嵌段共聚物的合成和应用

Jung, J.; Lee, I. H.; Lee, E . Biomacromolecules, 2007, 8(11), 3401-3407
嵌段共聚物胶束的应用
载药聚合物胶束的理想条件:
一种理想的载药纳米粒子应具备以下性质：
（1）具有较高的载药量； （2）具有较高的药物包封率； （3）有适宜的制备及提纯方法； （4）载体材料可生物降解，毒性较低或无毒； （5）适当的粒径和粒形； （6）具有较长的体内循环时间。
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溶液中自组装
最 常 见 的 两 种 胶 束 的 种 类 ：
溶液中自组装
各种类型的胶束：
sphere
cylinder
worm-like micelle
Hale Waihona Puke Baiduvesicles
lamellae
溶液中自组装
处于动力学稳定热力学亚稳态的一些特殊形貌：
Shen,H.; Eisenberg, A. Macromolecules, 2000,33(7),2561-2572.
二嵌段共 聚物制备 的具有液 体透过性 的薄膜。
*
Liu, G. J.; Ding, J. F.; Guo, A.; Herfort, M.. Macromolecules, 1997, 30, 1851.
嵌段共聚物胶束的应用
通过疏水相互作 用、静电相互作 用、金属离子络 合及氧键等非共 价相互作用将药 物连接到不溶链 段或包埋于共聚 物胶束的疏水性 核中,在亲水性 链段的保护下, 避免了人体内生 物酶及其它人体 内环境(血浆)与 药物的作用,延 长药物在体内的 循环时间,并且 能够使药物在病 变部位缓慢地进 行释放。
本体自组装
本体自组装
微相分离：由于聚合物的不相容性，在本体中，两嵌段共聚物中较短的一段
将从较长一段形成的连续相中团聚分离出来，生成具有规则形状、均匀分布的 纳米相畴，即形成微相分离(Microphase Separation)
体系会自组装为几种热力学上稳定的平衡相态包括球状(spheres)、圆柱
Zhang C Y, Yang Y Q, Huang T X, et al. Biomaterials, 2012, 33(26):6273-6283
嵌段共聚物胶束的应用
常用的胶束载体材料
嵌段共聚物胶束的应用
高分子纳米粒子在药物输送方面具有许多优越性： （1）可缓释药物，从而延长药物作用时间； （2）可达到靶向输送的目的； （3）可在保证药物作用的前提下，减少给药剂量，从而减 轻或避免毒副反应； （4）可提高药物稳定性，有利于储存； （5）可保护核苷酸防止其被核酸酶降解； （6）可帮助核苷酸转染细胞并起到定位作用； （7）可用以建立一些新的给药途径。这些都是其它输送体 系所无法比拟的，为临床各种疾病的治疗提供了理想的药 物和手段。
溶液中自组装
溶液中自组装
通过改变嵌 段长度、浓 度、溶液中 所含的添加 剂、离子强 度、水含量 以及溶剂组 成等条件， 发现其能在 水溶液中形 成丰富的聚 集体形貌。
Eisenberg, A. Can. J. Chem. 1999, 77, 1311.
嵌段共聚物—合成
嵌段共聚物的合成 方法
溶液中自组装
溶液中自组装
两亲性嵌段共聚物：两亲性嵌段共聚物是指同
一大分子中含有对两相(如水相与油相、两种油相 、两种不相容的固相等)都具有亲和性链段的聚合 物，一般指分子结构中同时含有亲水链段和疏水 链段。
PEO PS
溶液中自组装
在溶液中的自组装：是一个胶束化过程。 条件：选择性溶剂、CMC、CMT。
本体自组装
相行为取决于三个
分子参数:高分子聚 合度N,A嵌段的体 积分数f及AB嵌段
间的Flory-Huggins
相互作用参数X;有 序相的形貌由相分 离程度XN和嵌段 的体积分数f决定。
微相分离临界点
PI-b-PS
Matsen, M. W.; Bates, F. S. Macromolecules, 1996,29(4), 1091-1098.
状(cylinders)、互联系双金刚石相(bicontinuous)、多孔层状(perforated layers) 和层状(lamelae)等结构
本体自组装
Bulk films of ABC star terpolymers
Adam Nunns,Caroline A. Ross .Macromolecules 2013, 46, 2628−2635
共溶剂法
先将共聚物溶于共溶剂 中，然后在搅拌下慢慢 的滴加到选择性溶剂， 或者将选择性溶剂滴加 到共溶剂中，进一步透 析或蒸发掉原来的共溶 剂。
嵌段共聚物的应用
应用
纳米结构 材料
嵌段共聚物
生物医用 材料
胶束 药物缓释
泡囊
纳米胶 光子晶体
嵌段共聚物本体自组装的应用
PtBA-b-PCEMA
H2 C H3C CH COOC(CH3)3 O CH2 C * O(CH2)2OOCCH CH
许艳玲.纳米药物载体的可控酶降解[D].南开大学.2012,11.
嵌段共聚物胶束的应用
聚酰胺环氧氯丙烷
pH 值敏感嵌段 PAE 在 7.4 不溶， 而当pH 值小于 6.5 以后，由于 氨基的质子化， 嵌段变为带正电 荷，可溶于水。 将抗癌药物阿霉 素负载在胶束上， 当 pH 值从 7.4 下降至 5.0 时， 阿霉素的释放速 度显著提高，在 靶向治疗癌症方 面，这种聚合物 有潜在的应用价 值。
嵌段共聚物胶束的应用
靶向药物载体：通过进行“壳”组分的端基修饰有目的地使胶束在体 内分布具有一定的靶向性。
嵌段共聚物胶束的应用
载有药物的胶束能 够有目的性的到达 肿瘤细胞，进行药 物释放。
郭双壮.聚乳酸/聚乙二醇纳米凝胶的合成及性能研究[D].天津大学.2008,06.
嵌段共聚物胶束的应用
聚合物纳米药物载体的环境响应性：是指纳米药物载体的某个组成部分为 智能型聚合物，因此能对环境进行响应，从而适应人体的复杂的生理环境， 达到控制释放，靶向治疗的目的。
活性聚合法
anionic,ATRP,R AFT,ROP,NMP
其它方法
"click chemistry"
胶束的制备方法
两亲性嵌段共聚物自 组装胶束制备方法
直接溶解法
通常都是直接把共聚物 溶解于选择性溶剂中， 在温度高于成核嵌段的 玻璃化温度的条件下， 给以足够的时间，热力 学平衡的胶束就可以形 成。
嵌段共聚物—分类
非线型：星型(star)、梳型(comb)、树枝型(dendritic)、 环型(ring)、H型、交联网状等。
嵌段共聚物自组装
自组装：是指 分子或分子聚 集体在氢键、 静电、范德华 力等弱相互作 用的推动下， 自发地构筑成 具有特殊结构 和形状的集合 体的过程。
本体自组装
在溶液中自组装
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主要内容
嵌段共聚物概述
分类 合成方法 溶液自组装
星型杂臂嵌段共聚物制备多隔室胶束
嵌段共聚物—分类
共聚物：共聚物指由两种或两 种以上结构重复单元构成的聚 合物。 根据单元结构位置不同 分为四类。
嵌段共聚物—分类
嵌段共聚物：是指由两种或者多种化学结构不同的嵌段通 过化学键以各种方式结合起来的大分子。 根据拓扑（Topology）结构不同分类 线型：AB二嵌段、ABA嵌段、ABC三嵌段、ABCD四嵌段、 ABABA五嵌段等