作者：2017級本科生 張文龍 化學工程系
指導老師：和亞寧 化學工程系
關鍵詞：癌細胞成像、可降解材料、智能響應高分子、藥物（基因）遞送
基因治療和化學藥物治療是目前對于癌癥和其他一些腫瘤疾病的有效治療方法，因為這些療法的針對性強、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入靶組織、靶細胞也逐漸成為了一個關鍵性的問題。考慮到在生理條件下DNA帶負電，生物可降解的陽離子型高聚物是包覆DNA或帶負電荷的小分子藥物的合適選擇。這些在生理條件下帶正電荷的聚合物可以自發(fā)地結合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，與呈電負性的細胞膜親合性較高，DNA較容易進入細胞中。本作品設計并合成了多種帶正電荷的聚合物用以達到這一目的。
偶氮聚合物體系
本作品所設計的偶氮聚合物為mPEG-co-PEMA-azo-PEI。當聚合物與DNA形成復合體系時，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、成功實現(xiàn)藥物遞送。結構中接入的PEI在酸性條件下可以結合大量質(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電荷的pDNA通過靜電作用結合形成復合物，構成了高分子包囊藥物（基因）釋放體系。聚合物中的偶氮鍵對還原體系敏感，在人體內(nèi)一些乏氧環(huán)境下可以被還原形成—NH—NH—結構甚至發(fā)生偶氮鍵的還原斷裂，導致聚合物的分解。目前對于該偶氮聚合物體系已經(jīng)進行了相應的細胞實驗，結果顯示該聚合物體系可以滿足包覆pDNA并作用于靶細胞的要求，后續(xù)的表征仍在進行中。
圖1 偶氮聚合物體系包覆與釋放pDNA
雙硫聚合物體系
本作品設計了兩種雙硫聚合物，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計思路相似，引入雙硫鍵并接枝上低相對分子質(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，還需要進行后續(xù)的包覆實驗。
總結與展望
本作品通過設計合適的高分子結構，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行對比，試圖探究出在包覆不同藥物時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，進而為設計和制造可以大規(guī)模應用的高分子包囊藥物提供思路。
