化学化工学院 4QO/ff[ o
博士研究生科学研究计划书 >gnF]<
考生姓名: `Klrr
报考专业: b[yE~EQxr
报考导师: >K5~:mx#3
职 称: *<xrp*O
2012年11月20日 xG8`'SNY
-1-一、选题背景及意义 %Lyz_2q A
药物缓释指用药后能在较长时间内持续释放药物以达到药效;控释指药物能 dqxd3,Z
在预定的时间内以预定速度释放,使血药浓度长时间维持在有效范围。药物的缓 ZL=N[XW4'
/控释有以下优点:(1)对半衰期短或需要频繁给药的药物,可减少服药次数,使 K\aAM;)-
用方便。特别适用于需要长期服药的慢性疾病患者,如心血管疾病、心绞痛、高 guE2THnz3D
血压、哮喘等;(2)使血药浓度平稳,减缓“峰谷”现象,降低药物不良反应发 ~$Y|ca
生的频率和严重程度,提高临床用药的安全;(3)缓慢释放增强药物的有效性, +aj^Cs1$
药物在口服或注射后释放出有效成分的速度缓慢,吸收速度也较恒定,药物作用 ^aHh{BQ%
维持的时间较长;(4)增强药物的化学稳定性,某些药物口服后易被体内环境所 !)nD xM`p
破坏,制成缓控释制剂后可按要求定时、定位释放,提高稳定性。 Yg&`
U^7]B
脂肪族聚碳酸酯是一类重要的可降解生物医用材料,具有优异的生物相容性 "$DldHC
和生物可降解性 R^6Zafp
[1] 9x[ U$B
,目前已经广泛应用于载药体系、组织工程和特殊医用器材领 ED/FlL{
域。传统脂肪族聚碳酸酯通常存在亲水性差、缺少进一步化学反应所需官能团、 >(3'Tnu
与生物体细胞和器官相容性较差等缺点。解决这些问题的一个主要途径是在聚碳 x9~[HuJ
酸酯中引入官能团或者活性生物分子,来调节聚合物的理化和生理性质,包括亲 BGzO!s*@j
水/疏水性、细胞膜渗透率、生物粘附能力、生物相容性和降解性等。功能环状 ]-a{IWVN
碳酸酯单体的合成简便易行,通过二羟基/多羟基化合物和三光气或者氯甲酸乙 a,cC!
酯反应即可实现,产物多为六元环和七元环 &[~[~m|
[2-4] V^2-_V]8
。根据二羟基/多羟基化合物的不 M~p=#V1D
同来源,主要将功能聚碳酸酯分为三大类:(1) 基于丙三醇的环状碳酸酯和共聚 ]F+K|X9-
物;(2) 基于二羟甲基丙酸的环状碳酸酯和共聚物;(3) 基于季戊四醇的环状碳 yl/a:Q
酸酯和共聚物。除此之外,还有基于L-酒石酸、多糖、1,3-二羟基丙酮和氨基酸 v?)SA];
等合成的功能聚碳酸酯 uREu2T2
[5] Pr/]0<s
。 S(w\Z C
两亲性高分子在水溶液中可通过自组装形成球状、圆柱状和囊泡三种形态, <xqba4O
疏水部分可促进水溶性较差类药物的溶解,同时“核壳”结构在人体内能对负载 > 0T
Za
的药物起到一定的保护作用。通过设计高分子的结构还可以实现药物的平稳释 o\goE^,aeR
放、靶向释放、刺激响应释放等功能,因此开展药物的控/缓释载药体系研究具 $H;+}VQ
有重要意义。 vYdlSe=6G
-2-二、研究现状 P#*n3&Uu
多数抗癌药物水溶性差,目前普遍采用DMSO,CremophoreEL,Tween80 +$,dwyI2t
等表面活性剂来溶解药物,但是这些溶剂会损害人体的肝肾并可能引起严重过敏 V.2[ F|P;3
反应 7=3O^=Q^Q
[6] l"5y?jT
。此外,依靠表面活性剂来溶解抗癌药物通常稳定性较差,全身给药后会 (3W&AM
发生药物沉降而导致无法发挥药效,因此需要发展新型抗癌药物负载。 7"K^H]6u30
研究发现,在高分子“核壳”载药体系中引入与药物结构相似,具有相容性 $3#%aA!(#
的“核”结构,会提高载药量并延长药物在载药体系中的保留时间 ^Plc}W7h
[7-9] g_M^E-3
,葫芦素 eXG57<t ON
(Cucurbitacin)是一类高度氧化的四环三萜类化合物,具有抗肿瘤、抗化学致癌、 +>#e=nH
消炎等多种生物活性,与胆甾醇化学结构类似。基于此,Mahmud -_|]N/v\
[10] hVf^
等合成了含 )E-E0Hl>7
有胆甾醇侧基(位于PCL链段中)的共聚物MePEO-b-PChCL、含有苄氧羰基侧基 Ay%:@j(E
的共聚物MePEO-b-PBCL以及不含侧基的MePEO-b-PCL,对比研究了三种载药 (Oq Hfv
体系的CuI载药量和控释行为,见图1.4。结果发现MePEO-b-PChCL对CuI的 WjOH/$(
溶解性最好并且载药量最多,但只能对药物初期释放进行控制(~1h),1h后药 G#lg|# -#
物控释行为和MePEO-b-PCL几乎相同,没有呈现出预期最好的控释行为。相比 '=#5(O%pp
之下MePEO-b-PBCL的药物控制效果最好,研究者认为是由于胆甾醇侧基体积 Abf1"#YImy
较大并且排列较密,使得空间位阻增大,限制了胶束“核”中胆甾醇侧基与药物 TPK@*9rI
的相互作用,导致“核”粘度较低从而无法控制药物的释放行为。 MD4\QNUa)*
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MePEO-b-PChCL !%wdn33"
图1.1两嵌段共聚物MePEO-b-PChCL的合成 "qgu$N4/>
Fig.1.1SchemeforthepreparationofMePEO-b-PChCLblockcopolymer. 8H_l[/
为提高在血液中两亲性聚合物载药胶束的稳定性和载药量,可将壳、核壳界 &M=3{[
面或者核进行化学交联 c"qPTjY
[11,12] /4-}k
。但由于交联过程复杂,以及对聚合物载体结构性能 x,f>X;04
-3-和后续药物控制释放的影响不确定性,此法的应用受到限制。Li Wz5=(<{S
[13] h(|;\ ~
等用含端羟基 (,U7 R^
的PEG为大分子引发剂,DBU为催化剂通过开环聚合制备了嵌段共聚物 @ge
LW!
PEG-b-PBC;在室温下通过Pd/C催化将PBC中苄氧羰基还原为羧基,得到了侧 D!/0c]"
链含有羧基活性官能团的聚合物PEG-b-PCC;再采用EDC/HOBT作为脱水剂和 ?^F5(B[+Y
催化剂将十二烷醇连接在PEG-b-PCC上,得到PEG-b-PCD(接枝效率高达95%), $NdH*
见图1.2。PEG-b-PCD结构中,十二烷醇连接到聚碳酸酯主链上,产生了类似核 ^ `je
壳界面交联的结构,提高了疏水核的稳定性;此外药物恩贝宁具有和十二烷醇相 Y
.X4*B
似的长链脂肪端基,从而可与PEG-b-PCD中的PCD末端基发生作用,提高相容 T
$IUKR
性。这两因素协同作用大幅度提高了恩贝宁(Embelin)的载药量和载药效率。实验 @C07k^j=U
结果显示,PEG-b-PCD对恩贝宁的体外释放有明显控制作用(PEG114-PCD29和
Zsgi{
PEG114-PBC30 药物半衰期分别为12h,4h),对前列腺癌细胞的繁殖有明显的抑 XR<G}x
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图1.2聚碳酸酯骨架、PEG亲水壳和十二烷醇疏水核构成两亲性聚合物 vo}_%5v8
Fig.1.2Schematicillustrationoflipopolymerwithpolycarbonatebackbone,hydrophilicPEG =iho
VA:|
coronaandhydrophobiclipidcore. Ztpm_P6
目前为止,绝大部分两亲性聚合物形成的载药胶束体系都是采用PEG为亲
JQ{zWJlt
水性外壳,研究人员通常是改变疏水内核来进行相关研究。PEG作为载药体系 hq&
与人体内部生理环境直接接触部分,能够防止载药体系被人体内部细胞吞噬和摄 nIN%<3U2
取 .T62aJ
[14,15] Wj f>:\w
,这对于药物输送具有重要意义。但是当药物释放后,残留的PEG在人 2gC&R1H
-4-体内不能通过水解作用降解为小分子,只能通过排泄系统排出。考虑到PEG存 B1i!te}*
在的这一问题,有必要发展代替PEG的新型可降解亲水性胶束外壳。武汉大学 0[$Mo3c+'
钟振林课题组 A aF5`
[16] R1b
)
以DTC和BTMC为单体,设计合成了含有亲水性链段的三嵌 ^&Rxui
段共聚物(PHTMC-b-PDTC-b-PHTMC),嵌段组成均为可降解的聚碳酸酯;并且 _QOOx+%*5
PHTMC嵌段上含有大量羟基官能团,为后续连接各种功能化的生物活性分子提
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供了反应位点,见图1.3。 G~iYF(:&
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PHTMC-b-PDTC-b-PHTMC !{0!G
Self-assemble ~"B[6^sW
图1.3以PHTMC为亲水外壳的两亲性聚合物载药体系示意图 N4NH)x
Fig.1.3SchematicillustrationofamphiphiliccopolymerwithPHTMChydrophiliccorona. W5;sps
阿霉素(Doxorubicin,DOX)是目前临床上广泛使用的非特异性抗肿瘤药物, {vlh,0~
通过抑制RNA、DNA和大分子的生物合成杀灭癌细胞,因此将抗肿瘤药物直 _n gMC]-T
接输送到癌细胞的细胞质和细胞核中是提高药效的关键。谷胱甘肽是一种广泛存 J#WPXE+Ds
在于动物细胞中的三肽(Glu-Cys-Cly),在生物体内的氧化还原反应中起着重要的 |B.d7@{mM
作用,但在细胞质内含量(2~10mM) ^}L$[P
[17,18] )gF9D1eA
远高于在细胞外含量(50~1000倍) =Z$6+^L
[19] 2p ,6=8^v
, /_(Dq8^g@
基于此可设计出含二硫键(-S-S-)的生物还原型载体作为药物的输送工具。苏州大 %s yBm
学钟志远 p}z0(lQ*~
[20] B9-=.2.WU
课题组合成了以二硫键(-S-S-)相连接的葡萄聚糖(Mn=6000)亲水壳 S_6
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-5-与PCL疏水核的两亲性聚合物Dex-SS-PCL,研究了细胞对药物的摄取和在细胞 ?[">%^
内药物的释放行为。结果表明,Dex-SS-PCL在细胞外非还原性环境中能保持较 i
9"1
好稳定性,进入细胞内还原性环境后能快速释放药物至细胞质及细胞核中,起到 )9->]U@
消灭癌细胞的作用,见图1.4。 LlqhZetS
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图1.4亲水葡萄聚糖外壳在细胞内谷胱甘肽还原下脱落示意图 S$Wd}2>
Fig.1.4Illustrationofdextranshellsareshedoffbyintracellularglutathione. K vgZx(.
为了进一步提高载药量和控制药物释放,董常明 j2z$kw%
[19] |67UN U
等将溶胶凝胶技术和含有 qQb8K+ t
二硫键的生物还原型载体相结合,制备了一种新型的核中心交联两亲性载药体系 ,xiRP$hGhh
TMS-PCL-SS-PEO,见图1.5。结果表明,相比于核中心未交联的胶束,交联胶 C9fJLCufC
束的载药量和载药效率提高了一倍左右;体外释药实验采用10mMDTT模拟细 -Bc.<pFqp
胞膜内还原环境,交联和未交联的载药胶束均表现出更快的释药行为,并且交联 *m;L.r`5[
胶束能更好地控制初期药物突释。 '{|87kI
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-6-图1.510mMDTT中未交联与核交联胶束的药物释放 s9X?tWuL
Fig.1.5Reduction-triggereddrug-releaseofuncrosslinkedandcore-crosslinkedDOX-loaded E&9BeU
a#
micellesin10mMDTT. ^-Bx zOp
为了实现对病变细胞的靶向识别能力,提高药物效率,降低副作用,还可以 p%[/
_ -7
在载药体系结构中连结上生物活性分子。研究发现,叶酸受体(FRs)是一种糖基磷 vL}e
1V:
脂酰肌醇(GlycosylPhosphatidylinositol,GPI)锚定的膜蛋白,能与叶酸特异性结合。 g[4pG`z
叶酸受体在人体许多实体肿瘤细胞膜表面高度表达,而在正常组织中低表达。由 4SlEc|'7@
于叶酸可被癌细胞表面的叶酸受体通过介导内吞摄取,所以通过将叶酸分子连接 `|(S]xPHM
在聚合物输送载体上,有望实现对癌细胞的靶向释药。Hu SJ8Ax_9{q
[21] "n'kv!?\
等把DL-丙交酯 *3
8
u ~n
(DLLA)与含烯丙基的碳酸酯单体MATMC共聚得到含有碳碳双键官能团的聚合 _Oc5g5_{
物,然后将巯基化的叶酸通过“ClickChemistry”连接到聚合物链上,得到含活 VUmf;~
性生物分子的功能聚碳酸酯,见图1.6。研究了猴肾细胞在聚合物上的粘附与增 -aPRLHR
殖行为,结果发现细胞在叶酸接枝聚合物表面的粘附与增殖能力都有提高,可作 z[|2od
为靶向释药载体。 /0 CS2mLC
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(iii) p49T3V
图1.6含有叶酸分子的P(LA-co-MAC)/FA合成步骤 I!~3xZ
Fig.1.6SchemeforthepreparationofcopolymerP(LA-co-MAC)withbioactivefolicacid DE$T1pFV
三、研究内容及创新点 tsf!Q
1.设计具有新型亲水外壳、功能疏水内核,并且能在细胞内环境刺激下释放药 :LD+B1$y
物的载药体系。亲水性外壳采用含羟基的可降解聚碳酸酯,内核含有与输送药物 AKAxfnaR
结构相似的疏水侧基,核壳之间通过二硫键连接,示意图见图1.7。 mz^[C7(q'(
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-8-Self-assemble +Qc^A
图1.7设计聚合物合成示意图 Ca1)>1Vz
Fig.1.7Schemeforthepreparationofdesignedcopolymer =$`DBLX
结构中外壳为聚HTMC,含有大量的亲水性羟基,在体内酯酶和水解酶作用 ]&G5/]f
下可以降解为CO2,有望避免PEG在体内不能降解的问题,但其对于疏水内核 1;:2
=8
中药物的保护作用还有待验证;疏水内核结构中含有胆甾醇侧基,具有良好地细 am"/Anml|
胞亲和性和相容性;胆甾醇和葫芦素具有相似的结构,并且通过在胆甾醇上引入 SV\x2
^Ea0
柔性烷基链,可降低核内胆甾醇的位阻效应,两者协同作用有望大幅度提高载药 hCxL4LrF
量以及药物在核内的稳定性;核壳交界面由二硫键连接,载药体系进入细胞后在 nev*TYY?A
还原型谷胱甘肽作用下,内核自动脱落,快速释放出药物,可避免药物与核由于 "!Qhk3*
较强的相互作用而引起药物难以释放的问题。进一步研究,还可以改变内核连接 U<6k!Y9ny
不同的生物活性分子,使载药体系具备靶向输送不同类型药物的功能。 R<U?)8g,h~
2. 溶致液晶(Lyotropicliquidcrystal,LLC)是由两亲性分子和溶剂组成的体系,具 Q^p@ 1I
有自组装形成有序结构的功能。对于表面活性剂分子形成的有序聚集体的相转变 f`
IgfJN
通常用Israelachvil .i=%gg
[22] @`_j't,
等提出的临界堆积参数(CriticalPackingParameter)理论来解 H|TzD"2N
释,表达式为CPP=V/a0l,其中V是表面活性剂分子的疏水链体积,a0是表面 -91l"sI
活性剂分子极性头基的平均分子截面积,l是表面活性剂分子疏水链的平均链长。 x#YOz7.
当CPP<1/3时,两亲分子在溶剂中形成球形胶束(L1);当1/3<CPP<1/2时, `r iv`+J{s
两亲分子在溶剂中形成六方相(H1);当CPP=1时,两亲分子在溶剂中形成层状 Fb``&-Qm:
结构(Lα);当CPP>1时,两亲分子在溶剂中形成反相胶束(L2)、反六方相(H2)和 .nSupTyG
反立方相(Q2),见图1.8。 O?2<rbx
-9-图1.8溶致液晶自组装示意图和相应的临街堆积参数 Asn0&Ys4
[23] 9nG] .@H
Fig1.8Schematicofsomeofthepossibleself-assemblystructuresandtheircorresponding gOWyV@
packingfactors. @"/}Al
研究认为,在涉及磷脂双分子层结构重排,例如膜融合/分裂、脂类跨膜运输 ZK
?x_`w
等生理现象中,反六方相作为中间过渡物起到重要作用。因此近十多年来,具有 ,m"zt
u-
有序纳米尺度孔径的反六方相作为药物输送载体受到广泛关注 SQ
Fey~
[24-26] V?
O%k d
。例如,反六 -
dOT/%Ux
方相结构中包含内部的亲水道和外表面的亲油层,能够同时溶解包裹亲水性(如 ]8_h9ziz
维生素C)和脂溶性药物(如维生素E) fhY[I0;}$
[27] _5K_YhT
;与某些特定的多肽结合后具有较好的经 "{Be k<
皮给药效果,有望成为多肽和蛋白质类药物的新型载体 p;7 4+q
[28] v\Wm[Ld
;利用溶致液晶有序结 &53#`WgJ
构随温度、pH变化具有不同药物释放速率的特点,可以设计出响应型的载药体 vl5n%m H>^
系,对药物在人体内释放实现温度、pH值等更加精确的控制 x<Zhj3
[29,30] R_qo]WvR;
,见图1.9。人 Fkz
体本身作为一个精密复杂的液晶体,与溶致液晶载药体系应该会有更好的生物相 r~}}o o4K
容性和智能生物响应性,再赋予其可生物降解的功能,有望实现药物智能控/缓 $&C(oh$:
释领域的突破。 @gqw]_W
-10-图1.9温度响应型溶致液晶不同温度下的葡萄糖的释放曲线(a) 46zaxcY<!
[29] ILi5WuOYX
pH响应型溶致液晶在体内 |g7h#F~
的聚集态改变示意图(b) Ft7a\vn*B
[30]
/SXz_e
Fig.1.9Dynamicreleaseprofiesforglucosefromphytantriolwithchangingtemperature(a) gr
5]5u
schematicsoftheproposedpH-responsivedrugdeliverystrategyacrossthegastrointestinal P*PL6UQ
tract(b). +2zuIW.
四、研究方法及可行性 nF'xV44"
1. 对于设计具有新型亲水外壳、功能疏水内核,并且能在细胞内环境刺激下释 ^@Qi&g`lr?
放药物的载药体系,单体的制备较易实现,后续的聚合条件经过摸索应该也可以 aE BP9RX}z
解决。单体、聚合物的结构与性能以及自组装形态可采用FT-IR、 -L9R&r#_e
1 ]VWfdG
HNMR、DSC、 olMO+-USP
DLS、GPC、WXRD、TEM来表征;药物的释放行为可采用UV-Vis进行研究。 !
/}FPM_
2. 对于新型的溶致液晶载体,可采用SAXS、POM、DSC、UV-Vis、ATR-FTIR
nuQ6X5>.=
等来进行研究,具体的应用方法还需要通过查阅文献进一步了解。 }IN_5o((
预计可获得的成果 c,q"}nE8w
1. 获得具有良好生物相容性、生物响应性和靶向识别功能的两亲性载药体系, b%;59^4AjD
实现药物的高负载量,提高对药物释放的控制能力; ~B!O~nvdQ
2. 利用溶致液晶对温度,pH独特的响应特点,研究智能化的高效载药体系,实 T;4`wB8@
现药物的可控精准释放 JblmXqtC
-11-五、参考文献 <{/;1Dru
[1]Welle,A.,M.Kröger,M.Döring,etal.Electrospunaliphaticpolycarbonatesastailored yvz?4m"_yB
tissuescaffoldmaterials[J],Biomaterials,2007,28(13):2211~2219. {KDgK
[2]Chen,X.,S.P.McCarthy,R.A.GrossSynthesis,characterization,andepoxidationof GzFE%< 9F
analiphaticpolycarbonatefrom2,2-(2-pentene-1,5-diyl)trimethylenecarbonate ?Hi}nsw
(cHTC)ring-openingpolymerization[J],Macromolecules,1997,30(12):3470~3476. *sw-eyn(
[3]Burk,R.M.,M.B.Roof.Asafeandefficientmethodforconversionof1,2-and N\q)LM !M
1,3-diolstocycliccarbonatesutilizingtriphosgene[J],TetrahedronLett.,1993,34(3): `\jTpDV_W
395~398. ESMG<vW&f
[4]Brignou,P.,M.PriebeGil,O.Casagrande,etal.Polycarbonatesderivedfrom vWl[l
-E
greenacids:ring-openingpolymerizationofseven-memberedcycliccarbonates[J], j`R<90~/
Macromolecules,2010,43(19):8007~8017. >{m2E8U0
[5]Feng,J.,R.X.Zhuo,X.Z.Zhang.Constructionoffunctionalaliphaticpolycarbonates |rFR8srPG
forbiomedicalapplications[J],Prog.Polym.Sci.,2012,37(2):211~236. pDq#8*q+v
[6]Gaucher,G.,R.H.Marchessault,J.C.LerouxPolyester-basedmicellesand =4zNo3IvL+
nanoparticlesfortheparenteraldeliveryoftaxanes[J],J.ControlledRelease,2010, \2Og>{"U
143(1):2~12. :)p)=c8%
[7]Adams,M.L.,R.David,G.S.Kwon.Amphotericinbencapsulatedinmicellesbased $J"%I$%X=
onpoly(ethyleneoxide)-block-poly(l-aminoacid)derivativesexertsreducedinvitro YOV :
hemolysisbutmaintainspotentinvivoantifungalactivity[J],Biomacromolecules, WRD
A `
2003,4(3):750~757. lc[XFc
[8]Lee,J.,E.C.Cho,K.Cho.Incorporationandreleasebehaviorofhydrophobicdrugin o\ngR\>
functionalizedpoly(d,l-lactide)-block–poly(ethyleneoxide)micelles[J],J.Controlled _BV`,`8}
Release,2004,94(2~3):323~335. Xsd$*F@<
[9]Liu,J.,F.Zeng,C.Allen.Influenceofserumproteinonpolycarbonate-based z2w;oM$g
copolymermicellesasadeliverysystemforahydrophobicanti-canceragent[J],J. ;1W6"3t-Y
ControlledRelease,2005,103(2):481~497. gYatsFyL
[10]Mahmud,A.,S.Patel,O.Molavi,etal.Self-associatingpoly(ethyleneoxide)-b-poly (kIz
(α-cholesterylcarboxylate-ε-caprolactone)blockcopolymerforthesolubilizationof hq<5lE^
STAT-3inhibitorcucurbitacinI[J],Biomacromolecules,2009,10(3):471~478. bD35JG^&i
[11]Shuai,X.,T.Merdan,A.K.Schaper,etal.Core-cross-linkedpolymericmicelles Xb}!0k/{
aspaclitaxelcarriers[J],BioconjugateChem.,2004,15(3):441~448. m0A# 6=<
[12]Xu,Y.,F.Meng,R.Cheng,etal.Reduction-sensitivereversiblycrosslinked GQN98Y+h
-12-biodegradablemicellesfortriggeredreleaseofdoxorubicin[J],Macromol.Biosci., :l+_ja&o
2009,9(12):1254~1261. =fl%8"%N&
[13]Li,F.,M.Danquah,R.I.Mahato.Synthesisandcharacterizationofamphiphilic ;XG]Q<S\
lipopolymersformicellardrugdelivery[J],Biomacromolecules,2010,11(10): 3AURzU
2610~2620. {odA[H
[14]Romberg,B.,W.E.Hennink,G.Storm.Sheddablecoatingsforlong-circulating Wo{K}
nanoparticles[J],Pharm.Res.,2008,25(1):55~71. HZ
}6Q
[15]Zhang,X.,H.He,C.Yen,etal.Abiodegradable,immunoprotective,dualnanoporous '61i2\[lZQ
capsuleforcell-basedtherapies[J],Biomaterials,2008,29(31):4253~4259. _J,xT
[16]Zhang,X.,H.Mei,C.Hu,etal.Amphiphilictriblockcopolycarbonateswithpoly 9e~WK720=
(glycerolcarbonate)ashydrophilicblocks[J],Macromolecules,2009,42(4): ga-{!$b*
1010~1016. `(!NYx
[17]Meng,F.,W.E.Hennink,Z.Zhong.Reduction-sensitivepolymersandbioconjugates Fn!SGX~kx$
forbiomedicalapplications[J],Biomaterials,2009,30(12):2180~2198. i\Yl
[18]Meng,F.,Z.Zhong,J.Feijen.Stimuli-responsivepolymersomesforprogrammeddrug cC%j!8!
delivery[J],Biomacromolecules,2009,10(2):197~209. H"+wsM^@
[19]Wang,Y.J.,C.M.Dong.Bioreducibleandcore-crosslinkedhybridmicellesfrom 'M8aW!~
trimethoxysilyl-endedpoly(ε-caprolactone)-s-s-poly(ethyleneoxide)block D`Gt
copolymers:Thiol-eneclicksynthesisandproperties[J],J.Polym.Sci.,PartA:Polym. %[`a
Chem.,2012,50(8):1645~1656. WL l_'2h
[20]Sun,H.,B.Guo,X.Li,etal.Shell-sheddablemicellesbasedondextran-ss-poly DLi?'K3t
(ε-caprolactone)diblockcopolymerforefficientintracellularreleaseofdoxorubicin[J], @9 )}cg
Biomacromolecules,2010,11(4):848~854. T C8`JU=wV
[21]Hu,X.,X.Chen,S.Liu,etal.Novelaliphaticpoly(ester-carbonate)withpendant |SQ|qbe=
allylestergroupsanditsfolicacidfunctionalization[J],J.Polym.Sci.PartA:Polym. 0(gq;H5x'
Chem.,2008,46(5):1852~1861. \D?:J3H*]
[22]Israelachvili,J.N.,Mitchell,D.J.,Ninhan,B.W.Theoryofself-assemblyof FXahZW~Ol
hydrocarbonamphiphiles into micellesand bilayers[J],J. Chem.Soc.,Faraday 6tn+m54_
Trans.,1976,72:1525~1568. (a.1M8v+Sg
[23]Sagalowicz,L.,Leser,M.E.,Watzke,H.J.,etal.Monoglycerideself-assembly ?TpUf
struturesasdeliveryvehicles[J],Trends.FoodSci.Technol.,2006,17:204~214. /r^[a,Q#x
[24]Boyd,B.J.,Whittaker,D.V.,Khoo,S.-M.,etal.Lyotropicliquidcrystalline
XP-C
phasesformedfromglyceratesurfactantsassustainedreleasedrugdelivery g
n ?YF`
-13-systems[J],Int.J.Pharm.,2006,309(1~2):218~226. `~h4D(n`
[25]Boyd,B.J.,Khoo,S.-M.,Whittaker,D.V.,etal.Alipid-basedliquidcrystalline 3b!,D
matrixthatprovidessusutainedreleaseandenhanceoralbioavailabilityfora -
(#-I$z
modelpoorlywatersolubledruginrats[J],Int.J.Pharm.,2007,340(1~2):52~60. oM,- VUr
[26]Lopes,L.B.,Speretta,F.F.F.,Vitoria,M.,etal.Enhancementofskinpenetration pu4,0bw
ofvitaminKusingmonoolein-basedliquidcrystallinesystems[J],Eur.J.Pharm. K2rzhHfb
Sci.,2007,32(3):209~215. U
O<:.6"
[27]Bitan-Cherbakovsky,L.,Amar-Yuli,I.,Aserin,A.,etal.Structuralrearrangments SfB8!V|;
andinteractionwithinHII mesophaseinducedbycosolubilizationofvitaminEand >7b)y
ascorbicacid[J],Langmuir,2009,25(22):13106~13113. cozXb$bBY
[28]Cohen-Avrahami,M.,Libster,D.,Aserin,A.,etal.Soduimdiclofenacand U)D[]BVg
cell-penetratingpeptidesembeddedinHII mesophases:physicalcharacterization "A3dvr
anddelivery[J],J.Phys.Chem.B,2011,115(34):10189~10197. Rc[ 0aj:
[29]Fong,W.K.,Hanley,T.,Boyd,B.J.Stimuliresponsiveliquidcrystalsprovide 4w$_]ke
“on-demand”drugdeliveryinvitroandinvivo[J],J.ControlledRelease,2009, 3[IJhR[
135(3):218~226. vF4]u
x&
[30]Negrini,R.,Mezzeng,R.pH-responsivelyotropicliquidcrystalsforcontrolled aeP[+ I9
drugdelivery[J],Langmuir,2011,27(9):5296~5303. 7J*N_8?2