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为解决传统 BCP 自组装形貌受限、载药分子对组装机制影响研究少等问题,研究人员开展两亲性嵌段聚碳酸酯与平面药物分子共组装研究,发现平面分子可驱动形成片状结构,减少姜黄素剂量依赖性细胞毒性,为药物递送提供新策略。
在生物医药领域,高效安全的药物递送系统一直是研究热点。传统嵌段共聚物(BCP)自组装主要依赖溶剂亲和 / 疏溶作用,形成的形貌多为球形等颗粒状,受表面张力限制明显,且难以精准调控。同时,负载药物分子(尤其是平面结构药物)如何影响 BCP 组装机制的研究尚不足,限制了其在药物递送中的应用潜力。为突破这些瓶颈,探寻更具创新性的药物载体构建方式,国内研究团队开展了两亲性嵌段共聚物与平面药物分子共组装的相关研究,其成果发表在《European Polymer Journal》。
该研究中,研究人员主要采用了开环聚合技术合成两亲性二嵌段聚碳酸酯,通过引入胆固醇基团修饰的疏水链段和亲水支化聚乙烯亚胺(PEI)基团,构建了两亲性嵌段共聚物 PCm-PEI600。
材料与合成
研究使用了 2,2 - 双(羟甲基)丙酸、对甲苯磺酸、支化聚乙烯亚胺(PEI,Mn≈600 g/mol)等材料,通过顺序开环聚合合成了含胆固醇侧基的疏水链段和含支化 PEI 的亲水链段组成的二嵌段共聚物。
共组装机制与形貌调控
在无负载分子时,BCP 在二甲基亚砜 / 水(DMSO/H2O)选择性溶剂中通过溶剂亲和 / 疏溶作用自组装形成经典球形胶束。而当加入姜黄素、香豆素、甾体等具有类胆固醇平面结构的药物分子时,体系形成了厚度各异的条带状血小板状结构。研究发现,平面药物分子作为晶核,促进了含胆固醇侧基的疏水链段结晶,迫使共聚物链充分伸展并有序堆积,驱动了 BCP 与药物分子的逐层共组装,而非传统的溶剂亲和作用主导的自组装。血小板厚度受共聚物聚合度(疏水链段长度)和堆叠层数影响。
细胞毒性研究
姜黄素与 BCP 的共组装体系表现出良好的细胞相容性,有效降低了姜黄素单独使用时的剂量依赖性细胞毒性,显示出该共组装体系在药物递送中的安全性优势。
研究表明,平面药物分子可通过诱导疏水链段结晶,驱动两亲性嵌段共聚物 PCm-PEI600 形成血小板状共组装结构,其形貌可通过调控共聚物链长、药物种类及浓度实现精准控制。这种结晶驱动的逐层共组装机制为大分子组装提供了新路径,且共组装体系能降低药物的剂量依赖性毒性,在药物递送领域具有广阔应用前景。该研究不仅拓展了 BCP 自组装的调控策略,也为设计新型生物相容性药物载体提供了理论和实验依据,有望推动癌症治疗、抗炎等领域中药物递送系统的创新发展。