基于反应性聚合物的生物大分子药物递释系统定制化设计

Rational nanocarrier design according to the unique structure, property and function of therapeutic biomacromolecules is highly demanded to meet the specific delivery requirements. Reactive polymers, which can be readily endowed with desired functions by chemical modification with selected functional molecules, are ideal materials for the fabrication of customized nanocarriers for therapeutic biomacromolecule delivery. The aim of this project is to develop nanocarriers by rational functionalization of reactive polymers for the efficient encapsulation and delivery of therapeutic biomacromolecules while maintaining their bioactivity. First, the reactive polymers will be rationally functionalized according to the structures, properties and functions of given therapeutic biomacromolecules. The self-assembly behaviors of the functionalized polymers, as well as the therapeutic loading-release behaviors of the as-prepared nanocarriers, will be then studied systemically to understand how the architecture and composition of polymer nanocarriers affect the therapeutic delivery behaviors. Furthermore, a series of polymer nanocarriers with diverse functionalities will be fabricated by functionalization of reactive polymers in a well-defined manner, which allows for the high-throughput screening to identify the optimal nanocarriers for the efficient delivery of therapeutic biomacromolecules. Meanwhile, the strategy to improve the biocompatibility of reactive polymers will be developed to promote the applications of reactive polymers in the field of biomedical engineering.

生物大分子药物具有独特的结构、性质及功能，需要灵活的载体设计以满足其特定的递送要求。反应性聚合物可针对性结合其他分子而方便地获得所需功能，是实现生物大分子药物递释系统定制化设计的理想选择。本项目旨在根据生物大分子药物的特点，有目的性地对反应性聚合物进行功能化，在保留药物活性的基础上对其进行封装与运载，为反应性聚合物应用于药物传递领域奠定基础。首先研究生物大分子药物的结构、性质及功能，并有针对性地对反应性聚合物进行功能化修饰。进而研究功能化聚合物的自组装行为及对药物的负载、输送及可控释放能力，并归纳聚合物载体的结构及组成对生物大分子药物递送能力的影响规律。进一步利用反应性聚合物功能化制备一系列聚合物载体，并通过高通量筛选方法获得优化的聚合物载体用于生物大分子药物的高效递释。同时研究提高反应性聚合物生物相容性的方法，以促进反应性聚合物在生物医疗领域的全面应用。

生物大分子与反应性高分子的有机结合不仅对生物大分子药物载体的定制化设计起到关键作用，而且有望利用生物大分子的特殊性质精准调控反应性高分子体系。本项目针对生物大分子的特点，以反应性高分子为基础有针对性设计并制备了纳米粒子、微凝胶及水凝胶载体材料，并利用部分生物大分子（酶）的催化能力，实现了对水凝胶载体性能的有效调控。首先开发了一种基于吖内脂官能团的反应性高分子及其微凝胶的合成方法，所制备的高分子载体材料可以在常温常压无催化剂条件下与含氨基的功能分子进行反应从而实现其功能化；进而利用优化的功能性胶体颗粒作为载体材料对生物大分子进行有效封装及递送，并重点研究了载体材料对蛋白质的细胞内递送能力；在此基础上，利用特定生物大分子（酶）的催化反应，实现了可注射水凝胶的制备及对凝胶材料性能的有效调控。综合上述结果，本项目不仅实现了基于反应性高分子的生物大分子药物递释系统定制化设计，还开拓了利用酶促反应调控载体材料性能的有效手段，为深入研究生物大分子与反应性高分子之间的关系及二者的有机结合打下了坚实的基础，并对深入认识天然与合成高分子之间的联系提供了重要的启示性线索。项目资助发表学术论文7篇（包括6篇英文SCI论文及1篇中文邀请综述），申请受理中国发明专利1件，实现专利成果转化1项（合同金额480万元），培养博士、硕士研究生4名（均在读）。项目投入25万元，实际支出24.5308万元，剩余0.4692万元，剩余经费计划用于本项目研究后续支出。