树状大分子作为药物运载体系的进展-副本-副本技术分析.docx

树状大分子作为药用载体的研究进展摘要树状大分子是一种三维球状结构的纳米聚合物。其突出的特点为：分散指数窄、单分子在纳米尺度、分子结构完美和端基功能基团多。树状大分子已在众多领域得到应用，其中用作药物载体的研究最为广泛。树状大分子的众多端基可以连接不同的药物和靶向分子，也可以连接特殊的分子或分子链，使之具有特殊的性质。本文综述了树状大分子的性质特点、合成方法、检测手段以及种类及其应用。1.前言树状大分子是由Buhleier和Tomalia两个课题组首先合成出来的，相比于线性高聚物，其优点在于可精确控制分子结构及表面基团的数量[1-2]。早期很少有人关注树状大分子的合成，而近十年研究人员发现树状大分子具有众多端基的性质在药物运载体系中有很大的应用价值，研究人员已经将不同的生物分子如药物、生物酶、疫苗和寡聚核苷酸等连接到树状大分子上并测定其性质。树状大分子是一种完美树枝化的球状大分子，其表面可提供大量接载药物的基团。其特点主要有三个：①中心核由一个原子或两个完全相同的化学功能基团组成；②支化部分由具有交叉点的结构单元从核开始呈放射状在空间中不断展开，其中每一层类似同心圆结构的重复结构单元称为“代”；③树枝状结构的末端（表面）基团数量较多，对整个树状大分子的性质至关重要(Fig.1)。2. 树状大分子的性质树状大分子在药物运载体系中具有很多性质，相比于传统的线性聚合物，展现出优良的理化性质。2.1 单散性树状大分子是一种完美的无缺陷的结构，其单分散性不同于线性聚合物。树状大分子的单分散性能够使研究人员控制合成分子的粒度大小[3]。单分散性可通过质谱法、分子排阻色谱法、凝胶电泳法、透射电镜法测定。由于树状大分子在每一步的合成中都要纯化，所以其分子分散性非常小。质谱数据已经证实通过发散法合成的PAMAM树状大分子的单分散性非常小。树状分子的桥连与原料乙二胺的残留影响PAMAM的单分散性。2.2 纳米尺度和形状树状大分子独特的球状结构和可控粒度的性质使其在生物医学领域应用广泛。因为其能穿过细胞膜且减少或延缓体内的消除。高度可控的结构与粒度使树状大分子成为一种理想的载体。其粒度随着代数的增加，从几个纳米增长到几十个纳米。树状大分子的大小也类似于生物分子的粒度大小，如血红蛋白（5.5nm）与5.0G PAMAM 的树状大分子尺度相近[4]。2.3 生物相容性树状大分子的生物相容性或体内毒性一般体现在分子外围的末端基团上。树状大分子PAMAM和PPI末端氨基显示出浓度依赖性毒性和溶血性，然而末端为中性或阴离子基团是表现出相对较小的毒性和溶血性[5-6]。阳离子型树状大分子的毒性形为表现为与表面带阴离子电荷的细胞膜相互作用后，会粘附在细胞膜上，导致细胞溶解。将阳离子末端基团修饰成中性或阴离子基团可以降低体内外的毒性，甚至在体内外没有毒性。如聚酯、聚醚和表面功能化的树状分子：聚乙二醇化的树状分子、糖化的树状分子[7]。2.4树状大分子与膜的相互作用表面带正电荷的树状分子与表面带负电的生物膜作用后形成纳米小孔或使细胞溶解。生物膜与活细胞膜是阐明这种作用机制所应用的两种模型[8]。PAMAM树状大分子对Caco-2 外周细胞的穿透性、完整性和存活率影响可通过甘露醇渗透、跨上皮电阻和乳酸脱氢酶泄漏进行测定。树状大分子的浓度和代数及细胞培养时间的增加，会相应比例的增加乳酸脱氢酶泄漏[9]。3. 树状大分子的结构2树状大分子的合成每一步都需要精确控制，得到的是单分散、球状结构的大分子。这种球状大分子表面有很多容易修饰的基团[10]（Fig.2）。近年来，已经合成出多种树状大分子用作药物的载体。如PAMAM、PPI、poly-L-lysine、triazine、melamine、PEG、carbohydrate-based citric acid、poly(glycerol-co-succinic acid)、poly(glycerol) 和poly[2.2-bis(hydroxymethyl)propionic acid][10-12]（Fig.3）。34.树状大分子的合成树状大分子是一个对称的高度支化的实心状球状结构的化合物（PAMAM从1G到8G直径从1.1nm增长到9nm）[13]。发散法和集中法是合成树状大分子最常用的两种方法。此外‘hypercores’ 、 ‘branched monomers’ 增长, ‘double exponential’ 增长, ‘lego’ chemistry 和 ‘click’ chemistry 等也有报道。5. 树状大分子的类型随着合成方法和表征技术的发展，得到了具有纳米尺寸和较多功能末端基团的新型树状大分子[14]。具有不同末端基的树状大分子见Fig.3。5.1 聚酰胺-胺型树状大分子聚酰胺-胺型（PAMA