浙大俞豪杰副教授和王立教授团队 ACS AMI：用于抗癌药物递送的含稳定自由基的刺激响应聚合物自组装体

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据世界卫生组织（WHO）报道，癌症已成为目前世界第二大死因，大约六分之一的死亡由癌症造成。抗癌药物的靶向递送对提高癌症的治疗效果和减少毒副作用具有重要作用，刺激响应的聚合物自组装体在这方面具有较好的应用前景。聚合物自组装体对抗癌药物的负载和可控释放主要受其官能团种类、链段运动、外部刺激等因素影响。从链运动角度研究聚合物自组装体链段间的相互作用、揭示结构和性能的关系对其结构设计和应用具有重要意义。在聚合物组装体中引入刺激响应氮氧自由基可以降低靶向癌症治疗中的活性氧水平和其它毒副作用，同时可以通过电子顺磁共振 (EPR) 技术研究含氮氧自由基组装体的链段运动和局部空间结构。

近日，浙江大学俞豪杰副教授和王立教授团队合成了含氮氧自由基的两亲性共聚物Poly(2-hydroxyethyl methacrylate-g-oligolactide-co-2,2,6,6-tetramethyl- piperidine-1-oxyl methacrylate)s (HLTs)（Scheme 1），通过改变条件制得了系列自组装囊泡，用EPR研究了聚合物结构、溶剂极性、pH等对聚合物链段运动及聚合物自组装体结构的影响（Figure 1）。

Scheme 1. Synthetic steps for A) HL, B) HLTM and C) HLT.

Figure 1. Schematic illustration of self-assembled vesicle and stimuli-responsive morphological changes of the radical-containing amphiphilic copolymers.

以1-辛醇作为非极性高粘度溶剂、水作为极性低粘度溶剂研究了自组装囊泡结构变化和链段运动情况，发现自组装囊泡能够通过改变亲疏水官能团的分布从水相转移到1-辛醇相，有利于疏水性药物递送。同时通过EPR谱图分析发现高粘度的1-辛醇溶液中聚合物的链段运动和自由基的旋转变慢（Figure 2）。

Figure 2. A) Encapsulation and transformation of V3 from aqueous solution (polar, low viscous) to 1-octanol (non-polar, high viscous); B) EPR spectra of V3 before (in aqueous solution) and after (in 1-octanol and residual aqueous solution after 12 h, respectively) the transformation and C) SEM and D) TEM images of reverse V3 in 1-octanol after transformation

体外药物装载和释放研究发现聚合物自组装囊泡对药物Dexamethasone (DEX)的负载量为63.65%，药物释放行为发现酸性和还原性环境可以刺激聚合物自组装囊泡的药物释放（Figure 3）。通过MTT法检测发现载有 DEX 的自组装囊泡对人宫颈癌 (HeLa) 细胞具有较好的抗癌活性。

Figure 3. A) Schematic of drug loading and release of the vesicle. B) SEM image of DEX-loaded V3; C) The cumulative release profile of V3 at different conditions: pH 7.4, pH 3.5 and pH 7.4 containing 5 mM Asc at 37 ℃, respectively and D) SEM image of V3 after DEX release at pH 3.5. Statistical significance was determined through a two-tailed Student’s t-test, ***P < 0.001.

以上成果近期发表在ACS Applied Materials & Interfaces上，论文题目为Dynamics in Controllable Stimuli-Responsive Self-Assembly of Polymer Vesicles with Stable Radical Functionality，第一作者为浙江大学化学工程与生物工程学院留学博士生Md Alim Uddin，通讯作者为浙江大学化学工程与生物工程学院俞豪杰副教授。

论文链接：

https://doi.org/10.1021/acsami.1c21760

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