多硫醇交聯(lián)劑可調(diào)節(jié)含砷聚合物納米粒子技術(shù)

嵌段聚合物的自組裝是制備得到聚合物納米粒子的主流方法。而目前提出的一系列新型聚合手段，如可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移聚合（RAFT），原子轉(zhuǎn)移自由基聚合（ATRP），單電子轉(zhuǎn)移自由基聚合（SET-LRP），可以提高聚合過程中的官能團(tuán)耐受性，從而將更多具有有趣特性的官能團(tuán)引入聚合物體系中，其中，有機(jī)砷化合物便是重要的一種。砷化合物的多價氧化態(tài)與二聚性質(zhì)可以形成響應(yīng)性的動態(tài)共價鍵。而基于砷（III）化合物對生物體內(nèi)硫醇的高親和性，一系列的含砷**也得到廣泛的使用。在此，利用RAFT聚合方法，將砷-硫醇（As-S）鍵作為交聯(lián)點，制備了刺激響應(yīng)性的納米粒子。

先，使用RAFT方法，合成了目的化合物P1 (PEGA20-b-[NIPAm70-co-AsAm10])與對照化合物P2 ([PEGA15-co-AsAm5]-b-NIPAm80)。其合成路線見圖1。

圖1. 含砷聚合物P1與P2的合成路線

在先前的工作中，已經(jīng)證明P1能通過還原偶聯(lián)的方法形成As-As鍵，制備得到穩(wěn)定的納米粒子。而利用類似的方法構(gòu)建的P2由于反應(yīng)基團(tuán)不在組裝體的核心，無法形成穩(wěn)定的納米粒子。As-As鍵的水解/氧化不穩(wěn)定性與As(III)-硫醇的高親和性啟發(fā)了將多硫醇化合物作為該納米粒子的交聯(lián)劑。因此，使用季戊四醇四（3-巰基丙酸酯）（PTM），三羥甲基丙烷三（3-巰基丙酸酯）（TTM）和六（乙二醇）二硫醇（HDT）作為四元，三元和雙官能交聯(lián)劑，每個交聯(lián)劑具有相似的原子間距離。在還原性條件下加入交聯(lián)劑，以期望實現(xiàn)含砷納米粒子的原位自組裝（圖2）。

圖2. 含砷納米粒子自組裝過程

在以化學(xué)計量比（[SH]/[As]=2）投料下，由于P2聚合物過于分散的官能團(tuán)分布，無法形成穩(wěn)定的納米粒子，而調(diào)節(jié)計量比后，雖然能夠形成納米粒子，但一旦透析除去過量的交聯(lián)劑即解散；而對于P1而言，加入交聯(lián)劑PTM能夠形成穩(wěn)定的納米粒子，經(jīng)由靜態(tài)光散射計算得到的分子鏈密度遠(yuǎn)大于As-As偶聯(lián)得到的納米粒子。較低的交聯(lián)劑投料能夠得到鏈數(shù)較少的納米粒子。而在谷胱甘肽條件（5mM,37℃）下降解較快的As-As偶聯(lián)粒子（3h）相比，使用As-S交聯(lián)的納米粒子具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性（7d）。對于不同交聯(lián)劑的GSH穩(wěn)定性實驗表明，雙官能交聯(lián)劑HDT形成的納米粒子不如三官能與四官能的納米粒子穩(wěn)定，認(rèn)為多官能交聯(lián)劑能夠形成更大的熵障礙，阻礙GSH與納米粒子之間的硫醇交換反應(yīng)。

As(III)化合物的另一大特性是易在氧化條件下被氧化得到As(IV)。通過動態(tài)光散射技術(shù)，研究了一系列納米粒子在過氧化氫下的粒徑變化，證明這一過程與交聯(lián)劑的官能度與投料比有關(guān)，較低的官能度與交聯(lián)密度會得到穩(wěn)定性較差的納米粒子。這一納米粒子的氧化應(yīng)激性使其在**遞送領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值。

通過XTT的方法測定了這一聚合物與納米粒子對于MDA-231細(xì)胞系的體外毒性。聚合物直到濃度到5mg/mL為止不表現(xiàn)出毒性，而納米粒子致毒濃度大多也在2mg/mL以上。這一結(jié)果為該納米粒子的生物應(yīng)用提供了依據(jù)。

總之，次通過RAFT方法合成了含砷的熱響應(yīng)性共聚物，并在在多硫醇試劑存在下與還原性條件下形成自組裝。證明了冠狀官能聚合物P2無法形成穩(wěn)定的納米粒子，相對的，核心聚合物P1在不同交聯(lián)劑存在下，可以穩(wěn)定的納米顆粒。這一結(jié)構(gòu)具有較好的GSH穩(wěn)定性與過氧化氫響應(yīng)性。這是次通過As-S鍵合交聯(lián)制備聚合物納米粒子，這一納米粒子具有多樣化學(xué)性質(zhì)與低的毒性，結(jié)合生物學(xué)活性的潛在協(xié)同作用，為含砷聚合物作為生物材料科學(xué)的功能和響應(yīng)平臺提供了初步的研究與理論依據(jù)。

小編：wyf 5.06