基于迈克尔加成反应构建多功能聚乙二醇-伪蛋白接枝共聚物及其在纳米药物递送中的应用

推荐：本研究针对传统两亲性伪蛋白(PEG-PPs)合成方法复杂、成本高的问题，开发了通过迈克尔加成反应将甲氧基聚乙二醇(mPEG-SH/mPEG-NH2)与不饱和共聚酯酰胺(FuL6)0.5n-(8L6)0.5n高效接枝的新策略。所得PEG-PPs可形成20-50 nm胶束，能稳定132-176 nm的纳米颗粒(NPs)，并成功封装抗菌剂三氯生(TCS)，对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌展现出显著抑菌效果。该研究为可降解药物载体设计提供了创新方法。

　　

在生物医学领域，开发兼具生物相容性、可降解性和多功能性的高分子材料一直是研究热点。伪蛋白（Pseudoproteins, PPs）作为一类人工合成的α-氨基酸基聚合物，因其可调的降解性能和良好的机械特性备受关注。然而，大多数PPs存在疏水性强、水溶性差的缺陷，这严重限制了其在药物递送等领域的应用。传统解决方案是通过复杂的多步反应在PPs上接枝聚乙二醇（PEG）分子，但这种方法存在工艺繁琐、成本高昂等问题。

针对这些挑战，来自格鲁吉亚的研究团队在《European Polymer Journal》发表了一项创新研究。他们开发了一种基于迈克尔加成反应的简易策略，将甲氧基PEG（mPEG-SH-2K和mPEG-NH₂-2K）与含富马酸片段的不饱和共聚酯酰胺(FuL6)_0.5n-(8L6)_0.5n进行接枝，成功制备出两亲性PEG-伪蛋白接枝共聚物（PEG-PPs）。

研究采用了界面缩聚合成不饱和前体聚合物，随后通过催化迈克尔加成实现PEG修饰。关键表征手段包括FTIR、¹H NMR和GPC分析，纳米颗粒通过动态光散射（DLS）评估，抗菌实验采用琼脂扩散法。酶降解研究使用α-糜蛋白酶模拟体内环境。

3.1 聚合物合成与表征
研究发现五甲基二乙烯三胺（PMDTA）作为催化剂时，PEG接枝度显著高于三乙胺（TEA），其中mPEG-NH₂-2K的接枝效率最高可达100%。FTIR证实产物保留了酯键和酰胺键特征峰，¹H NMR通过6.91 ppm处双键质子信号衰减定量接枝程度。

3.2 胶束与纳米颗粒形成
所得PEG-PPs能自发形成单分散胶束（PDI 0.104-0.305），粒径20.4-51.6 nm。更重要的是，这些两亲聚合物能通过纳米沉淀法稳定8L6纳米颗粒（132.2-176.0 nm），并在表面形成PEG"保护云"，使NPs在4℃下稳定储存3个月。

3.3 药物封装与释放
研究成功将抗菌剂三氯生（TCS）封装入NPs（包封率20%），UV-Vis证实药物为物理包裹而非化学结合。值得注意的是，TCS-NPs对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌圈与游离TCS相当，说明纳米载体未影响药物活性。

3.4 降解行为研究
酶降解实验显示，(FuL6)_0.5n-(8L6)_0.5n降解速率略快于8L6（0.18 vs 0.15 mg/h），接触角从93°显著下降，SEM观察到表面侵蚀特征，证明其为表面降解机制。这种可控降解特性特别适合血管支架涂层等应用。

该研究通过创新的迈克尔加成策略，简化了多功能PEG-PPs的制备流程。所得材料兼具胶束形成、纳米颗粒稳定和药物载体功能，其模块化设计思路可拓展至其他功能分子修饰。特别值得注意的是，PMDTA催化体系的开发为类似共轭反应提供了新参考。从应用角度看，这些可降解PEG-PPs在抗菌敷料、靶向给药系统和医疗器械涂层等领域展现出广阔前景。研究不仅解决了传统方法复杂昂贵的问题，更为设计下一代智能生物材料提供了重要范式。