聚肽自组装构建仿病毒药物载体及其性能研究

Virus-mimetic structures have potential in bio-related applications of drug-delivery. Polypeptide block copolymer/homopolymer mixtures are capable of self-assembling into virus-mimetic hierarchical structures, in which homopolymers form the core of the aggregates, while polypeptide block copolymers assemble into the shell with the homopolymers as the template. In this proposal, we plan to synthesize a variety of polypeptide copolymers and homopolymers, and carry out the self-assembly research of polypeptide copolymer/homopolymer mixtures to construct virus-mimetic structures. We intend to investigate the effect of polymer structure, monomer chemical structure and the experimental conditions on the self-assembled hierarchical structures, and further unveil the formation mechanism of the virus-mimetic structures from the polypeptide copolymer mixtures. On the basis of the self-assembly studies, drug delivery behavior of the virus-mimetic structures, including the loading and releasing of drugs will be further investigated. The drugs are incorporated into the virus-mimetic structures by both chemical and physical approaches. In addition, the biocompatibility of the virus-mimetic structures will be evaluated by cell culture experiments. The results gained could be useful for understanding the life phenomenon of virus and others, and providing valuable information and guidance for controllable preparation of virus-mimetic structures, as well as the bio-related applications.

仿病毒结构在药物载体等领域具有潜在的应用。聚肽嵌段共聚物/均聚物共混体系可以自组装形成类似病毒的多级结构：均聚物形成内核，嵌段共聚物以均聚物为模板，通过有序自组装形成外壳。本申请拟合成一系列聚肽共聚物和均聚物，开展共聚物/均聚物共混体系自组装形成仿病毒结构的研究。掌握聚合物分子结构、单体化学结构以及组装条件等因素与共混体系自组装所形成的多级结构之间的关系，揭示聚合物共混体系自组装形成仿病毒多级结构的规律。在自组装研究的基础上，开展仿病毒聚集体作为药物载体的研究。通过化学和物理的方法将药物引入不同结构和形貌的仿病毒聚集体,研究药物的负载和释放行为以及材料的生物相容性。研究工作有助于加深对病毒等自组装生命结构的理解，并为聚肽仿病毒材料的可控制备和生物应用提供指导。

仿病毒结构在生物领域具有潜在的应用。在本项目中，通过聚肽嵌段共聚物与均聚物共混自组装，制备了以均聚物为内核聚肽共聚物为外壳的核壳型仿病毒聚集体，这种聚集体模仿了病毒的基本结构。包括两类仿病毒聚集体：1）PBLG-b-PEG/PBLG共混体系自组装形成的棒状仿病毒聚集体，其中刚性的PBLG均聚物形成棒状内核（PBLG均聚物束），PBLG-b-PEG嵌段共聚物在PBLG均聚物束表面聚集形成外壳，并且PBLG-b-PEG嵌段共聚物进一步排列形成有序的螺旋和算珠状微结构或者无序的光滑结构；2）PBLG-b-PEG/PS共混体系自组装形成的球形仿病毒聚集体，其中相对柔性的PS均聚物形成球形内核（PS均聚物球），PBLG-b-PEG嵌段共聚物在PS均聚物球表面聚集形成外壳，并且PBLG-b-PEG嵌段共聚物进一步排列形成有序的条带结构或者无序的光滑结构。.在自组装制备仿病毒聚集体的基础上，研究了棒状仿病毒聚集体的细胞内化行为。研究发现，仿病毒聚集体的表面微结构对其细胞内化行为有决定性的影响：螺旋型棒以旋转的方式进入细胞，速度最快；光滑棒倾向于躺倒在细胞膜上以胞吞的方式进入细胞；而算珠状棒则是以垂直于细胞膜的方式穿刺进入细胞，细胞内化速率最慢。.通过研究，初步明确了仿病毒聚集体的表面微结构对其细胞内化行为的影响。研究工作有助于加深对病毒等自组装生命结构的理解，并为仿病毒聚集体生物应用提供指导。