[发明专利]两亲性嵌段聚合物、聚合物囊泡及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料及其应用，更具体地，涉及一种刺激响应性的两亲性嵌段聚合物、由该两亲性嵌段聚合物组成的聚合物囊泡及其制备方法和应用。

背景技术

探索复杂的生物系统(如细胞和病毒)的结构和功能一直以来激发着各种人工自组装纳米结构的形成，其中以脂质体囊泡和聚合物囊泡为最典型实例。这两种囊泡都有一个由疏水双层膜包裹形成的亲水内腔。囊泡被越来越多的用来构筑药物传输纳米载体、纳米反应器和人工细胞器等(Wolfgang Meier，et al.Acc.Chem.Res.2011，44，1039-1049)。显然，所有的这些应用中都与物质在囊泡膜内外的有效交换密切相关。然而，与脂质体囊泡相比，结构更稳定的聚合物囊泡却面临着严重的膜渗透性问题(Adi Eisenberg，et al.Science2002，297，967-973)，如有机小分子物质、离子甚至水都很难渗透。目前，已经发展了一些方法来提高聚合物囊泡的渗透性，主要包括：将通道蛋白合并到双层膜中，引入刺激敏感的聚合物(如pH、CO₂、葡萄糖响应的聚合物)，带相反电荷的聚合物共同组装，螺旋的棒状-嵌-柔性链聚合物的自组装，还有囊泡膜的后改性法。以上这些策略要么需要外加一些物质，具有复杂的制造过程，要么不能对渗透性进行很好的调控；更重要的是，这些方法都面临降低囊泡稳定性甚至破坏囊泡结构的风险。

另一方面，尽管聚合物囊泡的膜内链段侧向流动性相比于脂质体囊泡降低了，从而其化学和物理稳定性提高了，但是面对很多实际情况，聚合物囊泡结构仍会瓦解，如高度稀释、强剪切作用、遇有机溶剂或在其它更为复杂的环境中应用。最新研究表明，聚合物囊泡的稳定性仍然需要进一步提高(S.P Armes，et al.Langmuir2012，28，1196-1205)。传统的化学交联的方法已经被用来尝试解决聚合物囊泡的稳定性问题，如申请号为201210084255.1的中国专利申请公开了一种制备交联聚合物囊泡来提高其稳定性的方法。但是，现有的通过交联的方法来增强稳定性的同时又会进一步削弱囊泡对亲水或疏水物质的膜渗透能力(Dennis E.Discher，et al.J.Phys.Chem.B2002，106，2848-2854)。因此，同时增强聚合物囊泡双层膜的渗透性和其微结构的稳定性依然是一个严重的挑战和亟待解决的问题，而设计这样的优化聚合物囊泡需要引入新的交联化学并在交联反应发生的同时产生大量的官能基团的转换。

发明内容

本发明的目的是为了解决同步增强聚合物囊泡的稳定性与渗透性的问题，为此提供了一种刺激响应性两亲性嵌段聚合物、由该两亲性嵌段聚合物组成的聚合物囊泡及其制备方法和应用。

在一方面，本发明提供一种两亲性嵌段聚合物，其特征在于，所述两亲性嵌段聚合物由亲水链段和疏水链段通过可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)法获得，其中所述亲水链段是端基修饰了三硫酯的聚乙二醇，其分子量为1000～20000Da，并且所述疏水链段为下式所示，

其中，

其中m=1～11并且n=1～11。

在一个优选实施方式中，所述两亲性嵌段聚合物具有下式I并且由式A的亲水链段和式B的疏水链段通过RAFT法获得，

式I：

式A：

式B：

其中，

其中x=23～445，y=12～150并且m=1～11。

在另一方面，本发明提供一种上述两亲性嵌段聚合物组成的聚合物囊泡，其特征在于，所述聚合物囊泡的最外层和最里层是由所述两亲性嵌段共聚物中的亲水链段构成，所述最外层和最里层之间的中间层(即囊泡的双层膜部分)由所述两亲性嵌段共聚物中的疏水链段构成，其中所述囊泡的尺寸为100～4000nm。

在一个优选实施方式中，所述中间层的厚度为15～35nm。

在另一方面，本发明提供一种通过自组装来制备上述聚合物囊泡的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：将所述两亲性嵌段聚合物形成聚合物囊泡水分散液，和在pH=7.0下，将所述聚合物囊泡水分散液用波长为340～380nm的紫外光照射以在所述聚合物囊泡的双层膜内发生交联反应。