分享一篇近期发表在Biomacromolecules上的文章，Dextran Macroinitiator for Synthesis of Polysaccharide‑b‑Polypeptide Block Copolymers via NCA Ring-Opening Polymerization。这篇文章的通讯作者是青岛科技大学的陈骏逸。 多糖-多肽共聚物与糖蛋白具有相似的结构，在药物递送应用中具有很大的潜力。通过偶联策略制备嵌段共聚物通常只具备低至中等的分子量且需要在链段末端设计相应的活性官能团，操作相对繁琐。 受以往一项关于水不敏感的四烷基羧酸铵引发NCA开环聚合的启发，作者探索了利用多糖大分子引发剂来合成多糖-多肽嵌段共聚物的方法，展示了葡聚糖大分子引发剂的简单制备，系统地研究了其引发的NCA开环聚合，对所得的葡聚糖-多肽嵌段共聚物进行了全面表征。 葡聚糖是葡萄糖的均聚物，作者使用线性无支链葡聚糖作为研究对象，每个线性葡聚糖链在单糖的C-6处具有一个伯醇，适合末端修饰。独特的伯羟基可以被(2,2,6,6-四甲基胡椒碱-1-基)氧(TEMPO)选择性氧化，并被四丁基氢氧化铵还原后，生成四烷基羧酸铵 (Dextran-TBA) (图1)。图1. 基于葡聚糖的大分子引发剂(Dextran-TBA)的制备 (b)通过Dextran-TBA引发的NCA开环聚合制备Dextran-b-PBLG 1H NMR证明了Dextran-TBA的成功合成(图2)。作者使用该引发剂尝试引发γ-苄基谷氨酸(BLG) NCA的聚合，引发剂与单体的比例为1:100。红外光谱(FT-IR)结果支持了PBLG的形成且1650 cm−1处出现的峰(酰胺I)表明聚合物中存在α-螺旋二级结构(图3)。图3. Dextran-TBA引发BLG NCA聚合的红外光谱图 作者通过改变单体/引发剂的比例从10到160，合成了一系列Dextran-b-PBLG，有着与投料比预期一致的分子量，但在制备聚合度超过130的长PBLG嵌段时遇到了困难且该策略很难制备三嵌段或多嵌段共聚物。作者使用原位FT-IR监测了Dextran-TBA引发聚合时，单体与引发剂比例为100:1的BLG NCA的转化，聚合过程在200 min内消耗了90%以上的单体。该反应速率超过了Kamitakahara报道的大引发剂，后者需要过夜反应。图4. FT-IR光谱监测聚合过程中NCA的转化(通过1654 cm−1的红外吸收测定，归因于PBLG的形成) 为了扩大葡聚糖-b-多肽嵌段共聚物的范围，作者尝试引发不同的NCA单体，包括L-亮氨酸、ε-三氟乙酰赖氨酸和L-丙氨酸，所得嵌段共聚物也使用FTIR进行了验证。嵌段共聚物具有相应聚多肽的二级结构。随后，作者采用溶剂交换技术，通过非溶剂(水)添加策略来创建嵌段共聚物纳米结构，溶液因光散射而呈现蓝色，表明纳米级颗粒的存在。DLS显示Dextran-b-PBLG30半径为180 nm (图5)。图5. Dextran44-b- PBLG30 (a) Dextran44-b- PBLG10 (b)和Dextran44-b- PLAla10 (c)纳米结构的水悬浮液。(d)水溶液中Dextran44-b- PBLG30的DLS曲线 透射电镜显示了纳米结构的存在。具有可结晶的胶束核和亲水的葡聚糖外壳。Dextran44-b-PBLG10的主要形态为蠕虫状胶束。Dextran44-b-PLAla10能自组装成直径为60 nm的球形纳米颗粒(图6)。图6. Dextran44-b- PBLG10 (a, b)和Dextran44-b- PLAla10 (c, d)的自组装及其透射电镜表征 总的来讲，作者采用一种简单高效的方法制备了一种线性葡聚糖大分子引发剂，通过引发NCA开环聚合制备葡聚糖-多肽嵌段共聚物。引发剂的设计保证了原葡聚糖主链结构的保留。作者合成的几种葡聚糖-b-多肽嵌段共聚物，能够自组装成纳米结构，包括球形和蠕虫状胶束。这一策略可扩展到其他具有固有羧酸基序的多糖，合成更多样化的多糖-多肽嵌段共聚物。DOI: 10.1021/acs.biomac.4c00225Link: https://doi.org/10.1021/acs.biomac.4c00225
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