兩親性嵌段聚合物、聚合物囊泡及其制備方法和應用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及兩親性嵌段聚合物、由其組成的聚合物囊泡以及該聚合物囊泡的制備方法和應用。更具體地，所述兩親性嵌段聚合物由親水鏈段和疏水鏈段通過可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移聚合(RAFT)法獲得，其中所述親水鏈段是端基修飾了三硫酯的聚乙二醇，其分子量為1000～20000Da，并且所述疏水鏈段組成為下式所示，其中m=1～11并且n=1～11。通過使用上述兩親性嵌段聚合物，本發(fā)明實現(xiàn)了囊泡負載的親水和疏水分子的可控同步釋放，刺激調(diào)控囊泡負載的酶反應器的生物催化活性。另外，在刺激觸發(fā)交聯(lián)的過程中，聚合物囊泡的雙層膜中產(chǎn)生的篩狀親水通道和膜的滲透性能夠通過刺激的持續(xù)時間來控制。
【專利說明】兩親性嵌段聚合物、聚合物囊泡及其制備方法和應用
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及高分子材料及其應用，更具體地，涉及一種刺激響應性的兩親性嵌段聚合物、由該兩親性嵌段聚合物組成的聚合物囊泡及其制備方法和應用。
【背景技術(shù)】
[0002]探索復雜的生物系統(tǒng)(如細胞和病毒)的結(jié)構(gòu)和功能一直以來激發(fā)著各種人工自組裝納米結(jié)構(gòu)的形成，其中以脂質(zhì)體囊泡和聚合物囊泡為最典型實例。這兩種囊泡都有一個由疏水雙層膜包裹形成的親水內(nèi)腔。囊泡被越來越多的用來構(gòu)筑藥物傳輸納米載體、納米反應器和人工細胞器等(Wolfgang Meier, et al.Acc.Chem.Res.2011,44,1039-1049)。顯然，所有的這些應用中都與物質(zhì)在囊泡膜內(nèi)外的有效交換密切相關(guān)。然而，與脂質(zhì)體囊泡相比，結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定的聚合物囊泡卻面臨著嚴重的膜滲透性問題(Adi Eisenberg, etal.Science2002，297，967-973)，如有機小分子物質(zhì)、離子甚至水都很難滲透。目前，已經(jīng)發(fā)展了一些方法來提高聚合物囊泡的滲透性，主要包括:將通道蛋白合并到雙層膜中，引入刺激敏感的聚合物(如pH、CO2、葡萄糖響應的聚合物)，帶相反電荷的聚合物共同組裝，螺旋的棒狀-嵌-柔性鏈聚合物的自組裝，還有囊泡膜的后改性法。以上這些策略要么需要外加一些物質(zhì)，具有復雜的制造過程，要么不能對滲透性進行很好的調(diào)控；更重要的是，這些方法都面臨降低囊泡穩(wěn)定性甚至破壞囊泡結(jié)構(gòu)的風險。
[0003]另一方面，盡管聚合物囊泡的膜內(nèi)鏈段側(cè)向流動性相比于脂質(zhì)體囊泡降低了，從而其化學和物理穩(wěn)定性提高了，但是面對很多實際情況，聚合物囊泡結(jié)構(gòu)仍會瓦解，如高度稀釋、強剪切作用、遇有機溶劑或在其它更為復雜的環(huán)境中應用。最新研究表明，聚合物囊泡的穩(wěn)定性仍然需要進一步提高(S.P Armes, et al.Langmuir2012, 28,1196-1205)。傳統(tǒng)的化學交聯(lián)的方法已經(jīng)被用來嘗試解決聚合物囊泡的穩(wěn)定性問題，如申請?zhí)枮?01210084255.1的中國專利申請公開了一種制備交聯(lián)聚合物囊泡來提高其穩(wěn)定性的方法。但是，現(xiàn)有的通過交聯(lián)的方法來增強穩(wěn)定性的同時又會進一步削弱囊泡對親水或疏水物質(zhì)的膜滲透能力(Dennis E.Discher, et al.J.Phys.Chem.B2002,106，2848-2854)。因此，同時增強聚合物囊泡雙層膜的滲透性和其微結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性依然是一個嚴重的挑戰(zhàn)和亟待解決的問題，而設計這樣的優(yōu)化聚合物囊泡需要引入新的交聯(lián)化學并在交聯(lián)反應發(fā)生的同時產(chǎn)生大量的官能基團的轉(zhuǎn)換。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了解決同步增強聚合物囊泡的穩(wěn)定性與滲透性的問題，為此提供了一種刺激響應性兩親性嵌段聚合物、由該兩親性嵌段聚合物組成的聚合物囊泡及其制備方法和應用。
[0005]在一方面，本發(fā)明提供一種兩親性嵌段聚合物，其特征在于，所述兩親性嵌段聚合物由親水鏈段和疏水鏈段通過可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移聚合(RAFT)法獲得，其中所述親水鏈段是端基修飾了三硫酯的聚乙二醇，其分子量為1000~20000Da，并且所述疏水鏈段為下式所示，
[0006]
【權(quán)利要求】
1.一種兩親性嵌段聚合物，其特征在于，所述兩親性嵌段聚合物由親水鏈段和疏水鏈段通過可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移聚合(RAFT)法獲得，其中所述親水鏈段是端基修飾了三硫酯的聚乙二醇，其分子量為1000~20000Da，并且所述疏水鏈段組成為下式所示，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩親性嵌段聚合物，其特征在于，所述兩親性嵌段聚合物具有下式I并且由式A的親水鏈段和式B的疏水鏈段通過RAFT法獲得，
3.一種由權(quán)利要求1或2所述的兩親性嵌段聚合物組成的聚合物囊泡，其特征在于，所述聚合物囊泡的最外層和最里層是由所述兩親性嵌段共聚物中的親水鏈段構(gòu)成，所述最外層和最里層之間的中間層由所述兩親性嵌段共聚物中的疏水鏈段構(gòu)成，其中所述囊泡的尺寸為 100 ~4000nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚合物囊泡，其特征在于，所述中間層的厚度為15~35nm。
5.一種通過自組裝來制備根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的聚合物囊泡的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 將所述兩親性嵌段聚合物形成聚合物囊泡水分散液，和在PH=7.0下，將所述聚合物囊泡水分散液用波長為340~380nm的紫外光照射以在所述聚合物囊泡的雙層膜內(nèi)發(fā)生交聯(lián)反應。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述聚合物囊泡水分散液如下形成: 將所述兩親性嵌段聚合物溶解在作為共溶劑的有機溶劑中，在室溫攪拌條件下向其中加入凈化水，并將所得的聚合物乳濁液放置于透析袋中以透析除去所述有機溶劑，從而獲得所述聚合物囊泡水分散液。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述交聯(lián)反應如下發(fā)生:在所述紫外光照射下，所述兩親性嵌段聚合物中的疏水鏈段的側(cè)基發(fā)生重排反應，脫除一分子(?和CO2,并釋放一分子伯胺，該原位產(chǎn)生的伯胺與所述兩親性嵌段聚合物主鏈中的酯鍵發(fā)生親核反應，從而使得所述聚合物囊泡的雙層膜發(fā)生交聯(lián)發(fā)應。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的聚合物囊泡作為藥物載體的應用。
9.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的`聚合物囊泡作為負載酶的納米反應器的應用。
【文檔編號】C08F2/38GK103588940SQ201310552348
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月7日
【發(fā)明者】劉世勇, 汪梟睿 申請人:中國科學技術(shù)大學