【写作竞赛】一种新型可降解、自组装的水凝胶载药微粒诞生

近日,来自杜伦大学(Durham University)的科学家们利用PAla(聚丙氨酸)修饰星形PEG(聚乙二醇)得到一种新型可降解、自组装的水凝胶,将致力于药物孔控释体系以及载体通过酶降解安全排出体内。其研究成果发表在最近的《大分子》杂志上。

 以星型PEG为中心,用PAla将其四个“手臂”加长,然后每一个加长的“手臂”还能连接另一个星形PEG,如此反复“手拉手”,每一个中心向外发散4条链,相互连接,彼此交错,形成一个三维立体网络——水凝胶,如同一个复杂而规整的线网,而立体线网具有广阔的空间,就可用以封装和释放蛋白质。

值得一提的是,该水凝胶为嵌段结构的两亲性聚合物,PEG为亲水嵌段,PAla为亲油嵌段,由于亲水嵌段和亲油嵌段在介质中的溶解性具有很大区别,呈现不同的构象形态。改变相邻PEG之间的Ala(丙氨酸)个数,即改变P(Alan)4 -(StarPEG)中n的数值,可以得到具有不同二级结构的材料。例如,P(Ala5)4 -(StarPEG)具有α螺旋结构,而P(Ala10)4 -(StarPEG)却带有β片层结构。二级结构的存在可以增加凝胶结构的规整性,并加强疏水相互作用。同时,可以很容易地通过控制两种原料的投料比,利用NCA聚合反应得到一系列P(Alan)4 -(StarPEG)。此外,特异性蛋白水解酶可以水解多肽链,使用PAla作为连接,使得载体可在体内被特定的酶降解,从而安全排出体外。并且,PEG和PAla都是无毒材料,生物相容度高,特别适合于药物控释体系。研究者还发现,这种水凝胶可以封装蛋白质至少3周,期间不会有蛋白质泄漏,使用完毕后,还可用胰肽酶E将其降解。

这种新型可降解、自组装的两亲性聚合物胶束在控制药物释放、达到靶向释放等方面展现出优良的性能,具有巨大的发展前景。除了可作为载药微,也可作为细胞生长和增殖的可降解的支架。研究者结合原料固有的优势性能,即具有生物可降解性,无毒,并合成具有三维立体网络结构以及性能优异的新产品,可以预期这种新型水凝胶将成为当代以及未来的一类重要的生物材料。