胶束/泡囊/纳米凝胶的应用和制备以及材料选取建议

 

一、定义

嵌段共聚物是由化学结构式和性能不同的两种或两种以上大分子通过头尾连接所形成的共聚物，每一种大分子链的重复单元至少几十个以上。通常用A、B、C等来分别表示不同单元组成的链段。嵌段共聚物可表示为：

A-B  A-B-C  A-B-A (A-B)n  (A-B)nX

其中，A-B表示两嵌段共聚物；A-B-C表示三嵌段共聚物，且每一链段由不同的单体单元聚合而成；A-B-A也表示三嵌段共聚物，但中间段为B嵌段，两端为A嵌段；(A-B)n表示交替嵌段共聚物；(A-B)nX表示星状接枝共聚物，其臂数为n，核心为X。

 

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二、应用

胶束

由亲水性的外壳和亲脂性的内核组成，嵌段共聚物材料多为亲水-疏水共聚物，亲水部分为具有生物相容性的共聚物，疏水部分为具有生物降解性的共聚物。

1、胶束应用：抗肿瘤药物胶束、抗真菌药物胶束、抗炎药物胶束、透过血脑屏障、基因传递、放射、照影药物包封等

2、制备方法：化学共聚法

物理共聚法：

溶解法：将共聚物用适量蒸馏水溶解后，加入一定量的药物，搅拌一定时间，用0.45um的滤膜过滤，得半透明乳光胶束溶液。

乳化溶剂蒸发法：共聚物溶于水，加入药物的CHCL3溶液，超声或匀浆一定时间，蒸发除去CHCL3，0.45um的滤膜过滤，得半透明乳光胶束溶液。

透析法：将共聚物和药物溶于与水混溶的有机溶剂如san氯甲烷、二氯甲烷、乙醇、二甲基甲酰胺或四氢呋喃中，装于透析膜中，用PBS或水透析一定时间，0.45um的滤膜过滤，得半透明乳光胶束溶液。

3、胶束材料选取：做胶束一般选用二嵌段共聚物，疏水段的分子量大于PEG或相等，当疏水链大于亲水链，胶束的稳定性更高，载药性越好。但一般疏水段的分子量好不大于8000，大于8000容易产生沉淀，而亲水段的PEG一般在5000分子量以下，也就是重复单元在117个以内为佳。做胶束我们一般会选用硬度较小的疏水性材料，比如PCL、PDLLA和PLGA，但PLGA比PDLLA降解快。

材料的硬度：PLLA>PLGA>PDLLA>PCL

西安凯新生物科技有限公司推荐的几款做胶束的材料有：

PCL2000-PEG2000  PCL2000-PEG1000   PCL5000-PEG2000

PDLLA2000-PEG2000   PDLLA5000-PEG2000  PDLLA2000-PEG1000

PLGA2000-PEG2000    PLGA5000-PEG2000

4、两种提高胶束有效性的方法：①对嵌段共聚物进行化学修饰，制成功能性的嵌段共聚物。

目的：提高胶束稳定性，进一步延长胶束的循环时间，可暂时控制药物的释放。

②在胶束递药系统中添加助剂，如通道蛋白和金属微粒。

目的：控制药物的释放。例如，通过外部刺激实现脉冲释药。

 

泡囊，即由密闭双分子层所形成的球形或椭球形中空结构,表面活性剂和两亲性嵌段共聚物均可形成泡囊，由嵌段共聚物形成的泡囊称为聚合物泡囊。

泡囊可由两亲性线形嵌段共聚物在溶液中自组装形成，称为聚合物泡囊(polymer vesicles或polymersomes)，它的疏水段更长，因此它比由一般非离子型表面活性剂形成的泡囊物理稳定性更高

1、泡囊的形成：当亲水嵌段在聚合物中的总质量分数f ≈35 ± 10%时，聚合物自组装形成泡囊。

2、应用：泡囊多用于抗癌药物、核酸/基因传递

3、优点：与脂质体相比，稳定性更好；嵌段共聚物易修饰，应用范围更广。

4、制备方法：

①薄膜分散法：先将材料溶液蒸发成薄膜，再加水性介质采用手摇、搅拌或超声分散形成泡囊。

 ②乳化法：将少量水相与较多量的材料有机溶液乳化制成W／O型乳状液，再加较大量水相进行第二次乳化得W／O／W型复乳，再蒸发除去有机溶剂可得泡囊。

③逆相蒸发法：逆相蒸发法先制备乳状液，蒸发除去有机溶剂后可获得大单窜泡囊，因其水性空腔容积较大，包封率也较高，但释药比多室泡囊要快一些。

④挥发性溶剂注入法：将材料溶于乙mi或无水乙醇，用注射器以适当速度注入搅拌下含药物的缓冲液中制备。多得小单室泡囊，包封率较薄膜分散法高。

5、推荐材料：PCL1000-PEG2000 PCL2000-PEG5000  

纳米凝胶

纳米凝胶是一种具有三维网络结构的功能高分子材料，在水中能够表现出很好的溶胀性质，但却不能溶于水。在药物缓释载体组织工程和酶的固定化载体等生物医学领域具有广泛的应用。根据交联方式不同可分为化学交联纳米凝胶和物理交联纳米凝胶。

1、  纳米凝胶分类：

①     温度敏感性纳米凝胶：

温度敏感性水凝胶是由具有温度敏感性的单体通过聚合反应交联而成，对环境温度的变化作出一定的响应，凝胶的体积也会随着外界温度的改变而发生转变。

温度敏感性凝胶可分为两种响应性*不同的凝胶

1受温度诱导可以溶胀的温度敏感性凝胶，即在高温下水凝胶的溶胀程度随之增大，高分子链因水合作用而呈现舒张状态。

2受温度诱导可以收缩的温度敏感性凝胶，即凝胶中的大分子链在低温时会发生溶胀，在较高温度下反而因聚集而收缩，溶胀度下降。

②     pH敏感性纳米凝胶

pH敏感性凝胶是对环境的pH变化能够做出响应的聚合物交联而得到的凝胶。

      

③     温度/pH双重敏感性凝胶

温度/pH双重敏感水凝胶的合成主要是将pH敏感性聚合物和温度敏感性聚合物通过接枝聚合或者用互穿网络连接形成的，其中聚合物链都还独立的具有各自不同的刺激-响应性。

④     电敏感性凝胶

电敏感性凝胶通常由聚电解质类高分子构成，能够根据电场的刺激，引起溶胀或者收缩变形，这种变形是液体中存在的一些自由离子在电场作用下发生定向移动的结果。

⑤     光敏感性凝胶

光敏感性聚合物中因含有对光敏感的基团对光刺激能做出响应，该聚合物形成的凝胶受光刺激其体积能发生变化。光敏感性凝胶中实质是引入了温敏性材料，受到光作用时温敏性材料做出响应。

⑥     磁敏感性凝胶

磁场敏感性水凝胶是对磁场具有响应特性的一类环境敏感性水凝胶。该凝胶一般是由含有功能组分和聚合物基质所有成的复合凝胶。

2、  纳米凝胶的应用

只能水凝胶由于其对环境敏感性和多样性受到人民的青睐，它可以做传感、处理和执行功能，特别是具有对外界刺激敏感性的同时又具有良好的生物相容性、可逆性、可降解性以及良好溶胀性和去溶胀性的智能水凝胶已经在组织工程、药物控释和物质分离等领域得到广泛研究和应用。

 

3、  纳米凝胶制备方法

①     预聚体交联聚合法

②     接枝共聚法

③     单体交联聚合法

④     聚合物互传网络法

制备智能水凝胶的聚合物条件：聚合物的高分子链上要求有许多亲水基团(主链或侧链)，能够交联形成网络结构。不同的制备方法可用不同的原料，单体、聚合物、单体与共聚物混合物。

 

4、  纳米凝胶材料选择

温度敏感性：PEG-PLGA-PEG

pH敏感性：PS-PAA-PS

温敏/pH双敏感性：OSM–PCLA-PEG–PCLA–OSM

 

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