作者：2017級(jí)本科生 張文龍 化學(xué)工程系
指導(dǎo)老師：和亞寧 化學(xué)工程系
關(guān)鍵詞：癌細(xì)胞成像、可降解材料、智能響應(yīng)高分子、藥物（基因）遞送
基因治療和化學(xué)藥物治療是目前對(duì)于癌癥和其他一些腫瘤疾病的有效治療方法，因?yàn)檫@些療法的針對(duì)性強(qiáng)、效果顯著，目前正在迅速發(fā)展之中。如何有效地將藥物或基因遞送進(jìn)入靶組織、靶細(xì)胞也逐漸成為了一個(gè)關(guān)鍵性的問(wèn)題?？紤]到在生理?xiàng)l件下DNA帶負(fù)電，生物可降解的陽(yáng)離子型高聚物是包覆DNA或帶負(fù)電荷的小分子藥物的合適選擇。這些在生理?xiàng)l件下帶正電荷的聚合物可以自發(fā)地結(jié)合DNA并將其包裹，防止DNA在體內(nèi)被酶降解；此外，由于包覆后體系仍帶正電荷，與呈電負(fù)性的細(xì)胞膜親合性較高，DNA較容易進(jìn)入細(xì)胞中。本作品設(shè)計(jì)并合成了多種帶正電荷的聚合物用以達(dá)到這一目的。
偶氮聚合物體系
本作品所設(shè)計(jì)的偶氮聚合物為mPEG-co-PEMA-azo-PEI。當(dāng)聚合物與DNA形成復(fù)合體系時(shí)，內(nèi)部為低水溶性區(qū)域，而在聚合物載體表面形成親水的PEG殼層，可以提高體系的穩(wěn)定性，有利于提高轉(zhuǎn)染效率、成功實(shí)現(xiàn)藥物遞送。結(jié)構(gòu)中接入的PEI在酸性條件下可以結(jié)合大量質(zhì)子，使聚合物成為帶有大量正電荷的聚合物，然后再與帶有一定負(fù)電荷的pDNA通過(guò)靜電作用結(jié)合形成復(fù)合物，構(gòu)成了高分子包囊藥物（基因）釋放體系。聚合物中的偶氮鍵對(duì)還原體系敏感，在人體內(nèi)一些乏氧環(huán)境下可以被還原形成—NH—NH—結(jié)構(gòu)甚至發(fā)生偶氮鍵的還原斷裂，導(dǎo)致聚合物的分解。目前對(duì)于該偶氮聚合物體系已經(jīng)進(jìn)行了相應(yīng)的細(xì)胞實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示該聚合物體系可以滿足包覆pDNA并作用于靶細(xì)胞的要求，后續(xù)的表征仍在進(jìn)行中。
圖1 偶氮聚合物體系包覆與釋放pDNA
雙硫聚合物體系
本作品設(shè)計(jì)了兩種雙硫聚合物，分別是主鏈型雙硫聚合物和側(cè)鏈型雙硫聚合物，雙硫聚合物與偶氮聚合物的設(shè)計(jì)思路相似，引入雙硫鍵并接枝上低相對(duì)分子質(zhì)量的PEI作為質(zhì)子載體，PEG片段與雙硫鍵也使得聚合物具有很好的生物可降解性，雙硫聚合物的合成已經(jīng)基本完成，還需要進(jìn)行后續(xù)的包覆實(shí)驗(yàn)。
總結(jié)與展望
本作品通過(guò)設(shè)計(jì)合適的高分子結(jié)構(gòu)，用于包覆小分子藥物或DNA，藥物或DNA包覆成功后送入人體內(nèi)，在人體腫瘤特殊微環(huán)境下，高分子外殼自降解，從而達(dá)到釋放藥物的目的。本作品的創(chuàng)新之處在于將偶氮聚合物體系和雙硫聚合物體系進(jìn)行對(duì)比，試圖探究出在包覆不同藥物時(shí)以及在不同的藥物釋放條件下兩種高分子包囊藥物（基因）釋放體系的特點(diǎn)，進(jìn)而為設(shè)計(jì)和制造可以大規(guī)模應(yīng)用的高分子包囊藥物提供思路。
