多硫醇交联剂可调节含砷聚合物纳米粒子技术

嵌段聚合物的自组装是制备得到聚合物纳米粒子的主流方法。而目前提出的一系列新型聚合手段，如可逆加成-断裂链转移聚合（RAFT），原子转移自由基聚合（ATRP），单电子转移自由基聚合（SET-LRP），可以提高聚合过程中的官能团耐受性，从而将更多具有有趣特性的官能团引入聚合物体系中，其中，有机砷化合物便是重要的一种。砷化合物的多价氧化态与二聚性质可以形成响应性的动态共价键。而基于砷（III）化合物对生物体内硫醇的高亲和性，一系列的含砷**也得到广泛的使用。在此，利用RAFT聚合方法，将砷-硫醇（As-S）键作为交联点，制备了刺激响应性的纳米粒子。

先，使用RAFT方法，合成了目的化合物P1 (PEGA20-b-[NIPAm70-co-AsAm10])与对照化合物P2 ([PEGA15-co-AsAm5]-b-NIPAm80)。其合成路线见图1。

图1. 含砷聚合物P1与P2的合成路线

在先前的工作中，已经证明P1能通过还原偶联的方法形成As-As键，制备得到稳定的纳米粒子。而利用类似的方法构建的P2由于反应基团不在组装体的核心，无法形成稳定的纳米粒子。As-As键的水解/氧化不稳定性与As(III)-硫醇的高亲和性启发了将多硫醇化合物作为该纳米粒子的交联剂。因此，使用季戊四醇四（3-巯基丙酸酯）（PTM），三羟甲基丙烷三（3-巯基丙酸酯）（TTM）和六（乙二醇）二硫醇（HDT）作为四元，三元和双官能交联剂，每个交联剂具有相似的原子间距离。在还原性条件下加入交联剂，以期望实现含砷纳米粒子的原位自组装（图2）。

图2. 含砷纳米粒子自组装过程

在以化学计量比（[SH]/[As]=2）投料下，由于P2聚合物过于分散的官能团分布，无法形成稳定的纳米粒子，而调节计量比后，虽然能够形成纳米粒子，但一旦透析除去过量的交联剂即解散；而对于P1而言，加入交联剂PTM能够形成稳定的纳米粒子，经由静态光散射计算得到的分子链密度远大于As-As偶联得到的纳米粒子。较低的交联剂投料能够得到链数较少的纳米粒子。而在谷胱甘肽条件（5mM,37℃）下降解较快的As-As偶联粒子（3h）相比，使用As-S交联的纳米粒子具有较强的稳定性（7d）。对于不同交联剂的GSH稳定性实验表明，双官能交联剂HDT形成的纳米粒子不如三官能与四官能的纳米粒子稳定，认为多官能交联剂能够形成更大的熵障碍，阻碍GSH与纳米粒子之间的硫醇交换反应。

As(III)化合物的另一大特性是易在氧化条件下被氧化得到As(IV)。通过动态光散射技术，研究了一系列纳米粒子在过氧化氢下的粒径变化，证明这一过程与交联剂的官能度与投料比有关，较低的官能度与交联密度会得到稳定性较差的纳米粒子。这一纳米粒子的氧化应激性使其在**递送领域具有潜在的应用价值。

通过XTT的方法测定了这一聚合物与纳米粒子对于MDA-231细胞系的体外毒性。聚合物直到浓度到5mg/mL为止不表现出毒性，而纳米粒子致毒浓度大多也在2mg/mL以上。这一结果为该纳米粒子的生物应用提供了依据。

总之，次通过RAFT方法合成了含砷的热响应性共聚物，并在在多硫醇试剂存在下与还原性条件下形成自组装。证明了冠状官能聚合物P2无法形成稳定的纳米粒子，相对的，核心聚合物P1在不同交联剂存在下，可以稳定的纳米颗粒。这一结构具有较好的GSH稳定性与过氧化氢响应性。这是次通过As-S键合交联制备聚合物纳米粒子，这一纳米粒子具有多样化学性质与低的毒性，结合生物学活性的潜在协同作用，为含砷聚合物作为生物材料科学的功能和响应平台提供了初步的研究与理论依据。

小编：wyf 5.06