Виниловые сополимеры с более быстрой гидролитической деградацией, чем алифатические полиэфиры, и регулируемыми верхними критическими температурами растворения.
Nature Communications, том 13, номер статьи: 2873 (2022) Цитировать эту статью
4395 Доступов
8 цитат
34 Альтметрика
Подробности о метриках
Виниловые полимеры находятся в центре интенсивных исследований из-за простоты их синтеза и возможности создания четко определенных функциональных материалов. Однако их неразлагаемость приводит к экологическим проблемам и ограничивает их использование в биомедицинских целях, позволяя по-прежнему считать алифатические полиэфиры золотым стандартом. Радикальная полимеризация с раскрытием цикла циклических кетенацеталей считается наиболее многообещающим подходом к приданию виниловым полимерам способности к разложению. Однако эти материалы по-прежнему плохо гидролитически разлагаются и поэтому пока не могут конкурировать с традиционными полиэфирами. Здесь мы показываем, что простая система сополимеризации на основе акриламида и циклических ацеталей кетена приводит к четко определенным и цитосовместимым сополимерам с более быстрой гидролитической деградацией, чем у полилактида и поли(лактид-со-гликолида). Более того, изменяя природу циклического ацеталя кетена, сополимеры могут быть либо водорастворимыми, либо иметь настраиваемые верхние критические температуры растворения, необходимые для высвобождения лекарственного средства, вызываемого легкой гипертермией. Амфифильные диблок-сополимеры, полученные из этой системы, также могут быть преобразованы в разлагаемые термочувствительные наночастицы с помощью процесса наноосаждения, полностью состоящего из воды.
Виниловые полимеры являются привлекательными материалами благодаря простоте их синтеза и широкому разнообразию с точки зрения архитектуры, состава и функциональных возможностей, особенно с появлением обратимой дезактивационной радикальной полимеризации (RDRP)1,2,3. Однако они не поддаются разложению из-за своей углеродной основы, что создает экологические проблемы и серьезно ограничивает их использование в биомедицинских целях. Таким образом, алифатические полиэфиры по-прежнему являются золотым стандартом, особенно для биомедицинских применений, учитывая их биосовместимость и способность к разложению. Однако возможности легко функционализировать их и настроить их структуру и состав для получения современных материалов весьма ограничены. Следовательно, объединение преимуществ обоих семейств полимеров для производства разлагаемых материалов следующего поколения по-прежнему остается неудовлетворенной потребностью.
В этом контексте было предпринято много усилий по синтезу разлагаемых виниловых полимеров4. Один из наиболее эффективных подходов основан на введении сложноэфирных групп в основную цепь полимера путем радикальной полимеризации с раскрытием цикла (rROP) циклических кетенацеталей (CKA)5,6. Среди них 2-метилен-1,3-диоксепан (МДО), 5,6-бензо-2-метилен-1,3-диоксепан (БМДО) или 2-метилен-4-фенил-1,3-диоксолан (МПДЛ). ), безусловно, являются наиболее используемыми7,8. Например, сополимеризация обычных виниловых мономеров с CKA посредством традиционной свободнорадикальной полимеризации или RDRP привлекла огромное внимание8 для разработки разлагаемых материалов для применения в доставке лекарств9,10,11, морских технологиях против биообрастания12,13,14, трансфекции генов/ДНК15, тканях машиностроение16 и другие17,18.
Тем не менее, несмотря на многообещающие доказательства концепции, слабая гидролитическая деградация CKA-содержащих сополимеров в физиологических условиях остается существенным ограничением. Действительно, хотя их гидролитическая деградация в ускоренных условиях происходит быстро, их деградация в физиологических условиях обычно занимает от нескольких месяцев до года, чтобы достичь по крайней мере 50% -ного уменьшения молярной массы, даже с метакрилатом метилового эфира олиго(этиленгликоля) (OEGMA). ) в качестве основного винилового мономера19,20,21, что может быть проблематичным для некоторых (биологических) применений. Поэтому такие материалы до сих пор не могут конкурировать с наиболее популярными полиэфирами, такими как полимолочная-когликолевая кислота (PLGA) или даже полимолочная кислота (PLA). Их ферментативная деградация также очень ограничена, поскольку только сополимеры, содержащие звенья MDO, подобные поликапролактону (PCL), показали значительную деградацию в присутствии специфических ферментов (например, липаз)21, тогда как громоздкое ароматическое кольцо и/или слишком высокая гидрофобность BMDO и MPDL резко затрудняет доступ ферментов20,22. Кроме того, для создания материалов с улучшенными физико-химическими, самосборочными или реагирующими на раздражители свойствами8 CKA часто используется, по крайней мере, в качестве третьего сомономера и для одной цели; это придает разлагаемость. Это усложняет синтез и из-за высокой гидрофобности ККА и/или побочных реакций при полимеризации часто отрицательно влияет на целевые свойства (например, растворимость водорастворимых сополимеров11, коллоидную стабильность и гранулометрический состав). наночастиц23, чувствительность материалов к раздражителям24,25). Таким образом, разрешение CKA объединить два разных объекта недвижимости было бы важным прогрессом.
3.0.CO;2-M" data-track-action="article reference" href="https://doi.org/10.1002%2F1521-3773%2820010618%2940%3A12%3C2328%3A%3AAID-ANIE2328%3E3.0.CO%3B2-M" aria-label="Article reference 47" data-doi="10.1002/1521-3773(20010618)40:123.0.CO;2-M"Article CAS Google Scholar /p>