Nature Communications刊登Drexel大学李育人教授在超薄聚合物晶体囊泡作为长效药物载体上的重要进展
在含水共混溶剂中，双亲分子型两嵌段共聚物通常会在液-液界面上自组装形成聚合物囊泡结构。相比于脂质体（liposomes），聚合物囊泡（polymersomes）作为药物载体具有更好的力学稳定性，因而受到越来越多的关注。由于双亲链分子的柔性特征，聚合物囊泡形状尤其是在高剪切场环境下仍然会随时间改变，这限制了其在长效药物载体上的应用。
最近美国Drexel大学李育人教授等发现嵌段共聚物（聚乳酸-聚乙二醇，PLLA-b-PEG）中聚乳酸（PLLA）组分在精确调控下结晶时，会形成超薄聚合物晶体囊泡（crystalsomes）。该晶体囊泡具有非常好的力学性能，实验测得其杨氏模量在10000MPa，远高于普通聚合物囊泡值（10～100MPa）。这种强力学稳定性的晶体囊泡在生物体内运输药物时具有很大的优势。
图1，聚乳酸-聚乙二醇囊泡的力学性质。（a）超声粉碎囊泡小晶片的AFM形貌以及相应高度图；（b）干燥状态下聚乳酸-聚乙二醇囊泡壳的示意图；（c）聚乳酸-聚乙二醇晶体囊泡的 AFM力-变形谱 。插图：用于压痕测试的晶体囊泡AFM形貌及高度图。
生物体内循环实验结果见图2。数据显示，随着晶体囊泡结晶时间的不同（结晶度不同），其在生物体内的循环时间有明显差异。65%结晶的晶体囊泡可以在体内循环接近96小时，其中半衰期达到24小时。这一结果表明该晶体囊泡尤其适合作为新一类长效纳米药物的运输载体。
图2，（ a ）聚乳酸-聚乙二醇嵌段共聚物的在弯曲界面处的相分离初始态以及聚乳酸分子在结晶成核早期不同时间的形貌图。黄色和绿色分别表示聚乳酸和聚乙二醇组分。（b）不同时间的平均晶核尺寸的径向分布。这里每条径向分布平均自24个独立模拟，晶核位置由其质心决定。插图显示平均晶核取向的径向分布，虚线表示统计上晶核无优先取向。晶体囊泡的血液循环时间与结晶度的关系。（a）不同结晶时间的荧光标记晶体囊泡的体内循环时间。（b）不同类型聚合物粒子在体内24小时残留比与半衰期的关系。（c）晶体囊泡结晶度，半衰期与结晶时间的关系。（d）晶体囊泡结晶度与半衰期的关系。
同时，哥廷根大学汤启云博士和南京大学胡文兵教授利用分子模拟研究了超薄聚合物晶体囊泡的早期结晶动力学过程。结果显示晶核只有在偏离界面一定距离（离相分离界面大约4纳米）处可以生长成为宏观晶体，而靠近或者远离界面处的晶核却无法继续生长。这种非界面诱导聚合物结晶成核行为可以归因于晶核平均取向的非均匀径向分布，如图3所示。
图3，（ a ）聚乳酸-聚乙二醇嵌段共聚物的在弯曲界面处的相分离初始态以及聚乳酸分子在结晶成核早期不同时间的形貌图。黄色和绿色分别表示聚乳酸和聚乙二醇组分。（b）不同时间的平均晶核尺寸的径向分布。这里每条径向分布平均自24个独立模拟，晶核位置由其质心决定。插图显示平均晶核取向的径向分布，虚线表示统计上晶核无优先取向。
以上实验与模拟结果以标题“Block copolymer crystalsomes with an ultrathin shell to extend blood circulation time”全文发表在最近的Nature Communications, 9, 3005, (2018)上。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-018-05396-x
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