[发明专利]基于β‑环糊精的pH响应星形聚合物及胶束和复合材料

说明书

技术领域

本发明属于生物医用高分子聚合物材料技术领域，特别涉及一种基于β-环糊精的两亲性pH响应星形聚合物及其制备方法，及基于其的胶束系统和复合材料与应用。

背景技术

《2014年世界癌症报告》指出目前全球癌症负担不断加重，未来20年每年新发癌症病例将达到2200万，同期癌症死亡数将上升到1300万例。早发现、早诊断和早治疗是该报告提出的有效遏制癌症危机的措施之一。从研究现状来看，缺乏高灵敏度诊断及低毒副作用的治疗方法仍是当今医学面临的最大挑战之一。纳米药物输送系统的发展给癌症治疗提供了新手段，不仅能提高药物利用度，减少药物的降解及损失，同时能降低药物的毒副作用，减少对正常组织的伤害。因此纳米科学、高分子科学以及分子影像学的有机结合，发展出一类诊疗一体化的纳米药物，为癌症诊断与治疗提供了新方法。

X-射线断层扫描(CT)是目前医学中应用广泛的诊断成像技术。在非金属原子中，碘具有很好的X-射线衰减强度，因此现阶段用于CT成像的造影剂主要是基于碘的小分子化合物，如欧乃派克等。但是这一类型小分子造影剂成像时间短、特异性差，而且对肾脏具有一定毒副作用。金纳米粒子作为造影剂可以克服这些缺陷，因此关于金纳米粒子作为造影剂用于CT成像的研究越来越受到关注。然而金纳米粒子比表面积大、活性高、易团聚，限制了其应用。采用聚合物作为稳定剂制备金纳米粒子能有效防止其团聚，因而得到粒径和形貌可控的金纳米粒子。

两亲性聚合物在水溶液中通过自组装形成的核/壳结构胶束，其疏水内核用于包载疏水性药物，亲水外壳在内核与溶液之间提供稳定的保护层，避免胶束颗粒之间互相聚集，保护药物活性，同时降低药物对正常组织和细胞的毒副作用，因此其作为抗癌药物载体受到各国研究者的普遍关注。但在外界条件改变(如溶液稀释)时，这种线形嵌段或者接枝聚合物自组装胶束可能发生解离，导致金纳米粒子团聚。

星形聚合物单分子胶束的特点是每一聚合物分子为一个胶束，其结构非常稳定，不受浓度、温度、pH等影响，聚合物亲疏水嵌段组成和胶束粒径可灵活调节，既能作为纳米反应器制备、稳定金属纳米粒，同时独特的核壳结构可高效负载及释放抗癌药物，因此是一种极具价值的诊疗一体化纳米药物载体。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种基于β-环糊精的两亲性pH响应星形聚合物。该聚合物的结构为：疏水β-环糊精、疏水D-丙交酯、pH响应甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和亲水甲基丙烯酸2-乙基-2-恶唑啉酯依次聚合得到两亲性pH响应星形聚合物。

本发明另一目的在于提供上述基于β-环糊精的两亲性pH响应星形聚合物的制备方法。该方法首先通过阳离子开环聚合得到亲水大分子单体甲基丙烯酸2-乙基-2-恶唑啉酯(EtOxMA)，然后通过β-环糊精(β-CD)与丙交酯(D,L-LA)之间的开环聚合得到β-CD-(PLA)₂₁，最后以2-溴异丁酰溴为引发剂，依次引发β-CD-(PLA)₂₁与甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEMA)、甲基丙烯酸2-乙基-2-恶唑啉酯(EtOxMA)之间的电子转移活化再生原子转移自由基聚合反应(ARGET ATRP)，合成得到两亲性pH响应星形聚合物(β-CD-(PLA-PDMAEMA-PEtOxMA)₂₁)。

本发明再一目的在于提供上述基于β-环糊精的两亲性pH响应星形聚合物在还原、稳定纳米金中的应用。

本发明再一目的在于提供一种基于上述基于β-环糊精的两亲性pH响应星形聚合物的负载纳米金的复合材料。本发明的基于β-环糊精的两亲性pH响应星形聚合物中，聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(PDMAEMA)链段具有亲水性和阳离子性，且由于分子链中含有叔胺基，N原子上的孤对电子具有配位还原性，可作为还原剂和捕获剂，捕获金离子，将金离子原位还原为金原子，最终形成稳定的纳米金复合材料。

本发明再一目的在于提供上述负载纳米金的复合材料在CT成像中的应用。

本发明再一目的在于提供一种基于上述基于β-环糊精的两亲性pH响应星形聚合物的单分子胶束系统。本发明的两亲性pH响应星形聚合物，溶于溶剂中可制备得到内层为β-环糊精连接的疏水嵌段、中间层为pH响应嵌段、外壳为亲水嵌段的纳米级聚合物单分子胶束系统。