近年來(lái),聚肽類(lèi)水凝膠由于其獨(dú)特的二級(jí)結(jié)構(gòu)、良好的生物相容性和生物降解性而受到廣泛關(guān)注。聚肽材料的官能化側(cè)基易于修飾,可通過(guò)酯化反應(yīng)、酰胺化反應(yīng)和點(diǎn)擊反應(yīng)等在側(cè)基上修飾上不同的功能基團(tuán),賦予其響應(yīng)性和功能性。在前期報(bào)道中,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)聚乙二醇-b-聚(γ-乙基-L-谷氨酸酯)兩嵌段共聚物水溶液具有良好的熱敏凝膠化性能(Biomacromolecules 2021, 22, 3992-4003)。在此基礎(chǔ)上,在聚肽鏈段引入三級(jí)胺修飾的L-谷氨酸酯單元可以進(jìn)一步賦予共聚物及其水凝膠pH響應(yīng)性能。
近日,中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所賀超良研究員、陳學(xué)思院士團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一系列pH與溫度雙重響應(yīng)性能的三級(jí)胺修飾聚乙二醇-b-聚((γ-乙基-L-谷氨酸酯)-co-(γ-炔丙基-L-谷氨酸酯))兩嵌段共聚物水凝膠材料(EEP-TAs)。研究表明,該兩嵌段共聚物水溶液具有良好的熱誘導(dǎo)溶膠-凝膠相轉(zhuǎn)變性能,而且,pH對(duì)于聚肽鏈二級(jí)結(jié)構(gòu)和熱敏凝膠化行為均具有顯著影響。此外,該水凝膠表現(xiàn)出良好的生物相容性和pH響應(yīng)性藥物釋放性能。
圖1. EEP-TAs的合成路線圖 圖2. (A) EEP-TAs在pH 6.5 條件下的溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變相圖;(B) EEP-TAs在pH 7.0 條件下的溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變相圖;(C) EEP-TAs溶膠-凝膠相轉(zhuǎn)變的代表性照片 首先通過(guò)氨基封端的聚乙二醇單甲醚引發(fā)L-谷氨酸乙酯NCA和L-谷氨酸炔丙酯NCA開(kāi)環(huán)聚合得到聚乙二醇-b-聚((γ-乙基-L-谷氨酸酯)-co-(γ-炔丙基-L-谷氨酸酯)) (EEP)),然后通過(guò)銅催化的疊氮-炔基點(diǎn)擊反應(yīng)在側(cè)鏈上修飾上不同的三級(jí)胺基團(tuán),獲得EEP-TAs(圖1)。EEP-TAs表現(xiàn)出良好的熱誘導(dǎo)溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變性能,隨著pH從6.5升高至7.0,聚合物的臨界成膠濃度和臨界成膠溫度明顯降低,最低成膠濃度為4 wt%(圖2)。其中二乙胺基修飾的EEP(EEP-DEA)在pH 6.5的條件下傾向于形成分子內(nèi)的氫鍵,以α螺旋結(jié)構(gòu)為主,成膠濃度較高;而在pH 7.0 的條件下則更傾向于形成分子間的氫鍵,以β折疊結(jié)構(gòu)為主,其也有利于提高聚合物的熱穩(wěn)定性,降低成膠溫度和成膠濃度(圖3)。EEP-DEA和4-甲基哌嗪基修飾的EEP(EEP-MP)水凝膠展現(xiàn)了良好pH響應(yīng)性藥物釋放行為,而且,其藥物釋放行為也受到三級(jí)胺側(cè)基的影響。在pH為7.0時(shí),兩種負(fù)載阿霉素(DOX)的水凝膠在14天內(nèi)分別釋放了42%和22%的DOX;而在pH為5.0時(shí),兩種水凝膠分別在2天和12小時(shí)內(nèi)釋放了97%和81%的DOX;當(dāng)pH為6.5時(shí),EEP-DEA在14天內(nèi)釋放了50%的DOX,而EEP-MP則在兩天內(nèi)快速釋放了78%的DOX(圖4)。此外,通過(guò)體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)與大鼠皮下降解實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該水凝膠材料具有良好的生物降解性和生物相容性,在作為環(huán)境響應(yīng)性藥物遞送載體方面展現(xiàn)出良好的潛力。 圖3. 二乙胺基修飾的EEP (EEP-DEA)在pH 6.5和7.0條件下的二級(jí)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變、自組裝和熱敏凝膠化示意圖 圖4. 二乙胺基 (EEP-DEA) 和4-甲基哌嗪基 (EEP-MP) 修飾的EEP水凝膠在pH為5.0、6.5和7.0條件下的DOX藥物釋放行為 論文信息 pH- and temperature-responsive hydrogels based on tertiary amine-modified polypeptides for stimuli-responsive drug delivery Zhiqiang Lin, Junfeng Ding, Prof. Dr. Xuesi Chen, Prof. Dr. Chaoliang He Chemistry – An Asian Journal DOI: 10.1002/asia.202300021
















