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文献专栏

超支化树枝状聚合物的性质和应用

发表时间:2019-09-25 09:58

超支化树枝状聚合物

Hyperbranched Dendro Polymer/Hyperbranched Dendrimer

例如聚乙二醇(PEG)、聚酰胺-胺(polyamidoamine, PAMAM)、聚硅氧烷(Polysiloxane)、聚赖氨酸(poly(Llysine) dendrons,   PLLD)等,是高度分枝、单分散的三维球型高分子,其尺寸、形状及表面化学官能基团在合成过程中有高度可控的特点,如今已在生物医学领域得到广泛应用,主要包括药物载体、基因载体、核磁共振造影剂等,成为该领域研究的热点高分子。


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mPEG-Dendro Amine.png

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独特的物化性能

(1)具有统一的分子质量,无特殊的分子量分布。

(2)三维结构高度可控,可在特定的位点进行官能团修饰。同时,也可通过外部的官能团的修饰来调节树枝状聚合物的溶解度。高代数的树枝状聚合物具有密集的表面官能团,使内部核被树枝状结构包裹严实,与外界环境隔离。

(3)生物尺寸随着代数的增加而增大,密集的表面基团避免了高分子之间的相互缠结,流体动力学体积小,黏度较低。

(4)黏度随其分子量的增加呈现出先增后减的趋势。

生命科学领域的应用

枝状聚合物合成的基本构建单位可以是氨基酸、糖、核苷酸等分子。在设计治疗和药物载体时,可加入其它基团进行表面修饰,如生物响应元件、识别基团、药物、放射性同位素、脂肪酸、脂类,以及高分子(如聚乙二醇PEG)等。聚合物内部的空腔可用来包裹小分子药物,而外部的基团则可使用化学连接基团修饰后共价连接药物,是高效的新型药物(治疗)载体。

1、药物载体

      由树枝状聚合物构建的载体系统具有独特的载药特点,其表面大量的官能团能与药物共价连接,而球形内部的中空疏水穴也能通过氢键、静电作用、范德华力包埋疏水性的小分子药物。树枝状聚合物的纳米尺寸使它们能特异性地与细胞膜、蛋白和细胞器等发生相互作用,此外,还可通过表面修饰来提高其自身的水溶性。由此树枝状聚合物成为具有良好靶向性和缓释作用的药物载体。

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2、基因转染载体

       阳离子的树枝状聚合物作为基因转染载体的优势主要表现在能与核酸发生反应形成复合物,从而有效地防止核酸的降解。 与病毒和脂质体载体两类载体相比,PAMAM具有更高的转染效率和稳定性,同时能延长DNA在体内存活的时间。

       许多文献报导了使用氨基末端的PAMAM作为非病毒基因转染剂,通过细胞内吞DNA将基因转入细胞核。非病毒基因载体转染的步骤是:带负电荷的基因和阳性聚合物形成复合物;与阳性聚合物复合的DNA接触细胞膜;通过胞吞作用内化进入细胞。为了基因的有效表达,DNA需具备从核内体进入胞液,然后转移到细胞核的能力。

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3、核磁共振分子造影剂

       树枝状聚合物最早应用于生物医学领域是作为核磁共振显影剂发挥诊断作用,与其它显影剂相比,它具有较高的灵活性,同时还能延长显影剂在血液中停留的时间。此外,与叶酸连接的树枝状聚合物还能特异地结合肿瘤表面过度表达的叶酸受体,实现对肿瘤细胞的靶向性。


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