含弱键联结的快速聚焦超声响应性聚合物胶束

本项目拟结合刺激响应性聚合物胶束和高强度聚焦超声 （HIFU）物理新技术，设计和合成含弱键联结的快速聚焦超声响应性聚合物胶束，建立一种新的高强度聚焦超声与聚合物胶束的作用机制。项目的主要研究内容如下：在两亲性嵌段共聚物主链或侧链中引入弱键联结，合成生物相容性优良的聚焦超声快速响应性聚合物，表征其分子结构，研究聚合物的聚集超声定位降解行为；诱导嵌段共聚物胶束形成，调控聚焦超声参数，实现聚焦超声定位降解，使双亲性共聚物变成单亲性或者亲水疏水平衡发生显著变化，胶束结构瓦解，进而使胶束内包覆物从胶束内核释放；研究共聚物胶束结构对聚焦超声的响应行为，研究聚焦超声与聚合物胶束的相互作用机制；制备嵌段共聚物/药物或荧光分子复合胶束，研究聚焦超声控制的聚合物复合胶束释放行为和释放机理，为建立聚焦超声-聚合物胶束药物控释系统打下基础。

本项目结合刺激响应性聚合物胶束和高强度聚焦超声（HIFU）物理新技术，自行设计并组建了一套高强度聚焦超声-聚合物胶束药物控制释放装置。设计并合成了侧链含不同酯键，主链含不同酯键，主链含金属-配体键，主链含单一双硫键，主链含多重双硫键五大类弱键联结的快速超声响应性聚合物。研究了五类共聚物胶束的超声响应行为, 建立了聚合物分子结构与聚焦超声响应性的联系，研究了聚焦超声控制的胶束药物释放行为，建立了聚合物胶束与高强度聚焦超声的力化学作用及载药释放机制，即通过聚焦超声定位降解含弱键联结嵌段共聚物，使共聚物亲水疏水平衡发生变化，胶束结构发生裂解及包覆物的释放。为建立聚焦超声-聚合物胶束药物控释系统打下坚实基础。.项目的主要研究工作及创新如下：.(1) 合成了四种侧链含不同酯键的聚乙二醇/聚甲基丙烯酸酯类嵌段共聚物，对共聚物的超声响应性及其胶束的药物释放性能进行了比较研究，发现四种胶束都能被聚焦超声破坏，但PEO-b-PIBMA 和PEO-b-PTHPMA 更易超声水解，胶束更易被超声破坏，药物释放速率更快。这些研究有助于设计新型超声响应型共聚物胶束。.(2) 在以上对比研究基础上，合成了一种新型超声响应性的嵌段聚合物PEO-b-P(MEO2MA-co-THPMA)，建立了一种聚焦超声改变LCST分解聚合物胶束新方法和新机制。超声作用下，含THPMA疏水段断链，变为亲水，LCST提高，在没有改变溶液温度下，共聚物溶于水，胶束瓦解，包覆物释放。.(3) 合成了主链含酯基的共聚物PEG-COO-SS-PPG。通过在两嵌段中间引入超声波力化学响应酯基和双硫键基团，建立Pluronic类嵌段共聚物胶束功能化的简便方法。发现超声作用下酯键比键能更低的-S-S-键更容易发生力化学断裂，该意外发现可能颠覆了传统的力化学基团方面的认识，对超声力化学响应共聚物及其胶束的设计具有重要意义。.(4) 将多重双硫键引入嵌段共聚物中，制备了不同双硫键含量的ABA型嵌段共聚物PEG-PU(SS)-PEG。发现聚焦超声大大加速胶束的释放行为。.(5) 制备了含有金属-三联吡啶配体键嵌段共聚物及其聚合物胶束。发现PEG-[Cu]-PPG具有快的超声响应性。.发表含标注期刊论文7篇，IF大于4的论文5篇，会议论文8篇。受加拿大化学会邀请参加第94届加拿大化学年会 (Montréal, 2011)，做邀请报告。