归属于PEG结构中的-CH2CH2O-,CH3O-,以及通过2-溴异丁酰溴引入的CH3-,4处的信号归属于MMA结构中的CH3O-,3,5处的信号则归属于MMA单元。因此,通过1H-NMR,(3.38ppmCH3O-PEG和3.56ppmCH3OCO-PMMA的比率)可以粗略的计算获得本实验制备的PEG-PMMA-HDMA单位PEG结构对应的16个MMA,进而可计算每个线性结构的平均分子量(MHNMR=3600)。对PEG-PMMA的1H-NMR的测试发现与PEG-PMMA-HDMA的差异并不是很大,分析其中原因可能是HDMA结构中的(CH2)4的信号与高场地信号重叠,而根据PEG结构中的CH2O的信号,同样利用1H-NMR可计算得PEG-PMMA结构中单位PEG对应的20个MMA,即每个线性结构的平均分子量(MHNMR=4000)。通过GPC的检测发现PEG-PMMA的Mn,GPC为4010,与1H-NMR结果接近,而PEG-PMMA-HDMA的Mn,GPC为16600远远大于MHNMR,分析其中原因可能是:当没有交联剂存在时(PEG-PMMA),一个聚合物分子对应一个线性结构,而PEG-PMMA-HDMA结构中则是一个聚合物分子对应多个线性分子,粗略计算(Mn,GPC/MHNMR)可得每个PEG-PMMA-HDMA平均对应4.6个线性结构,证实了交联结构的存在。2.2粒径分布的差异性图4是PEG-PMMA胶团和PEG-PMMA-HDMA胶团的粒径分布图,由图可见,胶团的粒径分布均匀,粒径较小都在150nm以下,其中PEG-PMMA-HDMA胶团的粒径较PEG-PMMA胶团小,这是由于交联剂的存在使得胶团的疏水核心的紧实程度明显高于PEG-PMMA胶团。PEG-PMMA-HDMA胶团的粒径分布均匀度低于PEG-PMMA胶团,这是由于PEG-PMMA-HDMA的交联剂程度并不是均一的,聚合物的分子量分布较宽,因此得到的胶团的粒径分布的差异性相对较大。图5是PEG-PMMA-HDMA胶团的SEM,由图可见胶团的球形结构良好,粒径在纳米级别,和DLS的结果一致。2.3ma-hdma胶团由表1所示,随着DOX投入量的加大,无论是PEG-PMMA或是PEG-PMMA-HDMA,胶团的包载量都显著提高,但是包封率却损失严重。对比两种胶团可见,PEG-PMMA-HDMA胶团无论是包载量或是包封率都优于PEG-PMMA,这是由于交联剂的存在,撑开了胶团的疏水核心,使得包载空间显著提高。2.4peg-pmma-hdma胶团在2月内的释放效果对比,见表1图6是胶团的DOX释放动力学曲线,由图可见PEG-PMMA胶团和PEG-PMMA-HDMA胶团都能实现药物的高效释放,9天左右均能达到85%左右的释放。对比两种胶团发现PEG-PMMA胶团在2天内就完成60%左右的释放,突释现象较为明显;而PEG-PMMA-HDMA胶团在2天内只释放至44%,3天才实现60%的释放;可见,PEG-PMMA-HDMA胶团的包载稳定性显著优于线性的PEG-PMMA胶团,同时具有良好的释放效率。3peg-pmma-hdma胶团(1)以PEG2000-Br为引发剂,MMA为单体,HDMA为交联剂,采用ATRP活性自由基聚合,合成了线性的两亲性嵌段共聚物PEG-PMMA和疏水端交联的PEG-PMMA-HDMA。(2)通过,GPC、1H-NMR研究可知,PEG-PMMA为线性分子,而PEG-PM