聚合物胶束药物体系自组装模拟研究

聚合物胶束是重要的纳米药物载体，具有广泛的应用前景。本项目采用计算机模拟方法研究线型嵌段共聚物、星型嵌段共聚物、接枝共聚物和聚电解质与药物颗粒和溶剂分子组成的几类主要的聚合物胶束药物体系的自组装，探索共聚物的嵌段比、嵌段与药物颗粒的相互作用、溶剂分子与药物颗粒和嵌段间相互作用、聚电解质链聚合度、电离度、药物颗粒大小及带电量、单价盐离子浓度等因素对体系形成聚合物胶束的作用，分析胶束结构形成过程中体系各种相互作用之间的竞争机制，各组分体积分数以及其它系统参数与体系胶束结构的关系，胶束形状、结构和粒径的控制条件，药物颗粒的分布特性，探讨各胶束的稳定性，以及可能的药物释放性能和载药性能，为基于药物性质设计合适的共聚物和聚电解质, 提供一定的理论依据。

聚合物胶束是重要的纳米药物载体，具有广泛的应用前景。本项目采用自洽场/混合粒子场（SCFT/HPF）理论，研究了药物颗粒/ABA星型嵌段聚合物在稀溶液中在自组装相行为。结果显示，当药物颗粒体积分数小于饱和浓度时，随着药物颗粒体积分数的增加，胶束平均直径增大；药物颗粒封装率达到100%；胶束载药能力逐渐变大。当药物颗粒体积分数等于饱和浓度时，胶束尺寸达到最大且均一，胶束载药能力达到最大，而当药物颗粒体积分数大于饱和浓度时，药物颗粒封装率降低。研究了ABA线型三嵌段共聚物与纳米药物颗粒的共混物在水溶液中自组装形成胶束药物载体的相行为。研究表明，药物颗粒体积分数和共聚物嵌段比一定时，随着共聚物浓度的减少，胶束个数逐渐减少。共聚物浓度小于临界胶束浓度时，共聚物不能形成胶束。共聚物临界胶束浓度受药物颗粒体积分数和嵌段比的影响。研究了AB两嵌段共聚物、均聚物C和药物颗粒在稀溶液中的自组装相行为。结果表明，均聚物C体积分数增加，胶束尺寸将变大，药物颗粒封装率增大而胶束载药能力降低。增大疏水B嵌段在共聚物中的嵌段比，药物颗粒封装率、胶束载药能力和胶束的尺寸都随着增大，模拟结果与实验相符合。研究还给出了药物颗粒和均聚物在胶束中的分布情况。采用连续自洽场理论数值研究了柔性强酸强碱型聚电解质在一个带相反电荷而沉浸在聚电解质溶液中的带电小球形颗粒上的吸附,多重网格法用于数值求解扩散方程和泊松方程。模拟结果显示，在低表面电荷密度和高聚电解质链单体平均电荷分数的参数范围，电荷补偿程度较高，且电荷补偿程度随着半径的增大而减小。在高表面电荷密度和低聚电解质链单体平均电荷分数的参数范围，电荷补偿程度相对较低，电荷补偿度随着半径的增加而增加。研究了浸渍在弱带电聚电解质溶液中柔性聚电解质在二维带电正方形颗粒表面的吸附行为。研究发现，吸附的聚电解质链的边界层厚度与链的长度无关，而与表面电荷密度和聚电解质链的电荷分数分别有幂律标度关系。我们的研究为实验制备聚合物胶束药物载体提供了有用的依据。