聚合物微/纳米囊的制备及其在药物控制释放中的应用

论文摘要

近年来,由于智能型聚合物微/纳米囊在药物传递及其生物医学领域的重大潜在应用价值而成为聚合物科学领域研究的热点之一。在一定的特殊条件下,基于一定的刺激机理可以有效调节聚合物微/纳米囊囊壁的渗透性来进行客体分子的控制释放,其释放速率可以通过客体分子穿过聚合物微/纳米囊囊壁的扩散速率进行调节。因此,聚合微/纳米囊囊壁对外界环境的发生快速响应是必不可少的。目前已经报道的环境刺激响应的微/纳米囊的刺激因素主要有：pH、温度、糖、离子强度等等。本论文主要基于模板聚合法及其多种模板表面的聚电解质的层层自组装来制备功能性聚合物微/纳米囊,其主要包括以下几个部分。1.以纳米氧化硅为模板,通过表面引发原子转移自由基聚合在其表面接枝聚丙烯酸甲酯,通过酯交换反应将其链末端的酯基转变为胺基后与六甲撑二异氰酸酯发生交联反应,刻蚀模板后制得了粒径为20～50 nm的交联聚合物纳米囊。为了进一步优化上述制备聚合物纳米囊的过程,直接以乙二胺为交联剂,通过酯交换反应实现聚合物壳层的交联,刻蚀氧化硅之后得到了壳层含有交联聚N-烷基丙烯酰胺结构内径为10 nm的温度敏感的交联聚合物纳米囊。通过动态光散射研究发现其低临界溶液温度（LCST）大约为35℃,这比其他N-烷基取代的聚丙烯酰胺的LCST高。2.通过表面引发原子转移自由基聚合及其紫外光照交联接枝的聚苯乙烯壳层,刻蚀模板后制得了壳层结构可控的交联聚苯乙烯纳米囊。聚合物壳层的交联度可以通过紫外光照射的时间来进行控制,同时也考察了紫外光照交联过程中接枝聚合物的光降解情况。此外,通过表面引发原子转移自由基聚合技术,在纳米氧化硅表面接枝了丙烯酸叔丁酯和苯乙烯的共聚物后,紫外光照交联外围的聚苯乙烯壳层,刻蚀模板后将交联聚合物纳米囊内壁的酯基转变为羧基,得到内径为30-40nm羧基功能化的交联聚苯乙烯纳米囊。同时,我们以亚甲基蓝为模型分子研究了交联聚合物纳米囊的控制释放行为,发现由于羧基与亚甲基蓝染料之间的静电作用使得羧基化聚合物纳米囊的吸附量高于酯基水解前的交联聚合物纳米囊,而释放结果显示,由于羧基与染料之间静电作用被H+破坏使得交联聚合物纳米囊的释放速率在酸性条件下快于中性条件。3.利用模板聚合法制备了内壁接枝聚丙烯酸链、具有温度敏感交联聚合物壳层的新型pH/温度双重敏感的交联聚合物纳米囊。先是通过连续表面引发原子转移自由基聚合在氧化硅表面接枝聚丙烯酸叔丁酯及其温度敏感的交联聚合物壳层,刻蚀模板后得到内壁接枝聚丙烯酸叔丁酯的温度敏感交联聚合物纳米囊,再水解聚丙烯酸叔丁酯得到pH/温度双重敏感的交联聚合物纳米囊。其中空结构和多重环境响应行为分别通过透射电镜和动态光散射证实。通过改变聚合条件可以有效控制交联聚合物纳米囊的内径、内壁接枝功能聚合物刷的链长以及交联聚合物壳层的交联度。4.利用壳聚糖的胺基与柠檬酸改性的磁性纳米粒子羧基之间的静电作用,通过层层自组装技术在磺化聚苯乙烯表面交替沉积壳聚糖及其磁性纳米粒子,透析去除聚合物模板后制得了具有pH敏感杂化壳层、靶向控制释放的超顺磁性杂化聚电解质微囊。同时以亚甲基蓝为模型分子,研究了磁性杂化聚电解质壳层的对客体分子的负载及其靶向控制释放行为。发现碱性条件下磁性杂化聚电解质微囊对染料分子的吸附容量高于酸性介质的情况,与此相反,负载亚甲基蓝的磁性聚电解质微囊在酸性条件下的释放率经过48 h后达78%,但在碱性条件下基本没有释放。5.通过层层自组装及其Ce（IV）引发接枝聚合技术在磺化聚苯乙烯表面包覆聚合物之后,透析去除模板得到具有可控温敏壳层的pH/温度／离子强度多重响应聚电解质微囊,经透射电镜观察其内径约为200nm。根据动态光散射的结果得知,在pH敏感的聚电解质壳层中引入PNIPAm,不但可以实现通过pH和温度双重调控客体分子双嘧达莫的控制释放,还可以通过外围的PNIPAm链避免制得的多重环境敏感聚电解质微囊之间在较高盐浓度的水溶液发生团聚而絮凝的现象,从而或许可以实现在药物传递及其智能释放方面的实际临床应用。6.在磺化聚苯乙烯模板表面通过壳聚糖的胺基与氧化海藻酸钠醛基之间的共价层层自组装实现逐层吸附,刻蚀模板后制得可控崩解的刺激响应性多层聚电解质微囊。与非共价交联的聚电解质微囊相比,聚合物微囊壳层间席夫碱结构的引入,增加了微囊在溶液中的稳定性。经动态光散射研究发现,共价交联聚电解质微囊的粒径随着溶液pH或离子强度的增加而减小。这种pH和离子强度双重敏感的多层聚电解质微囊在酸性和中性条件下稳定,但是在强碱性介质中因壳层之间席夫碱结构的破坏而崩解。7.以含有药物分子双嘧达莫、油酸改性的Fe3O4磁性纳米粒子的油酸自乳化形成的水包油型磁性杂化微乳液滴为模板,通过层层自组装技术实现其杂化微乳液滴表面低聚壳聚糖及其海藻酸钠的交替逐层吸附,制备得到新型磁靶向、pH敏感的的药物释放体。在此过程中,由于药物分子直接被包埋进磁性的杂化微乳液滴,无需刻蚀去核进行目标客体分子的再填充过程,所得磁性药物释放体具有较高的药物包覆率及其负载率。这种低聚壳聚糖／海藻酸钠包覆的磁性微乳液滴在pH=1.8的条件下经过31 h,其药物的累计释放量接近100%,但是,在pH=7.4的条件下历经48 h才释放了约3.3%。此外我们以粒径300 nm左右的双嘧达莫颗粒作为模板,通过层层自组装技术实现其表面磁性纳米粒子和聚电解质的逐层沉积,制备了可用于靶向控制释放的磁性药物释放体。通过紫外-可见分光光度计研究其在不同pH条件下的药物控制释放行为,发现这种磁性多层杂化聚电解质包覆的药物释放体的控制释放行为主要由杂化聚电解质壳层的渗透性及其药物分子在本体溶液中的溶解性共同决定,结果显示其可以被靶向到病灶部位实现药物的快速、持续释放。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 聚合物中空球的制备
• 1.1.1 自组装法
• 1.1.2 乳液聚合法
• 1.1.3 模板法
• 1.2 功能性聚合物中空球
• 1.2.1 温敏性聚合物中空球
• 1.2.2 pH敏感聚合物中空球
• 1.2.3 磁性聚合物中空球
• 1.2.4 多重响应聚合物中空球
• 1.3 聚合物中空球的应用
• 1.3.1 医学和生物学领域
• 1.3.2 微反应器及其催化领域
• 1.4 立题依据
• 参考文献
• 第二章 纳米氧化硅表面引发原子转移自由基聚合制备聚合物纳米囊的制备
• 2.1 氧化硅表面引发原子转移自由基聚合接枝聚合物刷制备交联聚合物纳米囊
• 2.1.1 前言
• 2.1.2 实验部分
• 2.1.3 结果与讨论
• 2.1.4 小结
• 2.2 纳米氧化硅表面引发原子转移自由基聚合制备温敏性聚合物纳米囊
• 2.2.1 前言
• 2.2.2 实验部分
• 2.2.3 结果与讨论
• 2.2.4 小结
• 参考文献
• 第三章 通过表面引发原子转移自由基聚合及其紫外光照交联制备聚合物纳米囊
• 3.1 通过表面引发原子转移自由基聚合及其紫外光照交联制备交联聚苯乙烯纳米囊
• 3.1.1 前言
• 3.1.2 实验部分
• 3.1.3 结果与讨论
• 3.1.4 小结
• 3.2 内壁接有pH敏感聚合物刷的功能性聚合物纳米囊的制备及其控制释放
• 3.2.1 前言
• 3.2.2 实验部分
• 3.2.3 结果与讨论
• 3.2.4 小结
• 参考文献
• 第四章 通过表面引发原子转移自由基聚合技术一步法制备pH/温度双重敏感的聚合物纳米囊
• 4.1 表面引发原子转移自由基聚合制备pH/温度双重敏感的聚合物纳米囊
• 4.1.1 前言
• 4.1.2 实验部分
• 4.1.3 结果与讨论
• 4.1.4 小结
• 4.2 模板聚合法制备结构可控的pH/温度双重敏感的交联聚合物纳米囊
• 4.2.1 前言
• 4.2.2 实验部分
• 4.2.3 结果与讨论
• 4.2.4 小结
• 参考文献
• 第五章 pH敏感磁性杂化聚电解质微囊的制备及其控制释放行为的研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 原料及试剂
• 3O₄-CA）的制备'>5.2.2 柠檬酸改性的磁性纳米粒子（Fe₃O₄-CA）的制备
• 5.2.3 聚苯乙烯微球的制备
• 5.2.4 磺化聚苯乙烯微球（PSS）的制备
• 5.2.5 磺化聚苯乙烯微球表面壳聚糖与柠檬酸改性磁性纳米粒子的层层自组装
• 3O₄杂化多层聚电解质微囊的制备'>5.2.6 壳聚糖/柠檬酸改性Fe₃O₄杂化多层聚电解质微囊的制备
• 3O₄聚电解质微囊杂化壳层的吸附及其控制释放行为'>5.2.7 壳聚糖/柠檬酸改性Fe₃O₄聚电解质微囊杂化壳层的吸附及其控制释放行为
• 5.3 表征
• 5.4 结果与讨论
• 5.4.1 pH敏感的磁性杂化聚电解质微囊的制备
• 5.4.2 离子强度对磁性杂化聚电解质微囊粒径的影响
• 5.4.3 pH对磁性杂化聚电解质微囊粒径的影响
• 5.4.4 磁性中空微球的磁学性质
• 5.4.5 控制释放
• 5.5 小结
• 参考文献
• 第六章 抗絮凝pH/温度/离子强度多重响应性微囊的制备及其控制释放行为的研究
• 6.1 引言
• 6.2 实验部分
• 6.2.1 原料及试剂
• 6.2.2 聚苯乙烯微球的制备
• 6.2.3 磺化聚苯乙烯微球（PSS）的制备
• 4）'>6.2.4 壳聚糖/海藻酸钠多层电解质包覆磺化聚苯乙烯（PSS@（CS/SAL）₄）
• 4-g-PNIPAm）'>6.2.5 多层聚电解质接枝聚异丙基丙烯酰胺包覆磺化聚苯乙烯微球（PSS@（CS/SAL）₄-g-PNIPAm）
• 6.2.6 制备pH/温度/离子强度多重响应性聚电解质微囊
• 6.2.7 环境刺激响应性聚电解质微囊的控制释放行为研究
• 6.2.8 表征
• 6.3 结果与讨论
• 6.3.1 pH/温度/离子强度多重敏感聚电解质微囊的制备
• 6.3.2 离子强度对环境响应性聚电解质微囊粒径的影响
• 6.3.3 pH对环境响应性聚电解质微囊粒径的影响
• 6.3.4 多重敏感聚电解质微囊的温度响应行为
• 6.3.5 多重敏感聚电解质微囊的药物释放行为
• 6.4 小结
• 参考文献
• 第七章 层层共价自组装法制备可控崩解的刺激响应性聚电解质微囊
• 7.1 引言
• 7.2 实验部分
• 7.2.1 原料及其试剂
• 7.2.2 聚苯乙烯微球的制备
• 7.2.3 磺化聚苯乙烯微球（PSS）的制备
• 7.2.4 氧化海藻酸钠的制备（OAL）
• 7.2.5 刺激响应性聚电解质微囊的制备
• 7.2.6 表征
• 7.3 结果与讨论
• 7.3.1 交联聚电解质微囊的制备
• 7.3.2 Zeta电位分析
• 7聚电解质微囊粒径的影响'>7.3.3 离子强度对（CS-OSA）₇聚电解质微囊粒径的影响
• 7聚电解质微囊粒径的影响'>7.3.4 pH对（CS-OSA）₇聚电解质微囊粒径的影响
• 7.4 小结
• 参考文献
• 第八章 通过层层自组装以药物微乳液滴和药物颗粒为模板制备药物释放体及其靶向控制释放
• 8.1 药物微乳液滴表面层层自组装制备pH敏感的药物释放体及其靶向控制释放
• 8.1.1 引言
• 8.1.2 实验部分
• 8.1.3 结果与讨论
• 8.1.4 小结
• 3O₄/海藻酸钠杂化壳层包覆双嘧达莫微粒的制备及其靶向控制释放'>8.2 Fe₃O₄/海藻酸钠杂化壳层包覆双嘧达莫微粒的制备及其靶向控制释放
• 8.2.1 引言
• 8.2.2 实验部分
• 8.2.3 结果与讨论
• 8.2.4 小结
• 参考文献
• 全文总结
• 研究生期间的主要科研成果
• 致谢