作者：2017级本科生 张文龙 化学工程系

指导老师：和亚宁 化学工程系

关键词：癌细胞成像、可降解材料、智能响应高分子、药物（基因）递送

 摘要

基因治疗和化学药物治疗是目前对于癌症和其他一些肿瘤疾病的有效治疗方法，因为这些疗法的针对性强、效果显著，目前正在迅速发展之中。如何有效地将药物或基因递送进入靶组织、靶细胞也逐渐成为了一个关键性的问题。考虑到在生理条件下DNA带负电，生物可降解的阳离子型高聚物是包覆DNA或带负电荷的小分子药物的合适选择。这些在生理条件下带正电荷的聚合物可以自发地结合DNA并将其包裹，防止DNA在体内被酶降解；此外，由于包覆后体系仍带正电荷，与呈电负性的细胞膜亲合性较高，DNA较容易进入细胞中。本作品设计并合成了多种带正电荷的聚合物用以达到这一目的。

偶氮聚合物体系

本作品所设计的偶氮聚合物为mPEG-co-PEMA-azo-PEI。当聚合物与DNA形成复合体系时，内部为低水溶性区域，而在聚合物载体表面形成亲水的PEG壳层，可以提高体系的稳定性，有利于提高转染效率、成功实现药物递送。结构中接入的PEI在酸性条件下可以结合大量质子，使聚合物成为带有大量正电荷的聚合物，然后再与带有一定负电荷的pDNA通过静电作用结合形成复合物，构成了高分子包囊药物（基因）释放体系。聚合物中的偶氮键对还原体系敏感，在人体内一些乏氧环境下可以被还原形成—NH—NH—结构甚至发生偶氮键的还原断裂，导致聚合物的分解。目前对于该偶氮聚合物体系已经进行了相应的细胞实验，结果显示该聚合物体系可以满足包覆pDNA并作用于靶细胞的要求，后续的表征仍在进行中。

图1 偶氮聚合物体系包覆与释放pDNA

双硫聚合物体系

本作品设计了两种双硫聚合物，分别是主链型双硫聚合物和侧链型双硫聚合物，双硫聚合物与偶氮聚合物的设计思路相似，引入双硫键并接枝上低相对分子质量的PEI作为质子载体，PEG片段与双硫键也使得聚合物具有很好的生物可降解性，双硫聚合物的合成已经基本完成，还需要进行后续的包覆实验。

总结与展望

本作品通过设计合适的高分子结构，用于包覆小分子药物或DNA，药物或DNA包覆成功后送入人体内，在人体肿瘤特殊微环境下，高分子外壳自降解，从而达到释放药物的目的。本作品的创新之处在于将偶氮聚合物体系和双硫聚合物体系进行对比，试图探究出在包覆不同药物时以及在不同的药物释放条件下两种高分子包囊药物（基因）释放体系的特点，进而为设计和制造可以大规模应用的高分子包囊药物提供思路。