トリブロックポリエチレングリコール-ポリ-カプロラクトン-ポリエチレンイミン共重合体の界面特性とミセル化

Interfacial properties and micellization of triblock poly(ethylene glycol)-poly(-caprolactone)-polyethyleneimine copolymers.

• Ji Li
• Yitian Du
• Haitao Su
• Shixuan Cheng
• Yanxia Zhou
• Yiguang Jin
• Xian-Rong Qi

抄録

本研究では、ブロック共重合体の界面特性とナノスケールのキャリア形成との関連を探り、ドラッグデリバリーシステムの最適化に向けて、これらの特性に及ぼす長さ比の影響を明らかにすることを目的とした。本研究では、PEG-PCLのジブロック共重合体とPEIを付加したトリブロック共重合体（PEG-PCL-PEI）を合成した。その後、空気/水界面における共重合体の分子配置を調べるために、系統的な等温線試験を行った。その後、自己組織化における構造特性と薬物カプセル化について、DLS, SLS及びTEMを用いて検討した。その結果、PEG-PCL-PEIに水素結合が付加されていることが、PEG-PCLと比較して疎水性相互作用時の膜安定性に寄与していることを明らかにした。PEG-PCL-PEIは、その親水性と疎水性のブロック比によって、より小さなミセル状（PEG-PCL4006-PEIのような）または粒子状（PEG-PCL8636-PEIのような）の構造に集合している。コポリマーの明確な構造構造は、界面と自己組織化の間で一貫している。構成比の不一致にもかかわらず、我々は両方の鎖の配置が安定した構造を形成するために自己組織化におけるバランスのとれた親水性-疎水性比を保証することを発見した。一方、構造の違いは、ドセタキセルやsiRNAなどのモデル薬物の組み込みに大きな影響を与えることがわかった。これらの知見は、分子配列と自己組織化の相関関係を示しており、所望のナノ構造と薬物負荷を達成するためにブロック組成を調整するために私たちを鼓舞する。

This study aimed to explore the link between block copolymers' interfacial properties and nanoscale carrier formation and found out the influence of length ratio on these characters to optimize drug delivery system. A library of diblock copolymers of PEG-PCL and triblock copolymers with additional PEI (PEG-PCL-PEI) were synthesized. Subsequently, a systematic isothermal investigation was performed to explore molecular arrangements of copolymers at air/water interface. Then, structural properties and drug encapsulation in self-assembly were investigated with DLS, SLS and TEM. We found the additional hydrogen bond in the PEG-PCL-PEI contributes to film stability upon the hydrophobic interaction compared with PEG-PCL. PEG-PCL-PEI assemble into smaller micelle-like (such as PEG-PCL4006-PEI) or particle-like structure (such as PEG-PCL8636-PEI) determined by their hydrophilic and hydrophobic block ratio. The distinct structural architectures of copolymer are consistent between interface and self-assembly. Despite the disparity of constituent ratio, we discovered the arrangement of both chains guarantees balanced hydrophilic-hydrophobic ratio in self-assembly to form stable construction. Meanwhile, the structural differences were found to have significant influence on model drugs incorporation including docetaxel and siRNA. Taken together, these findings indicate the correlation between molecular arrangement and self-assembly and inspire us to tune block compositions to achieve desired nanostructure and drug loading.

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