分享一篇最近发表在Biomacromolecules上的文章，题目为Facile Synthesis of High Molecular Weight Poly(ethylene glycol)-b-poly(amino acid)s by Relay Polymerization。这篇文章的通讯作者是来自厦门大学郝凯博士、厦门理工学院李艳辉教授和长春应化所的田华雨研究员。
聚（氨基酸）（PAA）是一种应用前景广阔的聚合物,常通过N-羧基酸酐（NCA）的开环聚合制备。然而，传统的开环聚合反应速度较慢，且产物没有足够的高分子量，这限制了 PAAs 的规模化生产。
在本文中，作者在碳酸氢钠水溶液（SBAS）中利用PEG5K-NH2引发γ-苄基-L-谷氨酸N-羧基酸酐（BLG-NCA）的开环聚合自组装，快速制备出PEG-PBLG组装体作为后续聚合的种子，然后将带有种子的水溶液直接加入溶解有BLG-NCA的二氯甲烷（DCM）中，进行接力乳液聚合。首先，作者探究了最佳制备条件（表1，图2）。发现当水的体积占总体积的57.1%时，具有最窄的PDI，且随着NCA投入量的增多，分子量（Mn）逐渐增大，组装体也会发生从蜗牛状、球状到梭状胶束的形态转变。但当NCA达到0.6g以上时，Mn不再变大，PDI变宽，作者分析这是由于输水链太长导致聚合物难以在乳液界面上停留并保持刚性的α螺旋结构。 此外，作者还在接力聚合过程中添加了另一种 NCA成功获得了嵌段共聚物 PEG-PBLG-PZLL，表明该方法适用于不同的 NCA 聚合。作者还将反应放大了 50 倍，成功通过一次实验获得了 19.5 克 PEG-PBLG，充分证明了本策略在大规模生产中的潜力。图2. 不同条件下的PEG-PBLG的分子量分布、及形貌区别。（E，F为多嵌段聚合物） 通过比较不同浓度的种子，高浓度的种子有利于提高聚合速度（图 3）。结果表明，三种聚合反应都遵循一阶动力学。虽然高温有利于提高聚合速度，但高温会使 PDI 变宽。 作者还研究了螺旋结构与聚合之间的关系（图4）。相对于完全的螺旋结构，随机结构（PEG-PB(D0.5/L0.5)G）会使伯胺的局部浓度降低，从而使反应时间延长，表明完全刚性的螺旋结构是接力聚合的必要条件。分子模拟结果显示BLG-NCA 和 PEG-PBLG具有较强的相互作用，可在仲胺和酯键之间形成氢键，从而使反应更容易发生。 作者将PEG-PBLG脱保护后，通过静电作用负载了DOX。作者发现高分子量 PEG-PGA 的包封率为 86.7%，载药率为 47.3%，是低分子量 PEG-PGA 的两倍。且PPD NPs对pH值敏感，在酸性环境中能猝灭释放DOX，有效杀死肿瘤细胞，但在中性水溶液中稳定。图5. PEG-PGA纳米粒子对DOX的负载能力与细胞的作用效果 总之，本文提供了一种一锅法快速制备出高分子量 PEG-PBLG的方法，在露天的条件下采用接力聚合的方式在3h内一锅法制备了分子量高达224.9 KDa的两亲共聚物。动力学研究结果表明，聚合速度受温度、引发剂浓度以及二级结构的影响。此外，高分子量PEG-PGA 的DOX包封率与负载率为低分子量PEG-PGA的两倍，表现出作为优良抗肿瘤药物载体的潜力。DOI: 10.1021/acs.biomac.3c01128Link: https://doi.org/10.1021/acs.biomac.3c01128
