聚合诱导自组装制备pH响应性的纳米材料及其控制释放性能研究

Polymerization-induced self-assembly, which developed recently, is an efficient method of fabricating polymeric nanomaterials. Generally, the cores of the nano-materials prepared by this method are lacking in functionality, which limit the application of this method. So developing new core-forming units (especially functional core-forming units) is necessary to expand the scope of application of polymerization-induced self-assembly. This proposal aims to develop RAFT dispersion polymerization of tertiary amine methacrylate-based monomers to fabricate polymeric nanomaterials with pH-responsive core-forming blocks via polymerization-induced self-assembly, illuminate the influence of solvent, co-monomers, solid content, degree of polymerization of the core and shell forming blocks on the morphology and size of the nanomaterials in the RAFT dispersion polymerization, and study the performance of controlled release of the obtained polymeric nanomaterials. This project is expected to promote the application of this highly efficient self-assembly method in the areas of drug/gene delivery, controlled release, and bio-separation.

聚合诱导自组装是最近发展起来的一种高效制备聚合物纳米材料的方法。目前由于该方法制备的纳米材料的核普遍缺乏功能性从而限制了其应用范围。因此开发新的成核基元（特别是功能性基元）对于扩展聚合诱导自组装的应用非常必要。本项目拟发展叔胺甲基丙烯酸酯类单体的RAFT分散聚合，通过聚合诱导自组装制备核内链段具有pH响应性的聚合物纳米材料，阐明溶剂、共聚单体、固含量、核内链段和壳层链段的聚合度等因素对此RAFT分散聚合体系中聚合物纳米材料的形貌和尺寸的影响规律，并研究所得纳米材料的控制释放行为。希望通过本项目的研究推动这一高效的自组装方法在药物/基因的传递、控制释放以及生物分离等领域的应用。

相对于传统的自组装方法，聚合诱导自组装将聚合和自组装合并到一步进行而且可以在高浓度下制备聚合物纳米材料，是一种非常高效的制备聚合物纳米材料的方法。开发新的成核基元（特别是功能性基元）对于拓展聚合诱导自组装制备的纳米材料的应用是非常必要的。我们利用聚合诱导自组装实现了一系列pH响应性纳米材料的高效制备。研究了疏溶剂链段的组成和聚合度对囊泡pH响应速率的影响，实现了囊泡pH响应动力学的有效调控。通过pH响应性大分子RAFT试剂调控的RAFT分散聚合高效制备了具有还原响应性释放和pH响应性表面电荷转变的喜树碱前药纳米粒子。所得纳米粒子在生理条件下具有良好的抗蛋白吸附能力，而在肿瘤微环境下可以有效促进细胞内吞从而使前药纳米粒子展示出良好的抗癌活性。原位交联聚合诱导自组装是一种更加高效的制备具有稳定结构的纳米材料的方法。然而原位交联聚合诱导自组装通常会限制了疏溶剂链段的活动性，因而原位交联一般会抑制形貌转变。利用原位交联聚合诱导自组装制备具有高阶形貌的纳米材料曾经是一个巨大挑战。我们通过合理设计甲基丙烯酸酯类单体和甲基丙烯酰胺类交联剂的RAFT分散聚合将交联反应大大推迟到聚合后期进行（因为交联剂的反应活性明显低于单体的反应活性），从而实现了原位交联聚合物诱导自组装一步高效制备具有交联结构的高阶形貌的纳米材料（蠕虫状胶束、片层结构和囊泡）。并且这些交联的纳米材料都具有pH和还原双响应性。本项目的研究有希望进一步促进聚合物纳米材料在药物载体和控制释放等领域的应用。