聚合物囊泡穩(wěn)定性與滲透性同步調(diào)控研究新進(jìn)展
中科院軟物質(zhì)化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和中國科技大學(xué)化學(xué)院劉世勇教授課題組 (http://staff.ustc.edu.cn/~sliu)近期在聚合物囊泡穩(wěn)定性與滲透性同步調(diào)控方面取得了新進(jìn)展。他們首次利用疏水鏈段由光響應(yīng)性疏水基團(tuán)保護(hù)的伯胺側(cè)基單元所組成的兩親性嵌段聚合物來構(gòu)筑聚合物囊泡組裝體。發(fā)現(xiàn)該囊泡的雙層膜結(jié)構(gòu)在光照刺激過程中能夠發(fā)生無痕交聯(lián)(traceless crosslinking)反應(yīng)而使得囊泡結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，同時(shí)囊泡的滲透性也由于囊泡的疏水雙層膜中不斷產(chǎn)生親水性通道而增加。這一發(fā)現(xiàn)解決了一直以來囊泡穩(wěn)定性與滲透性這一對立矛盾問題。該成果近期以題為“Concurrent Block Copolymer Polymersome Stabilization and Bilayer Permeabilization by Stimuli-Regulated “Traceless” Crosslinking”發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed (DOI: 10.1002/anie.201310589)。
眾所周知，相對于小分子磷脂囊泡，聚合物囊泡由于其疏水雙層膜中高分子鏈之間的高度纏結(jié)而具有相對較高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，因此近些年來被生物醫(yī)藥和化學(xué)材料等領(lǐng)域的科研工作者廣泛關(guān)注和研究。事實(shí)上，為了進(jìn)一步提高聚合物囊泡的穩(wěn)定性，傳統(tǒng)上是通過囊泡雙層膜的交聯(lián)（包括物理和化學(xué)途徑），以保證囊泡在實(shí)際應(yīng)用的復(fù)雜環(huán)境中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。但是，也正是由于聚合物囊泡雙層膜中高分子鏈的高度纏結(jié)和交聯(lián)而使得囊泡的滲透性相對于磷脂囊泡大大下降，極大程度上限制了囊泡內(nèi)腔與外界環(huán)境間的物質(zhì)傳輸性能。針對這一矛盾問題，劉世勇教授指導(dǎo)的博士生汪梟睿設(shè)計(jì)了一種疏水鏈段由光響應(yīng)性疏水基團(tuán)保護(hù)的伯胺側(cè)基單元所組成的兩親性嵌段聚合物(PEO-b-PNBOC)，并通過可控分子自組裝構(gòu)筑了聚合物囊泡組裝體。然后在光照刺激條件下，使囊泡雙層膜中的伯胺保護(hù)基團(tuán)發(fā)生光解反應(yīng)而釋放出伯胺，原位生成的伯胺能有效的與鏈段側(cè)鏈的酯鍵基團(tuán)發(fā)生氨解反應(yīng)，即使得囊泡發(fā)生化學(xué)交聯(lián)；同時(shí)部分沒有發(fā)生反應(yīng)氨解反應(yīng)的伯胺被質(zhì)子化而在雙層膜中產(chǎn)生了親水通道，即提高了囊泡的滲透性。通過簡單的光照刺激就實(shí)現(xiàn)了囊泡結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與滲透性的同步調(diào)控。進(jìn)一步的，他們利用這一體系，初步探索了其在疏水/親水藥物同步釋放及酶反應(yīng)器活性調(diào)控方面的潛在應(yīng)用。相關(guān)內(nèi)容已申請國家發(fā)明專利。同時(shí)，該工作發(fā)表后也很快被Nature Chemistry Highlight專欄評述 (DOI: 10.1038/nchem.1915)。
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