葡萄糖荧光敏感聚合物微胶囊的胰岛素负载与可控释放分子作用机制研究

For reducing the pains of diabetes that caused by insulin injections to maintain a normal blood glucose level in the body, a project based on the fluorescent and glucose-sensitive polymeric microcapsules for controlled release of insulin was provided. In this project, using acrylic and double acrylic monomers containing different PEG chains with non-toxic, no immunogenicity, no antigenicity and good biocompatible properties, and fluorescent monomers with a boric acid moiety to prepare fluorescent and glucose-sensitive polymers has been proposed. The polymeric microcapsules as the new carrier materials with fluorescent and glucose-sensitive peoperties can be prepared by a monoaxial ultrasonic atomizer technology for the loading the insulin. The gulcose and fluoresent response patterns and molecular mechanism for the release of insulin will be investigated in this project. The release behaviours and mechanism of hypoglycemic action of insulin that loaded in polymeric microcapsules will be discussed in vivo as well. The implementation of this project will promote the theoretical and experimental basis for the application of polymeric microcapsules in the treatment of diabetes.

针对糖尿病患者体内血糖浓度难以实时监测及频繁注射胰岛素治疗所带来的痛苦，为维持患者体内血糖浓度的长期有效可控。本项目利用聚乙二醇(PEG)自身的无毒性、无免疫原性、无抗原性及良好的生物相容性等特点，选用含不同长度PEG链修饰的丙烯酸酯类单体、双丙烯酸酯类单体及含苯硼酸结构单元的荧光单体合成葡萄糖荧光敏感聚合物，进而采用同轴超声雾化技术制备聚合物微胶囊并用于胰岛素的负载，设计出具有葡萄糖荧光敏感响应及对胰岛素具有可控释放性能的新型载体材料。揭示微胶囊的荧光响应规律和胰岛素可控释放的分子作用机制，阐明微胶囊内胰岛素在生物体内的可控释放与降血糖活性规律，为聚合物微胶囊在糖尿病诊疗中的应用提供理论和实验依据。

针对糖尿病患者频繁注射胰岛素所带来的精神、生理、经济等方面的多重压力，本项目通过分子设计，合成了系列功能性高分子材料，用于胰岛素的负载和递送研究。主要研究工作有：1）通过分子设计，合成系列具有荧光特性的高分子或无机材料，利用荧光特性或电化学响应等分析对葡萄糖、多巴胺等小分子的敏感响应。2）利用微乳液及RAFT合成技术，制备了系列聚合物微胶囊，用于胰岛素等药物的负载，并在体外模拟生理环境，研究胰岛素的可控释放行为，揭示可控释放的分子作用机制。3）通过口服和透皮给药途径，进一步了研究胰岛素在动物模型体内的释放及生物作用机制，进一步阐明微胶囊内胰岛素在生物体内的可控释放与降血糖活性规律，为聚合物微胶囊在糖尿病诊疗中的应用提供理论和实验依据。本项目的主要研究成果发表在J. Mater. Chem. B, Mater. Sci. Eng. C, ACS Macro Lett., RSC Adv., Eur. Polym. J., Mater. Lett., J. Mater. Chem.等国际重要SCI期刊共计有26篇，其中影响因子大于4.0以上的有10篇、ESI高被引论文1篇，获授权发明专利2项、实用新型专利2项，会议报告13次，培养毕业研究生6人，课题组引进博士3人，形成一支具有朝气和创新精神的研究团队，圆满完成项目规定的预期目标要求。