分享一篇最近發(fā)表在JACS上的文章，題目為Degradable Diblock Copolymer Vesicles via Radical Ring-Opening Polymerization-Induced Self-Assembly in Aqueous Media。文章的通訊作者分別是謝菲爾德大學(xué)的Steven P. Armes和來(lái)自巴黎薩克雷大學(xué)的Julien Nicolas。
脂質(zhì)體和嵌段共聚物囊泡常用于藥物遞送、基因治療等領(lǐng)域，其中嵌段共聚物囊泡形貌更豐富，力學(xué)性能和膠粒穩(wěn)定性更強(qiáng)。然而，目前可降解嵌段共聚物囊泡鮮見報(bào)道。近期，化學(xué)工作者利用自由基開環(huán)聚合反應(yīng)(rROP)，將環(huán)狀乙烯酮縮醛 (CKAs)與乙烯基單體共聚，從而在聚合物中引入可水解酯鍵。然而，該策略所得嵌段共聚物濃度低，且CKAs單體競(jìng)聚率與乙烯基單體不匹配，因此未能得到普遍應(yīng)用。作者認(rèn)為，聚合誘導(dǎo)自組裝(PISA)策略可以解決低濃度問(wèn)題，同時(shí)采用硫羰基內(nèi)酯單體可以解決競(jìng)聚率匹配問(wèn)題。如圖1所示，作者將rROP與硫羰基內(nèi)酯單體的可逆加成-碎裂鏈轉(zhuǎn)移(RAFT)反應(yīng)相結(jié)合，構(gòu)建了自由基開環(huán)聚合誘導(dǎo)自組裝(rROPISA)策略。具體來(lái)說(shuō)，作者以聚(N,N-二甲基丙烯酰胺) (PDMAC)為水溶性引發(fā)劑，制備了丙烯酸2-甲氧基乙酯(MEA)與二苯并[c,e]氧雜?-5-硫酮(DOT)的嵌段共聚物。此外，作者采取饑餓加料(comonomer-starved addition)策略，使體系中單體濃度始終維持在低水平，因此DOT單體轉(zhuǎn)化率大幅提高，且所得聚合物具有可降解性。
圖1. rROPISA策略示意圖
如圖2所示，作者制備了PDMAC43引發(fā)的PMEA。PMEA的形貌與聚合度和溫度密切相關(guān)。當(dāng)PMEA聚合度較小時(shí)，體系形態(tài)為球形；而隨聚合度不斷上升，體系中將出現(xiàn)蠕蟲狀粒子，最終形成尺寸均一的囊泡。此外，20°C下體系中球形與棒狀粒子共存，而降溫后則全部變?yōu)榍蛐巍?/span>
圖2. PDMAC-PMEA聚合物尺寸、形貌表征
如圖3所示，作者隨后制備了PMEA和PDOT的共聚物。饑餓加料法使得DOT單體轉(zhuǎn)化率大幅提高，且相比于一鍋法，聚合物分子量得到提高。聚合物在水中組裝為球形粒子或囊泡，且DOT含量越高，粒子粒徑越大。
表1. PDMAC-P(MEA-stat-DOT)的制備及表征數(shù)據(jù)
圖3. PDMAC-P(MEA-stat-DOT)的制備
如圖4所示，作者探究了該囊泡的降解能力。在異丙胺作用下，該囊泡在36小時(shí)內(nèi)完全降解，且DOT含量越高，分子量降低越多，降解速率越快。降解過(guò)程中，體系由囊泡逐漸變?yōu)榍蛐魏桶魻盍Ｗ樱罱K消失。
圖4. PDMAC-P(MEA-stat-DOT)的降解
如圖5所示，作者初步探究了該囊泡的藥物遞送潛力。囊泡負(fù)載尼羅紅染料分子后，在半胱氨酸和谷胱甘肽條件下孵育。96 h后，染料分子因囊泡降解而全部釋放，表明該體系有望應(yīng)用于藥物遞送領(lǐng)域中。
圖5. 囊泡染料釋放能力
總結(jié)來(lái)說(shuō)，作者利用rROPISA策略，合成了雙嵌段共聚物PDMAC-P(MEA-stat-DOT)。文章的創(chuàng)新點(diǎn)是饑餓加料策略，它使得DOT轉(zhuǎn)化率得到大幅提高，所得納米囊泡含硫酯比例高，并具有可降解性。作者認(rèn)為，該材料有望進(jìn)一步應(yīng)用于多響應(yīng)性藥物遞送策略。
作者：CHR 審校：QJC
DOI: 10.1021/jacs.5c03744
Link: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c03744
