多重氢键作用驱动的梳状、网状超分子聚合物构建及载药性能

Benefitting from the reversible and stimuli-responsive properties, multiple-hydrogen-bonded (H-bonded) supramolecular polymers are expected to play a significant role in biomedical materials (such as drug carriers and bioimaging, etc.). Aiming at the generation of supramolecular polymeric biomaterials, the current project will focus on the synthesis, drug-loading and release capabilities of hydrophobic H-bonding driven comb-shaped and crosslinked supramolecular polymer architectures. A series of hydrophobic comb-shaped and crosslinked supramolecular polymer architectures are constructed by combining the “living”/control radical polymerizationand H-bonding self-assembly; then the water-dispersible nanospheres are generated from the so-obtained supramolecular polymers using “miniemulsion method”; finally due to the association between the nanospheres and drugs driven by H-bonds, effective drug-loading is achieved, and the controlled drug release is realized through the disassembly process of the supramolecular polymer architectures, and the influence of drug-loading and release behavior using different supramolecular polymer architectures (comb-shaped, crosslinked) will be investigated. In summary, this project is devoted to generate the supramolecular polymeric drug carriers with enhanced capabilities, also establish and refine the methods for preparing biomaterials using hydrophobic supramolecular polymers, at last provide the scientific evidence for the design, synthesis and performance regulation of supramolecular polymeric biomaterials.

多重氢键作用驱动的超分子聚合物由于其可逆性和响应性，有望在生物医用领域（如药物载体、生物成像等）发挥巨大作用。本项目将以氢键作用驱动的大分子自组装为研究对象，围绕疏水性梳状、网状超分子聚合物拓扑结构的设计合成、及载药释药性能开展工作，以达到制备生物医用超分子聚合物材料的目标。将“活性”/可控自由基聚合与氢键自组装作用相结合，构筑一系列疏水性梳状、网状超分子聚合物拓扑结构；通过“微乳法”将不同拓扑结构的疏水性超分子聚合物组装体进一步组装，构建能在水相分散的超分子聚合物纳米颗粒；探讨超分子聚合物纳米颗粒通过氢键作用进行药物装载，并基于超分子聚合物组装体响应性解组装来实现可控释药。揭示不同拓扑结构（梳状、网状）对载药释药性能的影响，构建性能优越的超分子聚合物药物载体。在此基础上，建立和完善通过疏水性超分子聚合物来制备生物医用材料的方法，并为生物医用超分子聚合物的设计合成和性能调控提供科学依据。

多重氢键作用介导的超分子聚合物，由于其可逆性和刺激响应性，在生物医用材料，如抗肿瘤纳米药物等领域具有巨大的发展前景。但目前在氢键超分子生物医用材料的研究过程中，仍存在结构参数较难调控及表征，聚合物骨架拓扑结构较为单一，自组装介导的载药过程和可控释药规律缺乏有效研究手段等问题。项目负责人设计合成了多重氢键作用介导的超分子聚合物复杂拓扑结构，构筑了一系列嵌段、梳状、网状超分子聚合物，研究了其组装体的微结构及调控规律。建立了如何通过“活性”/可控自由基聚合与多重氢键自组装作用相结合，构建一系列嵌段、梳状、网状超分子聚合物复杂拓扑结构的合成新方法。通过微乳法、溶液自组装法等，研究了超分子聚合物的（受限）自组装行为，构建了多种超分子聚合物的有序微结构，研究了有序微结构的可控转变，并揭示了形貌演变的影响规律。此外，通过三重氢键作用的介导，研究了两亲性ABA型三嵌段聚合物对化疗药卡莫夫（HCFU）的有效负载量、负载效率、稳定性及细胞毒性。在此基础上，通过多重氢键作用对pH、温度等刺激的响应性，使超分子聚合物纳米药物在瘤内响应性解组装，研究了可控释药行为，实现了化疗与光热的联合治疗，并提高了化疗/光热联合治疗的抗肿瘤疗效。.综上，该项目实现了多重氢键作用介导的嵌段、梳状、网状超分子聚合物构建，研究了两亲性ABA型三嵌段聚合物的载药性能，为氢键作用介导的超分子聚合物拓扑结构设计制备、超分子抗肿瘤纳米药物构建提供了实验依据，实现了构筑多重氢键作用增效的抗肿瘤纳米药物的目标，为肿瘤治疗提供了新的研究思路。项目资助期内，以第一作者/通讯作者身份，在Small, Macromolecules, Biomaterisls Science, Polymer Chemistry等期刊上发表相关SCI论文8篇，申请中国发明专利2项（其中授权1项）。培养博士/硕士研究生5名，其中2名硕士研究生已经顺利毕业。指导本科生4名，其中2名已顺利毕业。与国内外学者开展了深入的学术交流与科研合作。完成了项目的既定目标要求。