CN111825815A - 基于反应性嵌段共聚物制备具有刺激响应性可降解型纳米粒子的方法及应用 - Google Patents

基于反应性嵌段共聚物制备具有刺激响应性可降解型纳米粒子的方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及基于反应性嵌段共聚物制备具有刺激响应性可降解型纳米粒子的方法及应用，以聚乙二醇‑b‑(2‑乙烯基‑4,4‑二甲基吖内酯)(PEG‑b‑PVDMA)嵌段共聚物(BCPs)为反应平台，制备了具有刺激响应性的纳米颗粒，用于装载和控制分子货物的释放。PEG‑b‑PVDMA BCPs的微相分离使得在水溶液中可以构建定义明确的纳米粒子。PVDMA重复单元中的吖内酯基团为BCPs的亲水性和伯胺的功能化提供了活性位点。PEG‑b‑PVDMA BCPs的亲水性诱导了自组装BCP纳米颗粒的重建和降解。功能伯胺可以与PEG‑b‑PVDMA BCPs结合，产生含有Azo BCPs和pyr BCPs。本发明的纳米粒子可以与分子货物结合，并在外部刺激下释放它们，使含吖内酯的BCPs成为开发控制运载工具的有吸引力的平台。

Description

基于反应性嵌段共聚物制备具有刺激响应性可降解型纳米粒 子的方法及应用
技术领域
本发明属于高分子领域，特别涉及一种基于反应性嵌段共聚物制备具有刺激响应性可降解型纳米粒子的方法及应用。
背景技术
由于两亲性嵌段共聚物(BCPs)自组装而成的纳米粒子制备简单、成本低、生物相容性好等优点，因此作为纳米载体用于客体材料的传递，包括小分子药物、基因、蛋白质治疗等得到了广泛的研究。合成聚合物化学的技术进步允许精确控制大分子结构和组成，这也使合成具有窄多分散性的两亲性BCPs成为可能。因此，通过两亲性BCPs的溶液自组装可以制备具有小尺寸(10～100nm)和窄尺寸分布的单分散纳米粒子，由此产生的纳米载体对增强组织穿透的治疗传递具有潜在的用途。
通过响应外部刺激(如硫醇、光、糖和pH值变化)降解BCP纳米颗粒，来控制分子货物的释放，是一种理想特性。在这种体系中，外部刺激通常会导致BCP纳米粒子中可降解基团的裂解，导致疏水链段的极性增加和BCP纳米粒子的稳定性降低，从而促进预包覆分子的释放。例如，Sumerlin和他的同事报道了PAPBAE-b-PDMABCP胶束的pH响应和糖响应行为。被封装在胶束核心的疏水分子可以在高pH或高糖浓度下由于PAPBAE-b-PDMA BCP胶束的解离而释放出来。Boyer和他的同事最近描述了基于光响应的BCP纳米粒子的制备和随后的光解。尽管取得了这些成就，但由于BCPs的反应性有限，BCP纳米粒子的额外修饰和功能化通常很难实现。因此，开发一个广泛适用的、反应性BCP模型是一个重要的挑战，它允许不同功能能够简单集成，并且在应用一个合适的刺激时不降低自组装BCP纳米粒子的解离能力。
聚(2-乙烯基-4,4-二甲基吖内酯)(PVDMA)是一个优异的反应性聚合物，因为吖内酯基团容易进行开环亲核加成反应，提供有效的分子载荷结合位点，同时也能够对聚合物链进行化学修饰赋予功能化或者刺激响应性。Lynn和他同事先前的研究表明PVDMA均聚物可以构建用于基因和药物传递的多层膜和微胶囊。本发明的发明人在先前的研究中，也制备了化学交联的PVP-b-PVDMA微凝胶，该凝胶可以利用不同的烷基伯胺对链上的吖内酯环进行反应修饰，从而获得光致发光和光异构化性能。Levere等人也证明了由温敏性嵌段共聚物产生的吖内酯功能化纳米粒子作为纳米载体具有广阔的应用前景。
然而，对PVDMA基聚合物的设计、组装、改性和解组装之间的关系仍缺乏系统研究，与此同时，基于吖内酯嵌段共聚物构建可降解型纳米粒子的方法未见报道。为此，提出本发明。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供基于吖内酯嵌段共聚物制备具有刺激响应性可降解型纳米粒子的方法及应用。所构建的可降解纳米粒子具有小尺寸和窄尺寸分布，可自组装并负载客体分子，在外部条件刺激下可解组装并释放客体分子，在组织穿透的治疗传递领域具有广阔的应用前景。
相关术语说明：
RAFT：可逆加成-断裂链转移聚合；
BCPs：两亲性嵌段共聚物；
VDMA：2-乙烯基-4,4-二甲基-2-恶唑啉-5-酮，结构式如下：
Figure BDA0002601457090000021
PEG-macroCTA：Poly(ethylene glycol)methyl ether(4-cyano-4-pentanoatedodecyl trithiocarbonate)，结构式如下：
Figure BDA0002601457090000022
AIBN：偶氮二异丁腈；
THF：四氢呋喃；
Azo：N-(4-aminobutyl)azobenzenecarboxyamide，结构式如下：
Figure BDA0002601457090000033
；
Pyr：4-(2-氨乙基)吡啶，结构式如下：
Figure BDA0002601457090000031
Ap：1-氨基芘，结构式如下：
Figure BDA0002601457090000032
β-CD：β-环糊精；
PBS：磷酸盐缓冲溶液，为现有的常规缓冲溶液。
本发明的技术方案如下：
基于吖内酯嵌段共聚物制备的可降解纳米粒子，所述的可降解纳米粒子为PEG-b-PVDMA BCPs、PEG-b-PVDMA-f-Azo BCPs或PEG-b-PVDMA-f-Pyr BCPs自组装形成的纳米粒子。
根据本发明，优选的，所述的PEG-b-PVDMA BCPs自组装形成的纳米粒子的微观形貌呈球形，用AFM测得的粒径尺寸为101±29nm，用TEM测得的粒径尺寸为52±8nm；AFM测得的粒径直径大于TEM测量的直径，这主要是因为BCP纳米颗粒的亲水PEG壳层与用于AFM测量的亲水硅基质之间的相互作用使BCP纳米颗粒在表面塌陷，伴随着水平尺寸的增加，并减小垂直尺寸。
优选的，PEG-b-PVDMA BCPs中VDMA与PEG-macroCTA的摩尔比为180：1，其相对分子质量为28100，分子量分布系数为1.08。
根据本发明，优选的，所述的PEG-b-PVDMA-f-Azo BCPs自组装形成的纳米粒子为PEG-b-PVDMA-f-Azo31 BCPs或PEG-b-PVDMA-f-Azo62 BCPs自组装形成的纳米粒子；
进一步优选的，所述的PEG-b-PVDMA-f-Azo31 BCPs自组装形成的纳米粒子的微观形貌呈球形，用AFM测得的平均直径为67±21nm，TEM测得的平均直径为39±9nm；5天后球形纳米粒子仍然存在，由于吖内酯的水解，纳米粒子的平均直径降低，此时AFM测量的平均直径为46±13nm，TEM测量的平均直径为26±4nm。
所述的PEG-b-PVDMA-f-Azo62 BCPs自组装形成的纳米粒子在水溶液中5天后有一个较大的平均粒径，AFM测得的平均直径为54±16nm，TEM测得的平均直径为31±4nm。
进一步优选，5天后，β-CD分子被加入到PEG-b-PVDMA-f-Azo31 BCPs纳米粒子溶液中，当β-CD与Azo的摩尔比为5:1时，导致BCP纳米粒子的解离和β-CD与BCPs的不规则形状配合物的形成。然而，PEG-b-PVDMA-f-Azo62 BCPs形成的纳米粒子很难在β-CD引发下解离。
最终优选的，所述的PEG-b-PVDMA-f-Azo31 BCPs自组装形成的纳米粒子中，Azo官能团含量为16.9％。
根据本发明，优选的，将AP分子作为模型药物去研究PEG-b-PVDMA-f-Azo31 BCPs纳米粒子的负载和在β-CD引发下的释放性质。在pH＝7.4的PBS中，在室温下进行了BCP纳米粒子中AP分子由β-CD引发的释放。当摩尔比β-CD:Azo＝5:1时，在最初的8小时内，负载在BCP纳米粒子中的46％的AP分子被迅速释放，然后在40小时内(从8小时到48小时)持续释放17％的AP分子。
优选的，所述的PEG-b-PVDMA-f-Azo31 BCPs自组装形成的纳米粒子，模型药物AP分子的负载量为7.9％。
根据本发明，优选的，所述的PEG-b-PVDMA-f-Pyr BCPs在pH＝7.4的溶液中进行自组装形成的纳米粒子微观形貌在水溶液中呈球形和圆柱形，球体和圆柱体的直径为15nm，圆柱体的主轴长度在30～100nm之间；
优选的，所述的PEG-b-PVDMA-f-Pyr BCPs自组装形成的纳米粒子中，Pyr官能团含量为27.4％。
根据本发明，优选的，将AP分子作为模型药物去研究PEG-b-PVDMA-f-Pyr BCPs纳米粒子的负载和在pH引发下的释放性质。在pH为7.4或2.6的缓冲溶液中，在室温下，从PEG-b-PVDMA-f-Azo31 BCPs纳米粒子中释放出AP分子。在pH＝7.4时，AP分子从BCP纳米粒子中缓慢释放(仅9％的AP分子在48小时内释放)。然而，AP分子在pH＝2.6时以更快的释放速率从BCP纳米粒子中释放出来，71％的AP分子在48小时内释放出来。
优选的，所述的PEG-b-PVDMA-f-Pyr BCPs自组装形成的纳米粒子，模型药物AP分子的负载量为4.8％。
根据本发明，上述基于吖内酯嵌段共聚物的可降解纳米粒子的制备方法，包括步骤如下：
以VDMA和PEG-macroCTA为原料，采用RAFT聚合合成PEG-b-PVDMA BCPs；
向含有PEG-b-PVDMA BCPs的有机溶剂中加入Azo或Pyr，进行功能化反应，得到PEG-b-PVDMA-f-Azo BCPs或PEG-b-PVDMA-f-Pyr BCPs；
将PEG-b-PVDMA、PEG-b-PVDMA-f-Azo BCPs或PEG-b-PVDMA-f-Pyr BCPs溶解在有机溶液中，之后在超声下滴加去离子水，促进BCP纳米粒子的形成，通过旋转蒸发去除有机溶剂，即得基于吖内酯嵌段共聚物的可降解纳米粒子溶液。
根据本发明，优选的，VDMA和PEG-macroCTA的摩尔比为180:1；
优选的，所述的有机溶剂为THF。
根据本发明，PEG-b-PVDMA BCPs的合成，一个优选的实施方式，包括具体实施步骤如下：
采用RAFT聚合合成BCPs，此反应在一个50ml的备有聚四氟乙烯涂层磁搅拌棒的单颈圆底烧瓶内进行；取VDMA1.45mL与PEG-macroCTA 300mg，摩尔比VDMA:PEG-macroCTA＝180，AIBN 1.83mg，摩尔比PEG-macroCTA:AIBN＝5:1在65℃下于8.5mL苯中聚合反应18h；聚合通过将反应容器浸入液氮中并将其暴露在空气中而停止，得到的聚合物用正己烷沉淀3次，粗产品溶解在THF中，使用透析管透析5天，将溶液浓缩，并用正己烷沉淀聚合物，然后在真空中干燥，即得PEG-b-PVDMA BCPs。
根据本发明，PEG-b-PVDMA-f-Azo BCPs或PEG-b-PVDMA-f-Pyr BCPs的合成，一个优选的实施方式，包括具体实施步骤如下：
5mL含有100mg PEG-b-PVDMA BCPs的THF溶液与5mL含44mg或93mg Azo或50mg Pyr的THF溶液搅拌混合，在室温下进行功能化反应48h，聚合物产品用THF透析纯化6天，然后浓缩并用正己烷沉淀，回收的固体在真空中干燥，即得PEG-b-PVDMA-f-Azo BCPs或PEG-b-PVDMA-f-Pyr BCPs。
根据本发明，基于吖内酯嵌段共聚物的可降解纳米粒子的制备，一个优选的实施方式，包括具体实施步骤如下：
5mg PEG-b-PVDMA、PEG-b-PVDMA-f-Azo BCPs或PEG-b-PVDMA-f-Pyr BCPs完全溶解在1mL THF中，之后在超声下滴加10mL去离子水，促进BCP纳米粒子的形成；经过滴加和超声之后，THF通过旋转蒸发去除，即得基于吖内酯嵌段共聚物的可降解纳米粒子。
根据本发明，基于吖内酯嵌段共聚物的可降解纳米粒子的刺激响应性，在医用控释载药中的应用。
根据本发明，PEG-b-PVDMA BCPs由RAFT聚合合成的技术路线如下：
Figure BDA0002601457090000061
本发明未详尽说明的，均按本领域现有技术。
本发明的原理：
本发明中PEG-b-PVDMA BCPs的微相分离使得在水溶液中可以构建定义明确的纳米粒子。PVDMA重复单元中的吖内酯基团为BCPs的亲水性和伯胺的功能化提供了活性位点。PEG-b-PVDMA BCPs的亲水性诱导了自组装BCP纳米颗粒的重建和降解。功能伯胺可以与PEG-b-PVDMA BCPs结合，产生含有Azo BCPs和Pyr BCPs。由于功能化BCPs制备的自组装纳米粒子可以通过不同的外部刺激(即，添加β-环糊精或pH值变化)进行解组装。由残留的吖内酯基团水解引起的功能化PEG-b-PVDMA BCP纳米粒子的逐渐重构为设计50nm以下、分散良好、具有刺激响应的纳米粒子提供了一种新的方法。这些纳米粒子可以与分子货物结合，并在外部刺激下释放它们，使含吖内酯的BCPs成为开发控制运载工具的有吸引力的平台。
本发明的有益效果：
1、本发明的可降解纳米粒子具有小尺寸和窄尺寸分布，可自组装并负载客体分子，在外部条件刺激下可解组装并释放客体分子，在组织穿透的治疗传递领域具有广阔的应用前景。
2、本发明的可降解纳米粒子可负载的客体分子广泛，本发明采用的客体分子的分子量和尺寸与日常使用的药物相似，十分有利于日常药物的负载。
3、本发明的可降解纳米粒子负载客体分子后，可降解纳米粒子可在多种条件下解组装而释放客体分子，载药释放可灵活控制。
附图说明
图1为嵌段共聚物的核磁谱图。具体分别为(a)实施例1得到的PEG-b-PVDMABCPs的核磁谱图；(b)实施例2得到的PEG-b-PVDMA-f-Azo31 BCPs的核磁谱图；(c)实施例2得到的PEG-b-PVDMA-f-Azo62 BCPs的核磁谱图。
图2为实施例2得到的PEG-b-PVDMA-f-Pyr BCPs的核磁谱图。
图3为实施例3中PEG-b-PVDMABCPs可降解纳米粒子的微观形貌表征，(a)实施例3得到的纳米粒子的AFM图，(b)实施例3得到的纳米粒子的TEM图。
图4为实施例3中PEG-b-PVDMA-f-Azo31 BCPs可降解纳米粒子的微观形貌表征，(a)实施例3得到的PEG-b-PVDMA-f-Azo31 BCPs纳米粒子的AFM图；(b)实施例3得到的PEG-b-PVDMA-f-Azo31 BCPs纳米粒子在水溶液中储存5天的AFM图；(c)实施例3得到的PEG-b-PVDMA-f-Azo31 BCPs纳米粒子的TEM图；(d)实施例3得到的PEG-b-PVDMA-f-Azo31BCPs纳米粒子在水溶液中储存5天的TEM图。
图5为实施例3中PEG-b-PVDMA-f-Azo62 BCPs可降解纳米粒子在水溶液5天后的微观形貌表征，(a)实施例3得到的PEG-b-PVDMA-f-Azo62 BCPs可降解纳米粒子的AFM图，(b)实施例3得到的PEG-b-PVDMA-f-Azo62 BCPs可降解纳米粒子的TEM图。
图6为实施例3中PEG-b-PVDMA-f-Pyr BCPs可降解纳米粒子的微观形貌表征，其中(a)实施例3得到的PEG-b-PVDMA-f-Pyr BCPs可降解纳米粒子的TEM图；(b)实施例3得到的PEG-b-PVDMA-f-Pyr BCPs可降解纳米粒子在pH＝7.4的溶液中放置5天的TEM图；(c)实施例3得到的PEG-b-PVDMA-f-Pyr BCPs可降解纳米粒子在pH＝2.6的溶液中放置5天的TEM图；(d)实施例3得到的PEG-b-PVDMA-f-Pyr BCPs可降解纳米粒子的AFM图；(e)实施例3得到的PEG-b-PVDMA-f-Pyr BCPs可降解纳米粒子在pH＝7.4的溶液中放置5天的AFM图；(f)实施例3得到的PEG-b-PVDMA-f-Pyr BCPs可降解纳米粒子在pH＝2.6的溶液中放置5天的AFM图。
图7为实施例5中在添加β-CD后PEG-b-PVDMA-f-Azo31 BCPs纳米粒子的解组装过程图。(a)在pH＝7.4的PBS中，AP从BCP纳米粒子内随时间释放的曲线。(b-c)分别为第5天添加β-CD:Azo＝1:1之后和添加β-CD:Azo＝5:1之后的AFM图。(d-e)分别为第5天添加β-CD:Azo＝1:1之后和添加β-CD:Azo＝5:1之后的TEM图。
图8为实施例6中PEG113-b-PVDMA183-f-Pyr50 BCPs纳米粒子由pH改变引起的解组装过程图。PEG-b-PVDMA-f-Pyr BCPs纳米粒子由pH改变引起的解组装过程图如图8所示。其中(a)为分别在pH＝7.4和pH＝2.6条件下，AP分子从BCP纳米粒子中随时间释放的曲线。(b-c)分别为第5天pH＝7.4条件下和第5天pH＝2.6条件下的TEM图。(d-e)分别为第5天pH＝7.4条件下和第5天pH＝2.6条件下的AFM图。
具体实施方式
下面通过具体实施例并结合附图对本发明作进一步说明，但不限于此。
实施例中所用原料Azo是按照(Xu Wang,Jesse L.Davis,Bethany M.Aden,Bradley S.Lokitz,and S.Michael Kilbey,II.Versatile Synthesis of Amine-Reactive Microgels by Self-Assembly of Azlactone-Containing BlockCopolymers.Macromolecules 2018,51,3691-3701)合成的。其余原料均为常规原料，市购产品。
实施例1
PEG-b-PVDMA BCPs的合成：
采用RAFT聚合合成了BCPs，此反应在一个50ml的备有聚四氟乙烯涂层磁搅拌棒的单颈圆底烧瓶内进行。蒸馏后的VDMA(1.45ml)与PEG-macroCTA(300mg，摩尔比VDMA:PEG-macroCTA＝180：1)，AIBN(1.83mg；摩尔比PEG-macroCTA:AIBN＝5:1)在65℃下于苯(8.5ml)中聚合18h。聚合通过将反应容器浸入液氮中并将其暴露在空气中而停止。得到的聚合物用正己烷沉淀3次。粗产品溶解在THF中，使用透析管透析5天。将溶液浓缩，并用正己烷沉淀聚合物，然后在真空中干燥，得到PEG-b-PVDMA BCPs。
本实施例得到的PEG-b-PVDMA BCPs的核磁谱图如图1(a)所示。
实施例2
含有Azo或Pyr功能化的PEG-b-PVDMA BCPs的合成：
5mL含有PEG-b-PVDMA BCPs(100mg)的THF溶液与5mL含Azo(44mg或93mg)或Pyr(50mg)的THF溶液搅拌。功能化反应允许在室温下进行48h。所需要的聚合物产品用THF透析纯化6天。Azo功能化PEG-b-PVDMA(简称PEG-b-PVDMA-f-Azo)或Pyr功能化PEG-b-PVDMA(简称PEG-b-PVDMA-f-Pyr)BCPs被浓缩并用正己烷沉淀，最终回收的固体在真空中干燥，即得PEG-b-PVDMA-f-Azo31 BCPs、PEG-b-PVDMA-f-Azo62 BCPs和PEG-b-PVDMA-f-Pyr BCPs。
本实施例得到的PEG-b-PVDMA-f-Azo31 BCPs，Azo官能团含量为16.9％，核磁谱图如图1(b)所示。
本实施例得到的PEG-b-PVDMA-f-Azo62 BCPs，Azo官能团含量为33.8％，核磁谱图如图1(c)所示。
本实施例得到的PEG-b-PVDMA-f-Pyr BCPs，Pyr官能团含量为27.4％，核磁谱图如图2所示。
实施例3
将实施例1、2得到的BCPs进行自组装：
分别取5mg的PEG-b-PVDMA BCPs、PEG-b-PVDMA-f-Azo31 BCPs、PEG-b-PVDMA-f-Azo62 BCPs或PEG-b-PVDMA-f-Pyr BCPs，完全溶解在1mL THF中，之后在超声下滴加10mL去离子水，促进BCP纳米粒子的形成。经过滴加和超声之后，有机溶剂THF通过旋转蒸发去除，得到对应的基于吖内酯嵌段共聚物的可降解纳米粒子。
得到的PEG-b-PVDMA BCPs可降解纳米粒子的AFM图如图3(a)所示，TEM图如图3(b)所示。由图3(a)(b)可知，PEG-b-PVDMA BCPs自组装形成的纳米粒子的微观形貌呈球形，用AFM测得的粒径尺寸为101±29nm，用TEM测得的粒径尺寸为52±8nm；
得到的PEG-b-PVDMA-f-Azo31 BCPs可降解纳米粒子的AFM图如图4(a)所示，TEM图如图4(c)所示。由图4(a)(c)可知，PEG-b-PVDMA-f-Azo31 BCPs形成的纳米粒子呈球形，其中AFM测得的平均直径为67±21nm，TEM测得的平均直径为39±9nm。5天后PEG-b-PVDMA-f-Azo31 BCPs可降解纳米粒子的AFM图如图4(b)所示，TEM图如图4(d)所示。由图4(b)(d)可知5天后，球形纳米粒子仍然存在，由于吖内酯的亲水性，纳米粒子的平均直径降低，此时AFM测量的平均直径为46±13nm和TEM测量的26±4nm。
得到的PEG-b-PVDMA-f-Azo62 BCPs可降解纳米粒子在水溶液5天后的AFM图如图5(a)所示，TEM图如图5(b)所示。由图5(a)(b)可知，纳米粒子在水溶液中5天后有一个较大的平均粒径，AFM测得的平均直径为54±16nm，TEM测得的平均直径为31±4nm。
得到的PEG-b-PVDM-f-Pyr BCPs可降解纳米粒子的TEM图如图6(a)所示，AFM图如图6(d)所示。由图6(a)(d)可知，PEG-b-PVDMA-f-Pyr BCPs在pH＝7.4的溶液中进行自组装形成的纳米粒子微观形貌在水溶液中呈球形和圆柱形，球体和圆柱体的直径为15nm，圆柱体的主轴长度在30～100nm之间。得到的PEG-b-PVDMA-f-Pyr BCPs可降解纳米粒子在pH＝7.4的溶液中放置5天的TEM图如图6(b)所示，AFM图如图6(e)所示。由图6(b)(e)可知，柱状纳米粒子长度减小到30nm，球形纳米粒子的直径减小到10nm。得到的PEG-b-PVDMA-f-PyrBCPs可降解纳米粒子在pH＝2.6的溶液中放置5天的TEM图如图6(c)所示，AFM图如图6(f)所示。由图6(c)(f)可知，PEG-b-PVDMA-f-Pyr BCP纳米粒子由于吡啶基团在BCPs中的质子化而倾向于解体。
实施例4
AP作为模型客体分子进行负载。
为了制备AP负载的纳米粒子，将0.25mL AP溶液(THF中2mg/mL)在超声作用下滴加到PEG-b-PVDMA-f-Azo或PEG-b-PVDMA-f-Pyr BCP纳米粒子溶液(10mL)中，以便于负载AP分子。然后，为了分离负载了AP的纳米粒子，将溶液在200毫升去离子水的作用下透析3天，以去除游离的AP分子。取出透析液进行紫外可见分析，并用新鲜去离子水代替，每天两次。根据标准曲线，在354nm处的吸光度计算AP浓度。因此，可以从进料量和通过透析去除的AP分子量之间的差值来计算客体负载量。
经计算，PEG-b-PVDMA-f-Azo31 BCPs纳米粒子的AP负载量为7.9％，PEG-b-PVDMA-f-Pyr BCPs纳米粒子的AP负载量为4.8％。
实施例5
β-CD引起的PEG-b-PVDMA-f-Azo BCPs纳米粒子解组装：
反式偶氮苯是一种优良的客体分子，可以与β-CD宿主分子形成复合物。在此，采用了16.9％和33.8％两种不同功能化比结合到PEG-b-PVDMA BCPs上的反式偶氮苯分子去研究PEG-b-PVDMA-f-Azo31和PEG-b-PVDMA-f-Azo62 BCPs形成的纳米粒子由β-CD引起的解组装。
PEG-b-PVDMA-f-Azo31形成的纳米粒子呈球形，5天后，β-CD分子被加入到BCP纳米粒子溶液中，其中β-CD与Azo的摩尔比分别为1:1或5:1。在β-CD：Azo＝1:1的条件下，观察到β-CD和PEG-b-PVDMA-f-Azo31 BCPs的复合物的球形纳米颗粒和大聚集体。由于β-CD增强了含有Azo的PEG-b-PVDMA-f-Azo BCPs的亲水性，导致了球形纳米粒子的解组装和大聚集体的重建。进一步添加β-CD至β-CD与Azo的摩尔比为5：1，导致BCP纳米粒子的解离和β-CD与BCPs的不规则形状配合物的形成。
含有33.8％Azo官能团的PEG-b-PVDMA-f-Azo62 BCPs在水溶液中5天后有一个较大的平均粒径，AFM测得的平均直径为54±16nm，TEM测得的平均直径为31±4nm。然而，PEG-b-PVDMA-f-Azo62 BCPs形成的纳米粒子很难在β-CD引发下解离。
β-CD引发的纳米粒子解组装对于客体负载和控制释放是很有用的。AP分子由于分子量和尺寸与日常使用的药物相似、对于PVDMA的化学惰性以及光谱手段易于检测等原因被选择作为模型药物去研究BCP纳米粒子的负载和释放性质。PEG-b-PVDMA-f-Azo31用于客体负载和释放研究，其中BCP纳米粒子中的AP载荷含量为7.9％。在pH＝7.4的PBS中，在室温下进行了BCP纳米粒子中AP分子由β-CD引发的释放。当摩尔比β-CD:Azo＝5:1时，在最初的8小时内，负载在BCP纳米粒子中的～46％的AP分子被迅速释放，然后在40小时内(从8小时到48小时)持续释放17％的AP分子。
本实施例中在添加β-CD后PEG-b-PVDMA-f-Azo31 BCPs纳米粒子的解组装过程图如图7所示。(a)在pH＝7.4的PBS中，AP从BCP纳米粒子内随时间释放的曲线。(b-c)分别为第5天添加β-CD:Azo＝1:1之后和添加β-CD:Azo＝5:1之后的AFM图。(d-e)分别为第5天添加β-CD:Azo＝1:1之后和添加β-CD:Azo＝5:1之后的的TEM图。
实施例6
PEG-b-PVDMA-f-Pyr BCPs与pH响应纳米粒子解离的自组装：
在pH为7.4或2.6的缓冲溶液中，在室温下，从PEG-b-PVDMA-f-Pyr BCPs纳米粒子中释放出AP分子。在pH＝7.4时，AP分子从BCP纳米粒子中缓慢释放(仅9％的AP分子在48小时内释放)。然而，AP分子在pH＝2.6时以更快的释放速率从BCP纳米粒子中释放出来，71％的AP分子在48小时内释放出来。这种相对较快的释放是由于BCP纳米粒子的解组装和AP分子中氨基在低p H值水溶液下的质子化。
本实施例中PEG-b-PVDMA-f-Pyr BCPs纳米粒子由pH改变引起的解组装过程图如图8所示。其中(a)为分别在pH＝7.4和pH＝2.6条件下，AP分子从BCP纳米粒子中随时间释放的曲线。(b-c)分别为第5天pH＝7.4条件下和第5天pH＝2.6条件下的TEM图。(d-e)分别为第5天pH＝7.4条件下和第5天pH＝2.6条件下的AFM图。

Claims (10)

1.基于吖内酯嵌段共聚物制备的可降解纳米粒子,其特征在于，所述的可降解纳米粒子为PEG-b-PVDMA BCPs、PEG-b-PVDMA-f-Azo BCPs或PEG-b-PVDMA-f-Pyr BCPs自组装形成的纳米粒子。
2.根据权利要求1所述的基于吖内酯嵌段共聚物制备的可降解纳米粒子,其特征在于，所述的PEG-b-PVDMA BCPs自组装形成的纳米粒子的微观形貌呈球形，用AFM测得的粒径尺寸为101±29nm，用TEM测得的粒径尺寸为52±8nm；
优选的，PEG-b-PVDMA BCPs中VDMA与PEG-macroCTA的摩尔比为180：1，其相对分子质量为28100，分子量分布系数为1.08。
3.根据权利要求1所述的基于吖内酯嵌段共聚物制备的可降解纳米粒子,其特征在于，所述的PEG-b-PVDMA-f-Azo BCPs自组装形成的纳米粒子为PEG-b-PVDMA-f-Azo31 BCPs或PEG-b-PVDMA-f-Azo62 BCPs自组装形成的纳米粒子；优选的，所述的PEG-b-PVDMA-f-Azo31BCPs自组装形成的纳米粒子的微观形貌呈球形，用AFM测得的平均直径为67±21nm，TEM测得的平均直径为39±9nm；优选的，所述的PEG-b-PVDMA-f-Azo31 BCPs自组装形成的纳米粒子中，Azo官能团含量为16.9％；
所述的PEG-b-PVDMA-f-Azo62 BCPs自组装形成的纳米粒子在水溶液中5天后有一个较大的平均粒径，AFM测得的平均直径为54±16nm，TEM测得的平均直径为31±4nm。
4.根据权利要求1所述的基于吖内酯嵌段共聚物制备的可降解纳米粒子,其特征在于，将AP分子作为模型药物负载PEG-b-PVDMA-f-Azo31 BCPs自组装形成的纳米粒子，AP分子的负载量为7.9％；
优选的，在pH＝7.4的PBS中，在室温下BCP纳米粒子中AP分子由β-CD引发释放，当摩尔比β-CD:Azo＝5:1时，在最初的8小时内，负载在BCP纳米粒子中的46％的AP分子被迅速释放，然后在40小时内持续释放17％的AP分子。
5.根据权利要求1所述的基于吖内酯嵌段共聚物制备的可降解纳米粒子,其特征在于，所述的PEG-b-PVDMA-f-Pyr BCPs在pH＝7.4的溶液中进行自组装形成的纳米粒子微观形貌在水溶液中呈球形和圆柱形，球体和圆柱体的直径为15nm，圆柱体的主轴长度在30～100nm之间；
优选的，所述的PEG-b-PVDMA-f-Pyr BCPs自组装形成的纳米粒子中，Pyr官能团含量为27.4％。
6.根据权利要求1所述的基于吖内酯嵌段共聚物制备的可降解纳米粒子,其特征在于，将AP分子作为模型药物负载PEG-b-PVDMA-f-Pyr BCPs纳米粒子，模型药物AP分子的负载量为4.8％；
优选的，在pH为7.4或2.6的缓冲溶液中，在室温下，从PEG-b-PVDMA-f-Pyr BCPs纳米粒子中释放出AP分子；
优选的，负载AP后，pH＝2.6的溶液中，AP分子释放速率更快。
7.权利要求1所述的基于吖内酯嵌段共聚物的可降解纳米粒子的制备方法，包括步骤如下：
以VDMA和PEG-macroCTA为原料，采用RAFT聚合合成PEG-b-PVDMA BCPs；
向含有PEG-b-PVDMA BCPs的有机溶剂中加入Azo或Pyr，进行功能化反应，得到PEG-b-PVDMA-f-Azo BCPs或PEG-b-PVDMA-f-Pyr BCPs；
将PEG-b-PVDMA、PEG-b-PVDMA-f-Azo BCPs或PEG-b-PVDMA-f-Pyr BCPs溶解在有机溶液中，之后在超声下滴加去离子水，促进BCP纳米粒子的形成，通过旋转蒸发去除有机溶剂，即得基于吖内酯嵌段共聚物的可降解纳米粒子溶液。
8.根据权利要求7所述的基于吖内酯嵌段共聚物的可降解纳米粒子的制备方法，其特征在于，VDMA和PEG-macroCTA的摩尔比为180:1；
优选的，所述的有机溶剂为THF。
9.根据权利要求7所述的基于吖内酯嵌段共聚物的可降解纳米粒子的制备方法，其特征在于，包括步骤如下：
5mg PEG-b-PVDMA、PEG-b-PVDMA-f-Azo BCPs或PEG-b-PVDMA-f-Pyr BCPs完全溶解在1mL THF中，之后在超声下滴加10mL去离子水，促进BCP纳米粒子的形成；经过滴加和超声之后，THF通过旋转蒸发去除，即得基于吖内酯嵌段共聚物的可降解纳米粒子。
10.权利要求1所述的基于吖内酯嵌段共聚物的可降解纳米粒子的应用，在医用控释载药中的应用。
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