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不同结构PEG-PCL共聚物纳米粒的制备及质量评价

2019-07-22李环刘晓乐王萌熙杨亚星尚青史永利

河北科技大学学报 2019年3期
关键词:聚乙二醇

李环 刘晓乐 王萌熙 杨亚星 尚青 史永利

摘要:为了比较聚乙二醇-聚己内酯(PEG-PCL)不同结构共聚物纳米粒的性质,采用开环聚合反应制备PCL-PEG-PCL和mPEG-b-PCL共聚物,通过FT-IR,1H-NMR和GPC进行结构确证,利用分子自组装技术分别形成了“蘑菇”结构和“刷”结构载姜黄素(CUR)纳米粒共聚物,对其性质进行了研究。结果表明:CUR以无定型态存在于纳米粒中,纳米粒形貌为球形核壳结构且分布均匀;受共聚物结构的影响,“蘑菇”结构纳米粒具有较小的平均粒径(105.71±3.20)nm、较高的载药量和包封率;PCL-PEG-PCL纳米粒表面形成了致密的PEG层,能有效防止蛋白质吸附,在体内具有良好的稳定性;“刷”结构纳米粒具有较低的临界胶束浓度(CMC)和良好的缓释性能,对HepG-2细胞增殖有较高的抑制作用。因此,研究载药纳米粒可为药物递送系统的选择以及不同结构纳米粒的临床应用提供参考。

关键词:高分子合成化学;聚乙二醇-聚己内酯;两亲性共聚物;自组装;纳米粒;CUR

中圖分类号:TQ311文献标志码:A

LI Huan,LIU Xiaole,WANG Mengxi,et al.Preparation of PEG-PCL copolymer nanoparticles with different structures and their quality evaluation[J].Journal of Hebei University of Science and Technology,2019,40(3):215-225.Preparation of PEG-PCL copolymer nanoparticles with different

structures and their quality evaluation

LI Huan1, LIU Xiaole1, WANG Mengxi1, YANG Yaxing2, SHANG Qing1, SHI Yongli2

(1.School of Chemical and Pharmaceutical Engineering, Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang, Hebei 050018, China; 2. College of Pharmacy, Xinxiang Medical University, Xinxiang, Henan 453003,China)

Abstract:In order to compare the properties of polyethylene glycol-polycaprolactone(PEG-PCL)with different structures, the PCL-PEG-PCL and mPEG-b-PCL copolymers are obtained by ring-opening polymerization method and characterized by FT-IR, 1H-NMR and GPC. The curcumin-loaded nanoparticles of "mushroom" and "brush" are prepared via self-assembly method, and the properties of the two structural nanoparticles are studied. The results show that CUR is encapsulated into the nanoparticles with an amorphous state; the nanoparticles show a smooth surface with core-shell structures and good dispersibility.  Influenced by the structure of the copolymer, the "mushroom" nanoparticles have a smaller average particle size of (105.71±3.20)nm, a higher drug loading and encapsulation efficiency. Since the surface of the PCL-PEG-PCL nanoparticles forms a dense PEG-layer, protein resistance studies show that the "mushroom" nanoparticles are good in vivo stability. "Brush" nanoparticles have a lower CMC date and better sustained release properties, and have a higher inhibitory effect on HepG-2 cancer cell proliferation. The study of drug-loaded nanoparticles can provide reference for drug delivery system selection and clinical application of nanoparticles with different structures.

Keywords:polymer synthesis chemistry; PEG-PCL; amphiphilic copolymer; self-assembly; nanoparticle; CUR

聚己内酯(PCL)是CAROTHERS小组在1930年合成的最早的聚合物之一,具有良好的生物相容性、对疏水性物质的渗透性和一定的微生物降解能力,目前已获得美国FDA批准生产[1-3]。但PCL在体内的生物降解速率较慢,致使其在药物递送方面的应用受到限制。通过对PCL进行改性,添加亲水性嵌段制备成两亲性共聚物,可获得更多的可降解材料,使PCL得到了有效应用。例如:两嵌段PCL共聚物制备方面,DEBONE等[4]以开环聚合法合成了3种不同嵌段比的mPEG-co-PCL共聚物。研究表明,随着疏水链的增加,共聚物直径由78.82 nm增大到141.8 nm,16 h后甲氨蝶呤释放行为受PCL降解过程的影响,PCL含量越高释放越慢。三嵌段PCL共聚物制备方面,HU等[5]制备了不同质量比的PCL-PEG-PCL共聚物,分别形成聚合物胶束和聚合物囊泡。研究结果表明,随着PCL嵌段长度的增加,共聚物粒径增大,载药量也随之增加,并且都对EMT-6细胞有较高的摄取率。

河北科技大学学报2019年第3期李环,等:不同结构PEG-PCL共聚物纳米粒的制备及质量评价从文献来看,PCL改性只有关于两嵌段共聚物(如mPEG-co-PCL)或三嵌段共聚物(如PCL-PEG-PCL)不同亲水-疏水嵌段比的研究,尚未见同时对PCL改性的两嵌段和三嵌段共聚物之间进行比较的报道[6-14]。不同结构的共聚物会形成不同形态的纳米粒,从而影响其制剂学性质。笔者利用开环聚合法制备三嵌段共聚物PCL-PEG-PCL和两嵌段共聚物mPEG-b-PCL,采用分子自组装方法制备了具有“蘑菇”结构和“刷”结构的纳米粒,研究了具有不同结构的PCL共聚物纳米粒对理化性质、体外释放、抗蛋白吸附和细胞毒性等方面的影响。

1实验部分

1.1主要原料及试剂

姜黄素(AR级,北京奥科鼎盛生物技术有限公司提供);聚乙二醇单甲醚、聚乙二醇、辛化亚锡(AR级,萨恩化学技术有限公司提供);ε-己内酯(AR级,阿拉丁生化科技股份有限公司提供);二氯甲烷(AR级,天津市北辰方正试剂厂提供);四氢呋喃(AR级,国药集团化学试剂有限公司提供);乙醚(AR级,天津市科密欧化学试剂有限公司提供);HepG-2肝癌细胞、L929鼠肾上皮细胞(天津市医药科学研究所提供)。

1.2嵌段共聚物PCL-PEG-PCL和mPEG-b-PCL的合成

PCL-PEG-PCL的合成路线如图1 a)所示。在反应管中加入4.0 g聚乙二醇(PEG,相对分子质量为4 000,1 mmol)和8.0 mL(72 mmol)的ε-己内酯。采用雪茄枪加热熔融,待自然冷却至室温后加入117 μL的辛化亚锡(Sn(Oct)2),密封反应管。用液氮除氧,抽真空,充氮气,反复操作3次后,将反应管置于140 ℃油浴加热6 h。将粗产物用3 mL二氯甲烷溶解,经冰乙醚沉淀,抽滤,得到白色固体。放入真空干燥箱常温干燥24 h,得到9.19 g的PCL-PEG-PCL固体,收率为75.3%。

mPEG-b-PCL的合成路线如图1 b)所示。在反应管中加入4.0 g聚乙二醇單甲醚(mPEG,相对分子质量为4 000,1 mmol)和4.0 mL(36 mmol)的ε-己内酯。其余操作同上述方法,得到6.43 g的mPEG-b-PCL固体,收率为79.4%。

1.3PCL-PEG-PCL和mPEG-b-PCL的表征

1.3.1FT-IR

采用STS-135型红外光谱仪(美国Perkin Elmer)进行红外扫描,范围为400~4 000 cm-1,对特征峰进行分析,判断是否为预期产品。

1.3.21H-NMR

采用Bruker Avance AV400核磁共振波谱仪,氘代氯仿(CDCl3)为溶剂,四甲基硅烷(TMS)作内标,进行氢谱检测。

PCL-PEG-PCL单体物质的量比由PEG单元3.69×10-6(f)特征峰和PCL单元4.18×10-6(a)特征峰的积分来计算,PEG和PCL的聚合度(DP)及共聚物的Mn可按式(1)计算:DPPEG=Mn.PEG/44,DPPCL=DPPEG×(A(a)m/A(f)n),Mn.PCL-PEG-PCL=Mn.PEG+DPPCL×114。(1)式中:A(a)为a特征峰的积分面积,m为相应氢个数;A(f)为f特征峰的积分面积,n为相应氢个数;114为PCL重复单元的摩尔质量。

mPEG-b-PCL单体物质的量比由PEG单元3.53×10-6(a+b)特征峰和PCL单元4.02×10-6(g)特征峰的积分来计算,PEG和PCL的聚合度及共聚物的Mn也按式(1)计算。

1.3.3GPC

采用Waters e2695凝胶色谱仪,以四氢呋喃(THF)为流动相,聚苯乙烯(PS)为标样,温度为30 ℃,流速为1.0 mL /min,测定相对分子质量及分布。

1.4载药纳米粒的制备

称取15 mg的CUR和100 mg的PCL-PEG-PCL,溶于4 mL的THF中。在600 r/min转速下将上述溶液缓慢滴入100 mL超纯水中,持续搅拌挥发THF。共聚物在水溶液中形成纳米粒,疏水性药物姜黄素自发地被包裹在疏水PCL层[15-16],从而得到CUR-PCL-PEG-PCL-NPs悬浮液,再经冷冻干燥后得到CUR-PCL-PEG-PCL-NPs固体。CUR-mPEG-b-PCL-NPs的制备方法与之相同。图2CUR-PCL-PEG-PCL-NPs和CUR-

mPEG-b-PCL-NPs自组装制备

Fig.2Preparation scheme of CUR-PCL-PEG-PCL-NPs and

CUR-mPEG-b-PCL-NPs by self-assemblyCUR-PCL-PEG-PCL-NPs的PEG两端固定在核壳界面,在表面形成致密“蘑菇”结构。CUR-mPEG-b-PCL-NPs的PEG一端固定在核壳界面,在表面形成相对疏松的“刷”状结构。图2是具有“蘑菇”结构和“刷”结构载药纳米粒的自组装制备过程。

1.5载药纳米粒的表征

1.5.1粒径及形貌

采用马尔文ZS90激光粒度仪对纳米粒的粒度进行表征,采用JEM-100CXⅡ型扫描电镜观察形貌。取适量纳米粒混悬液,滴在碳膜铜网上,停留2 min,用磷酸钨染色后检测。

1.5.2DSC分析

采用DZ3335型差示扫描量热仪测定样品的热性能,升温速率为10 ℃/min,N2(40 mL/min)保护。

1.5.3临界胶束浓度

纳米粒的CMC用芘荧光探针法测定,CMC值越低,溶液越稳定。配制浓度为6×10-4 mol/L的芘-丙酮溶液100 mL,以1.0 mg/mL载药纳米粒溶液作为母液,稀释配制成11个不同浓度的纳米粒溶液,备用。准备11个10 mL容量瓶,分别加入10 μL的芘-丙酮溶液,于50 ℃鼓风干燥挥发丙酮,并用上述不同浓度的纳米粒溶液分别定容,芘的终浓度保持为6×10-7 mol/L。在65 ℃恒温水浴下振荡1 h(转速为110 r/min),于室温避光过夜。用RF-5301pc荧光光度计测定荧光强度,激发波长为333 nm,检测范围为350~450 nm,记录373 nm和384 nm的荧光强度I373和I384,以I373/I384为纵坐标,浓度对数为横坐标作图。

1.5.4包封率和载药量

称取0.01 g的CUR,放入10 mL的容量瓶中,用无水乙醇溶解定容为1.0 mg/mL的母液,将母液稀释成不同浓度CUR的无水乙醇溶液,测定荧光度(激发波长为442 nm,检测范围为455~700 nm),绘制标准曲线。

精密量取用母液溶剂无水乙醇配制的纳米粒混悬液(1 mg/mL),放入离心管中,离心沉淀。取上清液1.0 mL,放入10 mL的容量瓶内,用配制母液时的溶剂无水乙醇稀释定容,0.22 μm滤头过滤。取滤液测其荧光度,计算游离CUR的量,记为W1。洗涤离心沉淀物,真空冷冻干燥,称定质量,记为W。另取无水乙醇纳米粒溶液1.0 mL,放入10 mL的容量瓶内,用配制母液时的溶剂无水乙醇稀释定容,超声,0.22 μm滤头过滤。取滤液测定其荧光度,计算总药物量,记为W0,按式(2)计算包封率和载药量。包封率=(W0-W1)/W0,载药量=(W0-W1)/W。(2)1.5.5载药纳米粒体外释放

分别称取15 mg的CUR原料药与2种载药纳米粒冻干粉,分散于15 mL释放介质(pH值为7.4的磷酸缓冲溶液/乙醇,二者体积比为2∶1)中。取上述溶液各5 mL,分别放入3个透析袋中,扎好后分别放入含有30 mL释放介质的离心管中,放入恒温水浴(100 r/min,(37±0.5)℃)中,在不同时间取样(每次取15 mL透析液,0.22 μm滤头过濾,补液15 mL),采用荧光分度计测定CUR含量,计算累积释放度。

1.5.6抗蛋白吸附

将20 mg纳米粒冻干粉加入至20 mL pH值为7.4的磷酸缓冲液中,超声分散成透明悬浮液,检测其0 h的初始粒径。加入2 mL小牛血清超声30 s,混匀后测量不同时间的粒径分布,观察载药纳米粒的抗蛋白吸附情况。

1.5.7细胞毒性

取HepG-2和L929细胞,经胰酶消化、洗涤、离心后制备成2.0×105个/mL的细胞悬液,接种于96孔板中,在37 ℃含有5% CO2的100 μL DMEM培养基中培养24 h后移除培养基,添加100 μL不同浓度的CUR-PCL-PEG-PCL-NPs和CUR-mPEG-b-PCL-NPs溶液。将培养在DMEM中的细胞作为对照组。继续培养48 h后移除培养基,添加100 μL DMEM培养基和20 μL MTT溶液,继续培养4 h后除去培养基,加入150 μL DMSO待其完全溶解,振荡培养板均匀染色。采用Bio-RAD 680酶联检测仪在492 nm波长处测定吸收值,计算细胞存活率。

2结果与讨论

2.1.1FT-IR

PCL-PEG-PCL和mPEG-b-PCL的红外光谱图见图3。

由图3可知,2种聚合物表现出类似的特征峰,3 537 cm-1为ε-己内酯开环聚合后末端—OH吸收峰,1 724 cm-1为PCL嵌段—C=O吸收峰,1 120 cm-1为PEG嵌段中—O—吸收峰,不同的是mPEG-b-PCL在1 380 cm-1处有—CH3吸收峰。由红外初步确定,ε-己内酯开环聚合和PEG生成两亲性嵌段共聚物。

2.1.2PCL-PEG-PCL和mPEG-b-PCL 1H-NMR分析

PCL-PEG-PCL的1H-NMR谱图见图4,mPEG-b-PCL的1H-NMR谱图见图5。

图4中b是ε-己内酯开环聚合后形成的—CH2—CH2—CH2—特征峰,2.39×10-6 (c),4.18×10-6 (a)分别是PCL嵌段的—O—CH2—和—CH2—CO—特征峰;369×10-6 (f)是PEG嵌段中的—O—CH2—CH2—O—特征峰;而4.25×10-6 (d)和3.80×10-6 (e)是由PCL和PEG两嵌段衔接处的—CO—O—CH2(d)—CH2(e)—O—CH2—特征峰,说明ε-己内酯发生开环聚合,并和PEG生成PCL-PEG-PCL三嵌段共聚物。PCL与PEG单体物质的量比为0.59,聚合度DPPEG为91,DPPCL为54,共聚物的Mn为10 156,共聚物嵌段为PCL27-PEG91-PCL27。

从图4可以看出,以重水为溶剂和以氯仿为溶剂的核磁共振氢谱呈现的特征峰基本一致,但以重水为溶剂的核磁共振氢谱中a,c,b处的峰强度有所减弱。因为PCL-PEG-PCL在水中形成了纳米粒,疏水端(PCL)自组装成了内核,被亲水端(PEG)包裹,而使强度减弱。这也说明了PCL-PEG-PCL在水中具有良好的自组装成纳米粒的性质。

图5为mPEG-b-PCL的核磁共振氢谱,1.34×10-6 (e),1.58×10-6 (d+f),2.39×10-6 (c)和4.02×10-6 (g)峰分别是PCL嵌段—CO—CH2(c)—CH2(d)—CH2(e)—CH2(f)—CH2(g)—O—特征峰;3.53×10-6 (a + b)是mPEG的—CH2—CH2—特征峰。由图5可知,氢谱表现出的特征峰与mPEG-b-PCL结构一致,说明ε-己内酯发生了开环聚合,生成mPEG-b-PCL。PCL与PEG单体物质的量比为0.33,聚合度DPmPEG为91,DPPCL为30,共聚物的Mn为7 420,共聚物为mPEG91-b-PCL30。由GPC测定的聚合物的数均分子质量Mn.GPC比较接近于由核磁测定的分子质量。

2.1.3PCL-PEG-PCL和mPEG-b-PCL GPC凝胶色谱分析

从图6、图7可以看出,聚合物呈单峰分布且分布较窄,说明纯化后已除去所有杂质,不是PEG/PCL和mPEG/PCL的共混物,证明制得了目标嵌段共聚物。其分子质量及分子质量分布如表1所示。

2.2载药纳米粒的表征

2.2.1粒径及形貌

CUR-PCL-PEG-PCL-NPs和CUR-mPEG-b-PCL-NPs的直径粒径分布图见图8。由图8可知,CUR-PCL-PEG-PCL-NPs和CUR-mPEG-b-PCL-NPs的粒径分布主要在100 nm左右,平均粒径(d)分别为(105.71±3.20)nm和(122.42±2.13)nm,多分散指数分别为(0.187±0.66)和(0.112±0.07)。较小的粒径和多分散指数,可以避过Kupffer细胞的吞噬,降低纳米粒被网状内皮系统(RES)识别和摄取的机会,增强渗

注:a和b为粒度仪检测报告粒径图

图8CUR-PCL-PEG-PCL-NPs和CUR-mPEG-b-PCL-NPs的直径粒径分布图

Fig.8Diameter particle size distribution of CUR-PCL-PEG-PCL-NPs and CUR-mPEG-b-PCL-NPs

透滞留(EPR)效应[17]。结果表明,三嵌段共聚物纳米粒平均粒径略小,因为三嵌段共聚物自组装过程会经过“弯曲”形成“蘑菇”状纳米粒,而两嵌段纳米粒无此过程,直接形成“刷”状纳米粒,提供的立体结构比较大。

两亲性嵌段共聚物可以在水溶液中进行自组装形成亲水性的壳PEG和疏水性的核PCL。如图9所示,TEM直观显示了2种共聚物纳米粒为球形核壳结构,且表面光滑,分散性良好,粒径大小与激光粒度仪测定的数据结果接近。

2.2.2DSC分析

纳米粒子中药物的结合状态是决定药物释放特性的重要因素。图10显示了CUR、两种聚合物及聚合物载药纳米粒的DSC曲线。CUR在175 ℃有一个晶体熔融的吸热峰,说明CUR是结晶性药物。而CUR-PCL-PEG-PCL-NPs和CUR-mPEG-b-PCL-NPs在175 ℃左右并没有出现晶体熔融吸收峰,分别只有一个特征峰,反映的是PCL-PEG-PCL和mPEG-b-PCL的玻璃化转变过程中的吸热峰,说明CUR在聚合物基质中呈无定型状态,无定型药物溶解时不需要克服结晶能,有利于药物释放发挥药效。

2.2.3临界胶束浓度

CUR-PCL-PEG-PCL-NPs和CUR-mPEG-b-PCL-NPs的CMC图见图11。

图11CUR-PCL-PEG-PCL-NPs和CUR-mPEG-b-PCL-NPs的CMC图

Fig.11CMC value of  CUR-PCL-PEG-PCL-NPs and CUR-mPEG-b-PCL-NPs

芘溶液的荧光发射光谱特征峰分别在373,379,384,394,480 nm附近,第一与第三发射峰强度比值I1/I3(即I373/I384)会随着溶液极性的减小而下降。在超过CMC后,I373/I384曲线会发生突变,突变点为其CMC值。由图11可得到CUR-PCL-PEG-PCL-NPs的CMC为4.6×10-3 mg/mL,CUR-mPEG-b-PCL-NPs的CMC为1.4×10-3 mg/mL。结果显示,两嵌段共聚物纳米粒具有较低的CMC值,CMC值的大小受疏水链段长度和亲水链段的影响,疏水链段差异较小时,CMC主要受亲水基团的影响,三嵌段共聚物亲水链段处于共聚物中间位置而使得其CMC增大,因此“刷”状纳米粒表现出更优异的抗稀释稳定性。

2.2.4包封率和载药量测定

将样品的吸光度值与对应的CUR质量浓度进行线性回归,得到姜黄素标准曲线,如图12所示。回归方程为y=13952x+9.86,R2=0.999 6,說明CUR质量浓度在05~5.0 μg/mL之间,质量浓度与吸光度的相关性良好。表2列出了2种纳米粒在不同投料比下的载药量和包封率。随着投料比的增加,载药量呈现先增加后减小的趋势。这表明当CUR达到聚合物基质中的饱和度后,过多的药物会影响纳米粒的整体稳定性,导致载药量降低。实验中选择15∶100的投料比。三嵌段共聚物纳米粒载药量、包封率要大于两嵌段共聚物纳米粒,这点与CMC契合,其包含更多的共聚物,即疏水性嵌段PCL的含量越高,载药量也随之增加,与文献报道一致。

2.2.5负载CUR的NPs冻干粉的体外释放

CUR,CUR-PCL-PEG-PCL-NPs和CUR-mPEG-b-PCL-NPs的体外释放曲线如图13所示。

由图13可知,在体外释放研究中,CUR原料药在释放介质中释放较快,在5 h内几乎完全释放,累积释放度为(94.8±1.2)%。CUR-PCL-PEG-PCL-NPs和CUR-mPEG-b-PCL-NPs 24 h后的累积释放度为(74.32±1.98)%和(58.13±2.70)%,两种结构纳米粒均具有明显的缓释特征。这是因为药物负载到聚合物载体后扩散到溶液的速度变慢,因而释放周期延长[18]。“蘑菇”纳米粒CUR释放速率要高于“刷”纳米粒,是因为其具有较小粒径、较高载药量,因此两嵌段共聚物制备的“刷”纳米粒表现出更持久的释放模式。

2.2.6负载CUR的NPs冻干粉的体外释药模型拟合

按零级、一级、Higuchi方程对载药纳米粒体外释放进行拟合,以取样时间(t)的平方根为横轴,以累积释放度为纵坐标对Higuchi方程进行拟合,结果见图14。

R2越接近于1,拟合程度越好。由图14可知,2种载药纳米粒的体外释放一级动力学拟合效果最好,表示能持续缓慢释放药物。Higuchi模型用来衡量缓释性能,由R2可知,两嵌段“刷”纳米粒具有更好的缓释性能。

2.2.7抗蛋白吸附

载药纳米粒抗蛋白吸附粒径图如图15所示。

由图15可知,模拟人体微环境中,10 h内纳米粒的粒径均有明显的增大趋势,但随着时间的延长,这种趋势趋于平缓,说明CUR-PCL-PEG-PCL-NPs和CUR-mPEG-b-PCL-NPs在体内具有一定的抗蛋白吸附特性,可减少体内系统清除,延长血液循环时间。另外,三嵌段“蘑菇”纳米粒的粒径变化相对平稳,具有更好的抗蛋白吸附特性。研究表明,纳米粒壳层PEG的亲水性是具有抗吸附能力的重要原因[19]。蛋白吸附因疏水基相互靠拢而产生,在蛋白质与疏水基间加入亲水基团而产生排斥作用,从而抑制吸附的产生[20]。PEG提供较大的空间位阻,有利于将产生吸附的物质阻隔在距离基质表面较远的位置,进一步控制吸附的发生。PEG层的抗蛋白能力不仅取决于PEG的长度和密度,更取决于纳米粒的结构。与二嵌段“刷”纳米粒相比,三嵌段“蘑菇”纳米粒形成了更致密的PEG层,从而具有更优异的抗蛋白吸附特性。

2.2.8细胞毒性

用MTT法检测载药纳米粒对肿瘤细胞和正常细胞的毒性,如图16所示。CUR-PCL-PEG-PCL-NPs和CUR-mPEG-b-PCL-NPs对HepG-2细胞具有一定细胞毒性(见图16 a)),并呈现良好的质量浓度依赖性,这说明载药纳米粒保持了原有药物的作用机制和药效,给药越多,抑制效果越好,由体外释放可知,该前药具有持续的抗肿瘤效果。质量浓度为0.1 μg/mL时,2种纳米粒对HepG-2的细胞毒性相似,随着质量浓度的增加,“刷”纳米粒表现出更强的细胞毒性。虽然“蘑菇”纳米粒具有较高的释放量,但其表面存在致密的PEG层,高的PEG表面密度对细胞吸附的排斥影响比PEG链长对细胞吸附的排斥影响大[21],因此“刷”纳米粒会吸附更多的HepG-2细胞,意味着姜黄素被更多的细胞吞噬,从而“刷”纳米粒具有更强的细胞毒性。与HepG-2癌细胞相比,载药纳米粒对L929正常细胞的毒性明显降低(见图16 b))。癌细胞对纳米粒的胞吞能力要优于正常细胞,其生长促进基因、转录基因等表达强烈于正常细胞;而CUR纳米粒只对表现异常活跃的基因产生嵌合作用,这种嵌合作用能作用于所有癌细胞,而不会作用于正常细胞。这就是CUR纳米粒能准确“识别”癌细胞的原因。

3结论

1) 采用分子自组装法制备了PEG-PCL“蘑菇”纳米粒和“刷”纳米粒,结果表明,不同结构的纳米粒对其制剂学性质有不同影响。

2) 纳米粒呈球形核壳结构,粒径分布均勻,药物以无定型态被包裹在共聚物内,有利于药物的释放。

3) 受共聚物结构的影响,三嵌段“蘑菇”纳米粒在自组装中经过“弯曲”过程,具有较小的平均粒径((105.71±3.20)nm),在载药量和包封率、体外释放方面也表现出更好的效果,其致密的PEG层能够有效防止蛋白质吸附。

4) 两嵌段“刷”纳米粒具有较低的CMC和更好的缓释性能,对HepG-2具有更强的细胞毒性。但由于制备的纳米粒载药量较低,当负载药物达到饱和时,随着投料比的增加载药量反而会降低。今后应进一步研究如何提高纳米粒的载药量,提升载药纳米粒的体内抗肿瘤效果,为不同结构纳米粒的临床应用提供参考。

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2019年6月Journal of Hebei University of Science and TechnologyJune 2019

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