脂肪族ポリエステルより加水分解が速く、上限臨界溶液温度を調整可能なビニルコポリマー

Nature Communications volume 13、記事番号: 2873 (2022) この記事を引用

4403 アクセス

8 件の引用

34 オルトメトリック

メトリクスの詳細

ビニルポリマーは、合成が容易であり、明確に定義された機能性材料を製造できる可能性があるため、集中的な研究の焦点となっています。 しかし、その非分解性は環境問題を引き起こし、生物医学用途での使用が制限されるため、脂肪族ポリエステルは依然としてゴールドスタンダードとみなされています。 環状ケテンアセタールのラジカル開環重合は、ビニルポリマーに分解性を付与する最も有望なアプローチであると考えられています。 しかし、これらの材料は加水分解性が依然として低いため、従来のポリエステルとまだ競合できません。 今回我々は、アクリルアミドと環状ケテンアセタールに基づく単純な共重合系により、ポリラクチドやポリ（ラクチド-コ-グリコリド）よりも加水分解が速い、明確で細胞適合性のあるコポリマーが得られることを示す。 さらに、環状ケテンアセタールの性質を変えることにより、コポリマーを水溶性にすることも、穏やかな温熱誘発薬物放出に関連した調整可能な上限臨界溶液温度を示すこともできます。 この系に由来する両親媒性ジブロックコポリマーは、全水ナノ沈殿プロセスによって分解性の感熱性ナノ粒子に配合することもできます。

ビニルポリマーは、特に可逆的失活ラジカル重合 (RDRP) の出現以来、合成が容易であり、構造、組成、機能性の点で幅広い多様性があるため、魅力的な材料です 1,2,3。 しかし、炭素骨格があるため分解性ではなく、環境問題を引き起こし、生物医学用途への使用が大幅に制限されています。 したがって、脂肪族ポリエステルは、その生体適合性と分解性を考慮すると、特に生物医学用途では依然としてゴールドスタンダードです。 しかし、それらを簡単に機能化し、その構造と組成を調整して高度な材料を得る可能性はかなり制限されています。 したがって、両方のポリマーファミリーの利点を組み合わせて次世代の分解性材料を製造することは、依然として満たされていないニーズです。

これに関連して、分解性ビニルポリマーを合成するために多くの努力が払われてきました4。 最も有力なアプローチの 1 つは、環状ケテン アセタール (CKA) のラジカル開環重合 (rROP) によってポリマー主鎖にエステル基を導入することに依存しています 5,6。 そのうち、2-メチレン-1,3-ジオキセパン(MDO)、5,6-ベンゾ-2-メチレン-1,3-ジオキセパン(BMDO)、または2-メチレン-4-フェニル-1,3-ジオキソラン(MPDL) ) 最もよく使用されるものです7,8。 たとえば、従来のフリーラジカル重合または RDRP による一般的なビニルモノマーと CKA の共重合は、薬物送達 9,10,11、海洋抗生物付着技術 12,13,14、遺伝子/DNA トランスフェクション 15、組織における用途向けの分解性材料の設計において多大な注目を集めています 8。エンジニアリング16、その他17、18。

しかし、有望な概念実証にもかかわらず、生理学的条件下での CKA 含有コポリマーの加水分解が不十分であることが、依然として重大な制限となっています。 実際、加速条件下での加水分解は急速ですが、オリゴ(エチレングリコール) メチル エーテル メタクリレート (OEGMA) であっても、生理学的条件下での分解は通常、モル質量の少なくとも 50% 減少を達成するまでに数か月から 1 年かかります。 ）主要なビニルモノマーとして使用されています19、20、21。これは、一部の（バイオ関連）用途では問題となる可能性があります。 したがって、このような材料は依然として、ポリ(乳酸-グリコール酸共重合体) (PLGA) やポリ(乳酸) (PLA) などの最も一般的なポリエステルと競合することはできません。 ポリカプロラクトン (PCL) 様 MDO 単位を含むコポリマーのみが特定の酵素 (リパーゼなど) の存在下で顕著な分解を示した 21 のに対し、BMDO や BMDO はかさばる芳香環や疎水性が高すぎるため、酵素による分解も非常に限られています。 MPDL は酵素へのアクセスを大幅に妨害します 20,22。 さらに、高度な物理化学的特性、自己組織化特性、または刺激応答特性 8 を備えた材料の設計では、CKA が少なくとも 3 番目のコモノマーとして、および単一の目的のために使用されることがよくあります。 それは分解性を与えることです。 これにより合成がより複雑になり、CKA の高い疎水性や重合中の副反応により、多くの場合、目標とする特性 (例、水溶性コポリマー 11 の溶解度 11、コロイド安定性、粒度分布など) に悪影響を及ぼします。ナノ粒子の性質23、材料の刺激応答性24,25)。 したがって、CKA が 2 つの異なるプロパティを組み合わせられるようにすることは、重要な進歩となるでしょう。

これらすべての制限は最も重要であり、生物工学やナノ医療における潜在的な応用に大きな期待を寄せる熱応答性ビニルポリマーなど、生物医学応用のための高度なビニルポリマーの開発にとって重大な障害となっている26。 それらは、下限臨界溶解温度または上限臨界溶解温度 (UCST) のいずれかを示す可能性があります。 後者は、穏やかな温熱誘発性の薬物放出にとって非常に魅力的な特徴であると考えられています。 しかし、分解性の熱応答性ビニルポリマーはほとんど注目されていないだけでなく17、22、27、28、29、30、31、32、特にUCSTポリマー33、34はすべて加水分解性が低く、明確に定義されたビニルポリマーの合成を示しません。 UCST ビニルコポリマーが水中で分解する可能性があることはこれまでに報告されていません。

ここでは、CKA の rROP に関連する前述の制限を回避する、アクリルアミド (AAm) に基づく共重合系について報告します。 これにより、明確に定義された細胞適合性のあるビニルコポリマーの合成が可能になりました。(i) 水または PBS 中での急速な加水分解が起こり、PLA や PLGA よりも速く、これはビニル材料の分野では前例がありません。(ii) 完全な加水分解が起こります。 CKA は感熱メカニズムの不可欠な部分であり、実際に関連する条件で水溶性または調整可能でシャープな UCST を実現するため、システムが大幅に簡素化されます (図 1)。 生物医学用途におけるこれらのビルディングブロックへの大きな関心を実証するために、我々は、UCST を利用した全水ナノ沈降プロセスによってナノ粒子 (NP) に配合された両親媒性 PEG ベースのジブロック共重合体も合成しました。 したがって、医薬品開発においてしばしば問題となる有機溶媒の使用を回避しましたが、これも医薬品分野では前例のないことです。 これらのナノ粒子は、UCST 転移と LCST 転移の両方を示し、したがって二重に熱感受性で分解性のナノ粒子が得られました。

AAmとCKA間の可逆的付加開裂連鎖移動（RAFT）共重合による明確に定義されたポリ（アクリルアミド-co-環状ケテンアセタール）（P(AAm-co-CKA)）コポリマーの合成。調整可能で生物学的に適切な上限臨界を示します。溶液温度（UCST）が高く、ポリ乳酸（PLA）やポリ（乳酸-グリコール酸共重合体）（PLGA）よりも加水分解が速い。

共重合系の設計は、50 ～ 62 °C の範囲の水溶液中で UCST を示すことが知られているポリ(アクリルアミド-コ-スチレン) (P(AAm-co-S)) コポリマーとの単純な構造類似性に依存していました。 UCST 以下の共重合体鎖とそれ以上の水分子との間の可逆的な水素結合によるものです35。 しかし、これらのコポリマーは、アクリロニトリルを含む UCST の対応物と比較してほとんど注目されていませんでした。 すなわち、ポリ（アクリルアミド-co-アクリロニトリル）（P(AAm-co-AN)）コポリマー26、36。 それにもかかわらず、我々は、スチレンを MPDL や BMDO などの芳香環含有 CKA ユニットで置換することが、CKA が分解性を付与し、理想的にはより広い温度での熱応答性を制御する、分解性の UCST コポリマーへの直接的なルートとなる可能性があると仮定しました。範囲。 また、この共重合系は RDRP と互換性があり、明確に定義された構造を実現できること、また、水溶性が非常に高いことを考慮すると、これまでに合成された他の CKA 含有ビニル共重合体よりも加水分解を受けやすいと仮定されました。エステル基の効率的な溶媒和を促進する AAm 部分 (図 2)。

アクリルアミド (AAm) と 2-メチレン-4-フェニル-1,3-ジオキソラン (MPDL)、5,6-ベンゾ-2-メチレン-1,3- などの環状ケテン アセタール (CKA) との間の RAFT 媒介共重合ジオキセパン (BMDO) および 2-メチレン-1,3-ジオキセパン (MDO)。

分解性を付与し、感熱性を制御するために最も適切な芳香環含有 CKA を決定するために、スチレンのオープンラジカル構造に非常に近い MPDL を使用して最初の共重合が行われました。 P(AAm-co-MPDL) コポリマー (P0 ～ P4、表 1) は、無水ジメチルスルホキシド中で 8 M で AAm と MPDL の可変初期モル分率 (fMPDL,0 = 0 ～ 0.8) の RAFT 媒介共重合によって得られました。連鎖移動剤 (CTA) として 4-シアノ-4-[(ドデシルスルファニルチオカルボニル)スルファニル]ペンタン酸 (CDSPA)、開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル (AIBN) を使用して、(DMSO) で 16 時間反応させます。 高いモノマー転化率が得られ、コポリマーは 8.3 ～ 28.3 kg mol-1 の範囲の分子量を示し、分散度はほとんど低かった (Đ = 1.2 ～ 1.3) (図 3a、c)。 1H核磁気共鳴（NMR）により、コポリマー（FMPDL）中のMPDLのモル分率は0.038から0.108の範囲で変動し、平均46％のオープンMPDLユニットであることが示されました（図3b）。 また、他のCKA/ビニルモノマーペアで以前に見られたように、コモノマーフィード中のMPDLが多いほど分子量は低くなります23、37、38。

70℃でAIBNによって開始された無水DMSO中のAAmとMPDL（表1、P0〜P4）のRAFT共重合からの変換対時間反応速度プロット。 変換率 = 1H NMR によって測定された AAm 変換率。 b P(AAm-co-MPDL) コポリマー P0 ～ P4 の 0 ～ 9 ppm 領域の 1H NMR スペクトル (300 MHz、DMSO-d6) (表 1)。 c FMPDL の関数としての P(AAm-co-MPDL) コポリマー P0 ～ P4 の SEC クロマトグラムの展開。 d 溶液透過率の変化と P(AAm-co-MPDL) コポリマー P2-P4 10 mg mL-1 の水溶液の温度 (1 °C min-1、実線と点線はそれぞれ冷却と加熱) ; e P(AAm-co-MPDL)コポリマーP4の加速条件(5重量%KOH)下での加水分解中の異なる時点でのSECクロマトグラムの展開。

次に、水（10 mg mL-1）中のさまざまなコポリマーの溶解度を、5〜50℃の間で実行される透過率測定によってテストしました（図3d）。 FMPDL = 0.038 (P1) の PAAm (P0) および P(AAm-co-MPDL) は温度に関係なく完全に水溶性でしたが、より多量の MPDL を含むコポリマー (P2 ～ P4) は鋭い UCST タイプの転移を示しました。冷却すると。 さらに、曇点（Tcp）が15℃から38℃に上昇したことで示されるように、FMPDLを0.043から0.108まで変化させると、感熱性を微調整することができました（補足図1）。 P(AAm-co-MPDL) コポリマー、P2、および P3 は、安定した凝集体が形成されるため、冷却すると UCST を与えましたが、加熱すると UCST を与えませんでした。 ただし、MPDL 含量が最も高いコポリマー (P4) では可逆的な転移が観察され、毎回体温 (Tcp = 38 °C) 付近で同じ曇り点が得られました。 次に、P(AAm-co-MPDL) コポリマーの分解を加速条件下 (つまり、5 wt.% 水酸化カリウム (KOH) 水溶液で行い、開環エステル基の存在を調べました。一方、P(AAm-co-MPDL) コポリマー P1オープン MPDL ユニットの量が少なすぎるため、分解後にほぼ一定の Mn を示しましたが、サイズ排除クロマトグラフィー (SEC) で示されているように、P(AAm-co-MPDL) コポリマー P2 ～ P4 では Mn が最大 -31% 減少しました。 （図3eおよび補足図2）この劣化は重大ではありますが、劣化後の理論上のMn値（Mn、度理論、表1）によれば、予想よりも低いように見えました。これは、限定的な理由だけで説明できるわけではありません。 CKA はほとんどのアクリルモノマーとほとんど共重合しない傾向があるため、また、環に保持された MPDL 単位のかなりの部分によっても、コポリマーに挿入される MPDL の量が異なります。

UCST の確立における CKA の芳香環の重要な役割、したがって P(AAm-co-MPDL) と P(AAm-co-S) コポリマー間の構造類似性の関連性を確認するために、MDO を使用して同様のコポリマーを合成しました。 CKA として（表 1、P5 ～ P8、補足図 3 および 4）。 初期MDOモル分率を増加させると分散度が増加したにもかかわらず、同等の高分子特性が得られました（Mn、exp = 14〜53.4 kg mol−1、Đ = 1.7〜4.4、補足図5）。 コポリマーは加速条件下で正常に分解され、Mnが最大88％減少しました（補足図6）。 しかし、広範囲の組成 (FMDO = 0.095 ～ 0.44) をテストしたにもかかわらず、P(AAm-co-MDO) コポリマーはいずれも UCST を示しませんでした。 すべてのコポリマーは、水に不溶性であった最も高い MDO 含有量 (P8) を除いて、0 ～ 100 °C の温度範囲で実際に水溶性でした (補足図 7)。 熱応答性 P(AAm-co-MDO) コポリマーは依然として得られるが、フリーラジカル重合プロセスにより、熱感受性の原因となる PMDO 分岐を含む不明確な構造が生成されるが、完全な水溶性は妨げられることに注意すべきである。コポリマー、その分解は実証されていない33。

これらの結果は、AAm と MPDL などの芳香環含有 CKA 間の単純な RAFT 媒介共重合により、水素結合供与体の存在により、明確に定義された分解可能な UCST ビニル共重合体の直接合成が可能になることを示し、我々の仮説を裏付けました。 AAm ユニットの第一級アミドの NH 基）およびアクセプター（MPDL ユニットのフェニル環の中心）39。

次に、AAm を、同様の条件下で 2 番目の芳香環含有 CKA として BMDO と共重合させました: (i) 明確に定義された、分解性の UCST P(AAm-co-BMDO) コポリマーの実現可能性を評価し、(ii)さらなる物理化学的および生物関連の研究の前に、最適な共重合系を決定します。 MPDL と BMDO の間の CKA 挿入と開環単位の量に関する潜在的な違いを超えて、これら 2 つのモノマー間の芳香環の位置の違いが水素結合の確立、ひいては感熱性に影響を与える可能性があるのではないかと考えました。

P(AAm-co-BMDO) コポリマー (P9 ～ P17、表 2) は、2 ～ 8 M の間で共重合を行うと 1 時間未満で粘度が高くなりすぎ、閉じた BMDO の割合が高くなるため、無水 DMSO 中で 0.8 M で得られました (補足)表 1 および補足図 8 および 9)。 fBMDO,0を0から0.55まで変化させることにより、16時間後のモノマー転化率は96〜67％の範囲となり、フィード中のBMDOが多いほど転化率は低くなりました（図4a）。 コポリマーの分子量は 18.6 ～ 6.1 kg mol-1 の範囲であり、分散度はかなり低かった (Đ = 1.2 ～ 1.5) (図 4c)。 変換に伴うコポリマーの線形成長を確認するために、一定の間隔でサンプルを採取することにより、P13 についても完全な共重合反応速度を実行しました (補足図 10)。 注目すべきことに、同様の供給比で MPDL と比較して BMDO の含有量がより多く導入されるだけではないことが 1H NMR によって示されました (たとえば、fBMDO,0 = 0.50 および fMPDL,0 = 0.80 では、0.102 と 0.108 の比較的近い FCKA が得られます)。 、それぞれ）、しかし、開環BMDOユニットの平均パーセンテージはMPDLよりもはるかに大きく（それぞれ89対46％）、これは加水分解に対するより高い感受性を示唆しています（図4b）。 したがって、この強力な利点を考慮して、さらなる評価のために AAm/BMDO 共重合システムを選択することにしました。 AAm / BMDOの反応性比は、非線形最小二乗法を使用して、rAAm = 13.02およびrBMDO = 0.23と決定されました（補足図11）40、41。 これらの値は、BMDO と N-イソプロピルアクリルアミド (NIPAAm) の共重合について報告された値 (120 °C で rNIPAAm = 7.31 および rBMDO = 0.11) にかなり似ています 42。

70℃でAIBNにより開始された、無水DMSO中でのAAmとBMDOとのRAFT重合からの変換率対時間反応速度プロット。 変換率 = 1H NMR によって測定された AAm 変換率。 b P(AAm-co-BMDO) コポリマー P9 ～ P17 の 0 ～ 9 ppm 領域の 1H NMR スペクトル (300 MHz、DMSO-d6) (表 2)。 c FBMDO の関数としての P(AAm-co-BMDO) コポリマー P9 ～ P17 の SEC クロマトグラムの展開。 d 10 mg mL-1 の P(AAm-co-BMDO) コポリマー P13 ～ P17 水溶液の温度に対する溶液透過率の変化 (1 °C min-1、実線と点線はそれぞれ冷却と加熱) ; DLS からの強度平均直径 (Dz) と P(AAm-co-BMDO) コポリマー P13 ～ P17 水溶液 (10 mg mL-1) の冷却 (1 °C min-1) の温度の変化。 f コポリマー P13 ～ P17 の FBMDO の関数として、加熱時の UV によって測定された Tcp の変化 (青色の破線は目だけのガイドとしての線形回帰)。

予想どおり、P(AAm-co-BMDO) コポリマーも、十分な BMDO を含んでいる限り、冷却と加熱の両方で鋭い UCST 転移を示しました (図 4d)。 実際、PAAm (P9) および FBMDO = 0.017 ～ 0.068 (P10 ～ P12) の P(AAm-co-BMDO) は、0 ～ 100 °C の温度範囲で水に完全に溶解しましたが、コポリマー P13 ～ P17 では水溶性が増加しました。 FBMDOを使用した場合のTcpは25〜52°Cです（補足図12）。 重要なのは、コポリマー中のBMDO含有量を調整するだけで室温と体温の両方をカバーできるため、これにより生物医学用途に適した一連のUCSTを得ることが可能になったことです。 さらに、MPDLの代わりにBMDOを使用すると、すべての感熱性コポリマーで冷却と加熱の間のヒステリシスが最小限に抑えられた完全に可逆的なUCSTが得られました（図4d）。 また、FBMDO による Tcp のかなり直線的な増加と、より狭い範囲の CKA 含有量に対してはるかに広い範囲の Tcp をカバーすることが可能になりました (ΔFBMDO = 0.035 の場合は ΔTcp = 27 °C、ΔFMPDL = 0.065 の場合は ΔTcp = 23 °C)。 (図4f)。 後者の点は、Tcp を微調整しても、コポリマー組成の大幅な変動や予想される劣化を犠牲にしないことを示しています。 比較のために、非分解性 P(AAm-co-S) ビニルコポリマーは、はるかに狭い範囲の温度およびコポリマー組成にわたって UCST 挙動を示しました (ΔFS = 0.02 の場合、ΔTcp = 12 °C)35。

動的光散乱（DLS）を使用して、冷却および加熱時の水中の感熱性コポリマーの強度平均直径（Dz）の変化を監視し、透過率測定によって得られたものとよく一致するTcp値を説明しました（図4eおよび補足図） .13）。 UCST を超えると、コポリマーは完全に溶解し、平均 Dz が約 10 nm であることが特徴でしたが、冷却すると平均 Dz は急激に約 2 ～ 5 μm に増加し、凝集体の形成が示されました。 このような凝集体の形成は光学顕微鏡によっても監視されました（補足図14）。

この共重合系の UCST 挙動についてさらに洞察を得るために、固定 fBMDO,0 値の分子量および共重合体濃度に対する曇点の依存性も調査しました。 fBMDO,0 = 0.4 との追加の共重合は、P13 (DPn、th = 200) と比較するために、平均重合度 DPn、th 400 および 600 (それぞれ P18 および P19、補足表 2) をターゲットにして最初に実行されました。 DPn、thが高いほど、分子量は高くなります（Mn、exp = 7.6〜10.2 kg mol−1、Đ = 1.4〜1.8）が、転化率とBMDO含有量は低くなります（図5aおよび補足図15）。 。 これらの結果は、コポリマー鎖に沿って CKA が徐々に濃縮されるグラジエント型コポリマーをもたらす好ましくない反応性比と一致しています。 したがって、変換率が低いと、BMDO コンテンツも低くなります。 ポリマーと水の相互作用を促進する長い AAm 配列の結果として、Tcp が低温側（透過率と DLS で測定すると約 23 ℃から約 12 ℃）にシフトしたため、これはコポリマーの UCST に直接影響します（図）。 .5bおよびc）。

a 目標とする平均重合度 (DPn、th) を持つ P(AAm-co-BMDO) コポリマーの SEC クロマトグラムの展開。 b 10 mg mL-1 の P(AAm-co-BMDO) コポリマー P13 および P18-P19 水溶液の冷却時 (1 °C min-1) の温度に対する溶液透過率の変化。 c 水溶液（10 mg mL-1）におけるP（AAm-co-BMDO）コポリマーP13およびP18-P19の冷却時（1°C min-1）の温度に対するDLSからの強度平均直径（Dz）の変化。 ) 温度サイクル中。 d 水中のさまざまな濃度、つまり1、2.5、5、および10 mg mL-1、冷却時（1°C min-1）でのP(AAm-co-BMDO) P13の温度に対する溶液透過率の変化。

次に、1〜10 mg mL-1の範囲のさまざまな濃度でP(AAm-co-BMDO) P13の水溶液のTcpを測定することによって、コポリマー濃度に対するUCSTの依存性を研究しました（図5d）。 非分解性 AAm ベースの UCST コポリマー 35、43、44 と同様に、Tcp はコポリマーの希釈度（10 mg mL-1 の 25 °C から 2.5 mg mL-1 の 20 °C まで）に応じて徐々に減少し、コポリマーが失われるまで減少しました。 UCST は 1 mg mL-1 です。 コポリマー濃度が低い場合、コポリマー-コポリマーの分子内および分子間の疎水性相互作用は、コポリマー-水の親水性相互作用に比べて好ましくなくなり、その結果、Tcp値が低くなります。

全体として、固定 fBMDO,0 値で異なる DPn をターゲットにし、コポリマー濃度を変化させることによっても、独立して P(AAm-co-BMDO) コポリマーの熱応答を調整する可能性が得られました。

次に、P(AAm-co-BMDO) コポリマーの分解を 3 つの異なる条件下で評価しました。(i) 加速条件 (5 wt.% KOH、室温) での加水分解。 （ii）生理学的条件下での加水分解（PBS、pH 7.4、37℃）および（iii）リパーゼを使用した酵素分解（Candida antartica、PBS、pH 7.4、37℃）（補足表3）。

同様の組成の MPDL 含有対応物よりも開環 BMDO の割合が高いため、SEC トレースの顕著なシフトが示すように、加速条件下での P(AAm-co-BMDO) コポリマーの分解はより顕著でした。 BMDO含有量が低いコポリマーであってもMnが低くなります（表2および補足図16および17）。 実際、1.7 mol.% BMDO ではすでに Mn が 45% 減少しており (P10)、FBMDO 値が高くなると Mn が最大 90% 減少する非常に高い劣化が観察され、予測値とかなりよく一致しました。 1H NMRは、BMDOのエステル基のアルファ位にある4.9〜5.2 ppmのプロトン h のピーク特性がほぼ完全に消失していることを示し、エステル基の切断が確認されました（補足図18）。

注目すべきことに、P(AAm-co-BMDO) コポリマーはすべて、完全に水溶性 (P10 ～ P12) であっても、UCST が 37 °C 未満 (P13) または 37 °C 以上 (P17) の熱感受性であっても、生理学的条件下で極めて速い加水分解を示しました。 ）。 Mnの減少はBMDO含有量によってのみ支配され、わずか24時間後には21〜58％の範囲になり、7日後には43〜67％の範囲になりました（図6a、b）。 分解生成物の均一性は、最高量の MDO (FMDO = 0.44) を示す P8 を除いて、SEC クロマトグラムの均一なシフトと経時的な分解生成物の一定の分散によっても証明されました (補足図 19)。 これらの分解速度は、これまでに報告されているCKA含有ビニルコポリマーの分解速度よりもはるかに速かっただけでなく（文献との比較については補足図20を参照）、PLAやPLGAなどの従来の脂肪族ポリエステルの分解速度よりも速かったです。同じ条件（図6bおよび補足図21）。これはビニルコポリマーでは前例のないことです。 他の CKA 含有親水性コポリマー (例、P(OEGMA-co-MPDL)、P(GMA-co-BMDO))19,20 は、生理学的条件下で AAm 対応物よりもはるかに遅い加水分解を示すことを考慮すると、このことは重要な点を浮き彫りにします。 P(AAm-co-CKA) コポリマーの非常に速い加水分解における AAm の役割。 これは、AAm 部分の非常に高い親水性が最適な水の取り込みとエステル基の効率的な溶媒和をもたらすことで説明されると考えられます。 これらの結果は、共重合系が CKA 含有ビニル共重合体の生理的条件下での非常に遅い加水分解を回避し、従来の脂肪族ポリエステルの加水分解を超えることを初めて可能にしたという重要な成果を示しています。 また、分解が脱イオン水（pH ~5.5）中でも正常に実行され、わずか3日後にP17のMnがほぼ40％減少したことにも注目することは興味深いことです（補足図22）。 この急速な分解速度は、7 時間にわたって実行された P(AAm-co-BMDO) コポリマー P13 水溶液の 5 回の連続冷却および加熱サイクル中の UV 測定によっても観察されました (補足図 23)。 測定された曇点は、おそらくコポリマーの進行中の劣化のため、各サイクル後に約 1 ～ 2 °C 低下したことからわかるように、最初のサイクルから 5 サイクル目まで顕著に影響を受けました。 興味深いことに、分解中の UCST 遷移のこのような調整は、ジスルフィド 30 またはチオエステル 34 結合を含むビニルコポリマーではこれまでに示されていたが、CKA ベースのポリマーではこれまでに示されていない興味深い追加の特徴です。

a P(AAm-co-BMDO) コポリマー (表 2、P9 ～ P13 および P17) の PBS (pH 7.4、37 °C) 中での加水分解中のさまざまな時間における FBMDO の関数としての SEC クロマトグラムの展開: (1) P9 (FBMDO = 0、Tcp なし); (2) P10 (FBMDO = 0.017、Tcp なし)。 (3) P11 (FBMDO = 0.027、Tcp なし); (4) P12 (FBMDO = 0.068、Tcp なし); (5) P13 (FBMDO = 0.093、Tcp = 25 °C) および (6) P17 (FBMDO = 0.128、Tcp = 52 °C)。 b 以下の生理的条件 (PBS、pH 7.4、T = 37 °C) での加水分解中の時間に伴う数平均モル質量 Mn の変化: (1) PAAm (P9)、P(AAm-co-BMDO)コポリマー P10 ～ P13 および P17、および (2) PLA および PLGA。 c: (1) PAAm (P9)、P(AAm-co-BMDO) コポリマー P13 および P17、および(2) PLA と PLGA。

興味深いことに、感熱性がないにもかかわらず、P(AAm-co-MDO)コポリマーは、水溶性(P6)であろうと水に不溶性(P8)であろうと、生理学的条件において急速な加水分解も示しました(補足図24および25)。 。 それらの分解速度は P(AAm-co-BMDO) コポリマーの分解速度と同様で、7 日後には Mn が 65 ～ 75% の範囲で減少しました。 したがって、これらの結果は、CKA とその含有量の性質に応じて、AAm/CKA 共重合系の適用範囲を広げました。明確に定義された水溶性コポリマー、不溶性コポリマー、生理的条件/水中での急速な加水分解を伴う UCST コポリマー簡単に合成できます。

PAAm、P(AAm-co-BMDO) コポリマー P13 および P17、および P(AAm-co-MDO) コポリマー P6 および P8 も、Candida antartica 由来のリパーゼの存在下、37 °C で PBS 中で酵素分解を受けました。エステラーゼのサブクラス。 PAAmのMnは経時的に一定のままでしたが、P13およびP17の分解速度は生理学的条件下で行われたものとかなり類似しており、7日後に〜60％に達しました（図6cおよび補足図26）。 それにもかかわらず、これらのコポリマーのPBS中での急速な加水分解分解を考慮すると、酵素の寄与を決定するのは困難であり、図6cのMnの減少は主に加水分解の寄与を反映しているのではないかと考えました。 MDO 含有コポリマーに関しては、おそらく MDO 含有量が高いため、P8 は加水分解よりも酵素により急速に分解されました (特に最初の 3 日以内)。一方、P6 では反対の傾向が得られました (補足図 27 および 28)。

バイオ医薬品の使用前に開発された材料の安全性を評価することが不可欠であることを認識し、さまざまな BMDO 含有量 (P9 ～ P14 および P17、FBMDO = 0 ～ 0.128、表) を含む水溶性または UCST の BMDO 含有コポリマーの小さなライブラリーを作成しました。 2）およびMn（P13およびP18〜P19、Mn、exp = 7.6〜10.2 kg mol−1、補足表2）を3つの代表的な健康な細胞株でテストし、細胞生存率アッセイおよび細胞形態に基づいて細胞毒性効果を調査しました。観察（図7および補足図29〜32）。 試験した細胞株は次のとおりです。(i) マウス線維芽細胞 (NIH/3T3)。最も一般的に使用される線維芽細胞株の 1 つです。 (ii) 感受性が高く、外部刺激に対して迅速に応答するヒト臍帯静脈内皮細胞 (HUVEC)、および (iii) 食作用において重要な役割を果たす典型的な単球細胞であるマウス マクロファージ (J774.A1)。

a: (1) NIH/3T3 細胞のインキュベーション後の細胞生存率 (MTT アッセイ)。 (2) HUVEC 細胞。 (3) 0.01 および 0.1 mg mL-1 の BMDO 含有量 (P9 ～ P14 および P17、表 2) の関数としての P(AAm-co-BMDO) コポリマーを含む J774.A1 細胞。 結果は、未処理の対照細胞から得られた値と比較した、処理された細胞の吸収のパーセンテージとして表されました（各条件について n = 3、エラーバーは平均 ± SD を表します）。 b NIH / 3T3細胞（最初の列、a〜h）、HUVEC細胞（2番目の列、I〜P）、およびJ774.A1細胞（3番目の列、Q〜X）の光学画像。 P(AAm-co-BMDO) コポリマー (0.1 mg mL-1): ライン 1: 未処理細胞。 2行目: P9; 3行目: P10; 4行目: P11; 5行目: P12; 6行目: P13; 7行目：P14; 8行目：P17。 スケールバー = 100 μm。

全体として、試験したすべてのコポリマーは、0.01 mg および 0.1 mg の 3 つの細胞株に対する MTT(3-[4,5-ジメチルチアゾール-2-イル]-2,5 ジフェニル テトラゾリウム ブロミド) アッセイにより高い細胞生存率 (75 ～ 100%) を示しました。 mL−1（図7aおよび補足図29）。 また、UCST 移行の有無、BMDO 含有量、DPn の範囲のいずれも細胞生存率に影響を及ぼさないため、明確な傾向は観察されませんでした。 さらに、転移温度を広範囲の値 (Tcp = 12 ～ 52 °C) で変化させても、細胞毒性には影響しませんでした。 また、細胞との 72 時間のインキュベーション時間 (関連する MTT アッセイを実行するために少なくとも 2 回の細胞倍加時間を可能にするため) と、コポリマーの急速な加水分解分解が組み合わされて、出発コポリマーもその分解生成物も、細胞にとって有毒です。 この点は、コポリマーの最終的な生体適合性に関する重要な指標となるため、重要です。

異なるコポリマーとの72時間のインキュベーション後の細胞形態観察により、未処理細胞または未修飾PAAmで処理した細胞と比較して毒性効果の証拠が認められなかったため、細胞生存率の結果が確認されました（図7bおよび補足図30〜32）。 実際、試験したコポリマー、その濃度、または細胞株が何であれ、サイズ、形状、細胞密度、または細胞増殖に差異は観察されませんでした。

したがって、この細胞毒性研究は、主鎖にBMDOユニットを導入することによって化学修飾されたPAAmが、3つの代表的な健康な細胞株の細胞生存率と形態に悪影響を及ぼさないことを示唆しています。

この共重合系の多用途性を説明するために、P(AAm-co-BMDO) コポリマー P13 を、70 °C で 2 時間の RAFT 重合によって AAm で鎖延長して、P(AAm-co-BMDO)-b- を生成することに初めて成功しました。 PAAm ジブロックコポリマー (Mn、exp = 18.2 kg mol−1、Đ = 1.6)。 分散度のわずかな広がりにもかかわらず、SEC トレースがより高分子量に向かって徐々にシフトすることが示されました。 次に、その犠牲P(AAm-co-BMDO)ブロックは加水分解条件下で部分的に分解され、SECによって示されるように、より低いMnコポリマー（Mn、exp = 16.1 kg mol-1、Đ = 1.5）が得られました（補足図33）。

その後、高分子工学は、薬物送達を目的とした分解性ペグ化 UCST ナノ粒子の製剤に応用するための P(AAm-co-BMDO)-b-POEGMA 両親媒性ジブロックコポリマーの合成にさらに拡張されました。 最も効率的な合成経路を決定するために、このようなコポリマーは、無水DMSO中で70℃で以下のいずれかの方法でRAFTによって達成されました: (i) POEGMAマクロRAFT剤の鎖延長(Mn、exp = 7400 g mol−1、Đ = 1.1) AAm と BMDO の 50:50 混合物 (P20) または (ii) P(AAm-co-BMDO) マクロ RAFT 剤の鎖延長 (Mn、exp = 4800 g mol−1、Đ = 1.5、FBMDO = 0.069）OEGMA（P21）による（補足表4および図8a）。 どちらの場合も、P(AAm-co-co- BMDO) マクロ RAFT エージェント (P21) (補足図 34 および 35)。 透過率測定で観察されたように（補足表4）、両方のコポリマーは、同様のP（AAmと比較して、Tcp値が周囲温度（Tcp〜17〜20℃）に近い低い値に向かってわずかにシフトしながらも、UCST特性を維持することに成功しました） -co-BMDO)コポリマー(P14)。 これは、他のシステムですでに見られたように、水溶性 POEGMA ブロックの影響によるものと考えられます 44。 興味深いことに、POEGMA ブロックの存在により、〜 73 °C でコポリマーに LCST 転移が与えられ (図 8b)、温度振動により 3 つの異なる溶解状態に可逆的に到達することができます (補足ムービー 1)。

a POEGMA または P( AAm-co-BMDO) をそれぞれマクロ CTA として。 b 10 mg mL-1 (1 °C min-1、1 °C min-1、実線と点線はそれぞれ冷却と加熱を表します)。 c 温度スイッチ時の二重熱応答性 P(AAm-co-BMDO)-b-POEGMA ジブロック共重合体ナノ粒子の形態の概略図。 d 二重熱応答性 P(AAm-co-BMDO)-b-POEGMA ジブロック共重合体ナノ粒子 P20 (1) および P21 (2) の数平均直径 (Dn) の変化 (1.67 mg mL-1、T = 40 °) ℃、5℃、85℃。 e ナノ粒子P20のネガティブ染色を伴う代表的なTEM画像（他のTEM画像および粒子サイズ分布については、それぞれ補足図39および40を参照）。 この実験を 3 回繰り返しましたが、同様の結果が得られました。

ジブロックコポリマーの UCST 特徴を利用することにより、界面活性剤として 0.1 wt.% の Pluronic の存在下で、有機溶媒を含まない全水ナノ沈殿プロセスを通じて、明確に定義された分解性ナノ粒子への配合が達成されました。 それは、25℃（T>UCST）で調製したP（AAm-co-BMDO）-b-POEGMAコポリマーの水溶液を、撹拌しながら5℃（T LCST、POEGMAコアを含むナノ粒子）で少なくとも連続3サイクルまで（図8c、dおよび補足図37および38）、したがって、分解性、二重感熱性をもたらします47。 、48コポリマーナノ粒子。 数平均直径、強度平均直径、および体積平均直径のこれらの変化（補足図37および38）は、UV測定によって観察された異なる遷移を確認しました。 透過型電子顕微鏡（TEM）分析により、乾燥状態の直径に対応する60〜80 nmの範囲の直径を示す、球形で狭く分散したナノ粒子の形成が確認されました（図8eおよび補足図39および40）。

それらのコロイド特性の変化は、37°C​​および4°Cでの保管時にDLSによって監視されました（補足図41）。 体温で 3 日後には平均直径が 180 nm から 50 nm まで急激に減少し、これはそれらの崩壊を証明しています (おそらく付随する分解と加水分解による)。 一方、4 °C では、分解プロセスが遅くなるため (ただし、粒子サイズ分布の増加によって示されるように、分解プロセスは停止しません)、保存中に平均直径はほぼ一定のままでした。

応用の可能性を広げるために、POEGMA 鎖の長さと P(AAm-co-BMDO) ブロックの組成を調整するだけで、UCST 転移も体温近くに調整されました。 これは、より高い UCST 値を促進するために、より短い POEGMA マクロ CTA (Mn、exp = 3200 g mol−1、Đ = 1.33) をターゲットにし、その後 AAm/BMDO (fBMDO,0 = 0.55) で鎖を延長することによって達成されました。最終的な Mn を得るには、exp = 7700 g mol−1。 Đ = 1.5、FBMDO = 0.126 (補足表 5)。 このコポリマー（P22）は、透過率とDLS測定で示されるように、40〜42℃の範囲でUCST遷移を示しました（補足図42および43）。これは、軽度の温熱療法に関連している可能性があります。 興味深いことに、生理学的条件下での分解中に、そのTcpがより低い値へ徐々にシフトすることが、3℃に達する16日まで観察されました（補足図44）。

この研究では、さまざまな CKA (MPDL、BMDO、および MDO) を持つ AAm の RAFT 媒介 rROP が、ほぼ明確に定義された広範囲の P(AAm-co-CKA) コポリマーの合成に向けた直接的なルートであることを発見しました。は生理学的条件 (PBS、pH 7.4、37 °C) で迅速かつ調整可能な分解を示し、同じ条件では PLA や PLGA の分解をさえ上回りました。 芳香環を含む CKA を使用すると、得られたコポリマーは約 10 ～ 50 °C の範囲で調整可能で鋭い UCST 転移も示し、これはドラッグ デリバリー アプリケーションにとって非常に興味深いものとなる可能性があります。 UCST 転移は、コポリマー中の CKA 含有量、コポリマー濃度、目標の平均重合度を変更することにより、容易かつ独立して調整できます。 共重合は MDO と MPDL/BMDO の両方にうまく適用されたため、劣化を感熱性から切り離すことができ、これも対象となる用途によっては有利です。 さらに、予備的な細胞生存率アッセイでは、3 つの異なる代表的な健康な細胞株に対して良好な細胞適合性を示すことが示され、生物医学への応用を考慮した重要な結果を示しています。

この合成アプローチの堅牢性と幅広い適用性を実証するために、POEGMA-bP(AAm-co-CKA) ジブロックコポリマーが合成されました。その UCST により、有機溶媒の使用を回避した革新的な全水ナノ沈降プロセスによる配合が可能になりました。薬物送達用途に適した直径約 200 nm の狭く分散されたナノ粒子になります。 POEGMA ブロックの LCST により、これらのナノ粒子は UCST と LCST 転移の両方を示し、二重に熱感受性で分解性のあるナノ粒子の最初の例と考えることができます。

そのすべての重要な特徴と利点を考慮すると、CKA が効率的な分解性と熱感受性の両方を与えるこのツー・イン・ワン共重合システムは、現在のやや限られた兵器の範囲を大幅に拡大する非常に有用な高分子ビルディングブロックにつながる可能性があると考えています。分解可能な材料。 したがって、この分野で重要なポリマーである PAAm などの親水性プラスチックベースの材料の分解 49 から、温熱療法を介した薬物送達や組織工学に至るまで、幅広いさまざまな用途に刺激的な展望を提供できます。

環状ケテン アセタール MPDL、BMDO、および MDO は、環状ブロモアセタールを中間体として使用して調製されました50。 CDSPA (97%)、AAm (≥99%)、AIBN (98%)、無水 DMSO (≥99.9%)、無水アセトニトリル (≥99.9%)、細胞培養に適した Dubbelco のリン酸緩衝生理食塩水 (PBS)、リパーゼ B Immobead 150 (4584 U g-1)、OEGMA (Mn = 300 g mol-1)、酸末端ポリ(d,l-ラクチド-co-グリコリド) (Resomer® RG 502 H、PLGA、Mw = 7000 ～ 17,000 g mol-1)、酸末端ポリ (d,l-ラクチド) (Resomer® R 202 S、PLA、Mw = 10,000 ～ 18,000 g mol-1)、および KOH (90%) は Sigma-Aldrich から購入しました。 メタノール (HPLC 分析グレード) およびジエチルエーテル (HPLC 分析グレード) は Carlo Erba から購入しました。 THF (HPLC グレード) は VWR Chemicals から購入しました。 DMSO-d6 は Eurisotop から購入しました。 メタノール中での再結晶によって精製したAIBNおよびクロロホルム中で再結晶したAAmを除き、すべての試薬および溶媒を受け取ったまま使用した。

NMR 分光法は、直径 5 mm のチューブを使用し、DMSO-d6 中で 25 °C で実行されました。 1H-NMR分光法は、Bruker Avance 300分光計を用いて300MHzで実施した。 化学シフトスケールは内部溶媒シグナルに基づいて校正されました (DMSO-d6 のδ = 2.50 ppm)。 データはMestReNova 11.0.4ソフトウェアで処理されました。

SEC は、Agilent Technologies の 2 つの直列カラム (PL PolarGel-M、300 × 7.5 mm、ビーズ直径 8 μm、モル質量範囲 1000 ～ 5,00,000 g mol-1) を使用し、その前に Agilent Technologies のガードカラムを使用して 60 °C で実行されました。 Agilent Technologies (PL PolarGel-M、7.5 × 50 mm、ビーズ直径 8 µm) および示差屈折率検出器、低角度および直角光散乱検出器、示差粘度計を備えたトリプル検出システム (Malvern の Viscotek TDA/GPCmax)検出器。 溶離液は、100 mM LiBrおよびマーカーとして0.36 wt.%の2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール（BHT）を含むDMSOで、流速0.7 mL min-1でした。 このシステムは、Agilent Technologies のポリ(メタクリル酸メチル) (PMMA) 標準 (ピークモル質量、Mp = 540 ～ 342,900 g mol-1) を使用して校正されました。 これにより、数平均モル質量 (Mn)、重量平均モル質量 (Mw)、および分散度 (Ð = Mw/Mn) を決定することができました。 すべてのサンプルは、注入前に 0.22 µm PTFE フィルターでろ過されました。 データは OmniSEC 4.0 ソフトウェアで収集および処理されました。

サンプルの光透過率 (%) は、温度制御用の PTP 1 + 1 ペルチェ システム (PerkinElmer) を備えた Lambda 25 UV/VIS 分光計を使用し、波長 500 nm、セル光路長 10 mm、磁気下で測定しました。撹拌。 サンプルは脱イオン水で 10 mg mL-1 に調製され、石英キュベットに配置されました。 測定は、最初に溶液を使用した最高温度 (T >> UCST) から 1 °C min-1 の一定速度で冷却し、続いて溶液を同じ速度で開始温度まで再加熱することによって実行されました。 透過率曲線の変曲点をUCST曇点とみなした。 これは、冷却/加熱曲線の一次導関数の最大値によってグラフで決定されました。 データは Winlab 6.0.3.0730 ソフトウェアで収集され、Data Processor and Viewer (DPV) 1.00.100.0010 ソフトウェアで処理されました。

ナノ粒子の強度平均直径 (Dz) と粒子サイズ分布は、4 mW He-Ne レーザー (波長 633 nm) を備えた Malvern の Nano ZS を使用し、散乱角 173° で固定した DLS によって測定しました。 UV-Vis 測定と同様に、サンプルは 10 mg mL-1 で調製され、石英キュベットに配置されました。 冷却/加熱測定は、T >> UCST から開始して 1 °C 間隔で行われ、溶液は測定前に各温度で 60 秒間平衡化されました。 強度平均直径曲線の変曲点を曇点(UCST)とみなした。 これは、冷却/加熱曲線の一次導関数の最大値によってグラフで決定されました。 データはMalvern-Zetasizer 7.12ソフトウェアで処理されました。

水中のコポリマー溶液の光学画像は、Coolsnap ES カメラ (Roper Scientific) を備えた Leitz Diaplan 顕微鏡で取得されました。 光学顕微鏡用のサンプルは、検査前にガラス顕微鏡スライド上に T < UCST および T > UCST でコポリマー溶液 (10 mg mL-1) を一滴置くことによって調製されました。 データは RS Image V1.9.2 ソフトウェアで収集および処理されました。

グリッドは使用前に光り、放電していました。 4℃に保った5μLのナノ粒子懸濁液（1.67mg mL-1）を、ホルムバールカーボンフィルムで覆われた銅グリッド上に5分間堆積させた。 濾紙を使用して過剰な溶液を吸い取った。 次に、同様に 4 °C で保存したリンタングステン酸 (2%、w/v) を使用してサンプルを 30 秒間染色しました。 次いで、濾紙を使用して過剰な溶液を除去した。 次に、80 kV で動作する JEOL JEM-1400 を使用してグリッドを分析しました。 画像は、Orius カメラ (Gatan Inc、米国) を使用して取得されました。 データは Zen 2.6 (ブルー エディション) ソフトウェアで収集および処理されました。 サイズはImageJ 1.53aにより測定されました。

典型的な手順 (P2、表 1) は次のとおりです。ゴム隔膜と磁気撹拌子を取り付けた 40 mL バイアルに、AAm (120 当量、4.8 mmol、0.34 g) と MPDL (fMPDL、 Ｏ＝０．４、８０当量、３．２ｍｍｏｌ、０．５２ｇ）（総モル＝８ｍｍｏｌ）、ＣＤＳＰＡ（１当量、０．０４ｍｍｏｌ、１６．１ｍｇ）およびＡＩＢＮ（０．６当量、０．０２４ｍｍｏｌ、３．９ｍｇ）を溶解させた。無水DMSO (1 mL)。 溶液を乾燥アルゴンでバブリングして、室温で 15 分間溶存酸素を除去し、次に 70 °C に予熱した油浴に 16 時間浸漬しました。 次いで、溶液を空気下で急速に冷却した。 次に、コポリマーを冷メタノール中で次のように 3 回沈殿させました。最初に反応混合物を 50 mL の冷メタノールに滴下し、15,000 × g、10 °C で 10 分間遠心分離しました。 液体画分を捨てた後、５０ｍＬの冷メタノールを加え、コポリマーを音波浴中で懸濁した。 懸濁液を再度遠心分離し、この手順をもう一度繰り返した。 次いで、得られたＰ（ＡＡｍ－ｃｏ－ＭＰＤＬ）を高真空下で重量が一定になるまで乾燥させた。 同じ手順を次のように P0 [fMPDL,0 = 0、AAm (200 eq.、8 mmol、0.57 g)]、P1 [fMPDL,0 = 0.2、MPDL (40 eq.、1.6 mmol、0.26 g) に適用しました。 、AAm (160当量、6.4 mmol、0.45 g)]、P3 [fMPDL,0 = 0.6、MPDL (120当量、4.8 mmol、0.78 g)、AAm (80当量、3.2 mmol、0.23 g)]およびP4 [fMPDL,0 = 0.8、MPDL (160当量、6.4 mmol、1.04 g)、AAm (40当量、1.6 mmol、0.11 g)]。

典型的な手順 (P6、表 1) は次のとおりです。ゴム隔膜と磁気撹拌子を取り付けた 40 mL バイアルに、AAm (120 当量、4.8 mmol、0.34 g) と MDO (80 当量) の混合物を入れます。 、３．２ｍｍｏｌ、０．３７ｇ）（総モル＝８ｍｍｏｌ）、ＣＤＳＰＡ（１当量、０．０４ｍｍｏｌ、１６．１ｍｇ）およびＡＩＢＮ（０．６当量、０．０２４ｍｍｏｌ、３．９ｍｇ）を無水ＤＭＳＯ（１ｍＬ）に溶解した。 。 溶液を乾燥アルゴンでバブリングして、室温で 15 分間溶存酸素を除去し、次に 70 °C に予熱した油浴に 16 時間浸漬しました。 次いで、溶液を空気下で急速に冷却した。 次に、P0 ～ P4 の合成について上記したのと同様の手順を使用して、コポリマーを冷メタノール中で 3 回沈殿させました。 同じ手順を次のように P5 [fMDO,0 = 0.2、MDO (40 eq.、1.6 mmol、0.18 g)、AAm (160 eq.、6.4 mmol、0.45 g)]、P7 [fMDO,0 = 0.6 に適用しました。 、MDO (120 eq.、4.8 mmol、0.55 g)、AAm (80 eq.、3.2 mmol、0.23 g)] および P8 [fMDO,0 = 0.8、MDO (160 eq.、6.4 mmol、0.73 g)、AAm (40当量、1.6ミリモル、0.11g)]。

典型的な手順 (P13、表 2) は次のとおりです。ゴム隔壁と磁気撹拌子を取り付けた 40 mL バイアルに、AAm (120 当量、4.8 mmol、0.34 g) と BMDO (80 当量) の混合物を入れます。 、３．２ｍｍｏｌ、０．５２ｇ）（総モル＝８ｍｍｏｌ）、ＣＤＳＰＡ（１当量、０．０４ｍｍｏｌ、１６．１ｍｇ）およびＡＩＢＮ（０．６当量、０．０２４ｍｍｏｌ、３．９ｍｇ）を無水ＤＭＳＯ（１０ｍＬ）に溶解した。 。 溶液を乾燥アルゴンでバブリングして、室温で 15 分間溶存酸素を除去し、次に 70 °C に予熱した油浴に 16 時間浸漬しました。 次いで、溶液を空気下で急速に冷却した。 次に、P0 ～ P4 の合成について上記したのと同様の手順を使用して、コポリマーを冷メタノール中で 3 回沈殿させました。 次いで、得られたＰ（ＡＡｍ－ｃｏ－ＢＭＤＯ）を高真空下で重量が一定になるまで乾燥させた。 同じ手順を次のように P9 [fBMDO,0 = 0、AAm (200 eq.、8 mmol、0.57 g)]、P10 [fBMDO,0 = 0.2、BMDO (40 eq.、1.6 mmol、0.26 g) に適用しました。 、AAm (160 eq.、6.4 mmol、0.45 g)]、P11 [fBMDO,0 = 0.3、BMDO (60 eq.、2.4 mmol、0.39 g)、AAm (140 eq.、5.6 mmol、0.4 g)]、 P12 [fBMDO,0 = 0.35、BMDO (70 eq.、2.8 mmol、0.45 g)、AAm (130 eq.、5.2 mmol、0.37 g)]、P14 [fBMDO,0 = 0.5、BMDO (100 eq.、4 mmol、0.65 g)、AAm (100 eq.、4 mmol、0.28 g)]、P15 [fBMDO,0 = 0.51、BMDO (102 eq.、4.1 mmol、0.66 g)、AAm (98 eq.、3.9 mmol、 0.28 g)]、P16 [fBMDO,0 = 0.53、BMDO (106 eq.、4.2 mmol、0.69 g)、AAm (94 eq.、3.8 mmol、0.27 g)]、および P17 [fBMDO,0 = 0.55、BMDO ( １１０当量、４．４ｍｍｏｌ、０．７１ｇ）、ＡＡｍ（９０当量、３．６ｍｍｏｌ、０．２６ｇ）］。 注: P9 ～ P13 は冷メタノール中で沈殿しました。 P14～P16は冷THF中で沈殿させ、P17は冷ジエチルエーテル中で沈殿させた。

同じ手順を次のように P18 [fBMDO,0 = 0.4、BMDO (160 eq.、3.2 mmol、0.52 g)、AAm (240 eq.、4.8 mmol、0.34 g)、CDSPA (1 eq.、0.02 mmol、8.1 mg) および AIBN (0.6 eq.、0.012 mmol、2 mg)] および P19 [fBMDO,0 = 0.4、BMDO (240 eq.、3.2 mmol、0.52 g)、AAm (360 eq.、4.8 mmol、 ０．３４ｇ）、ＣＤＳＰＡ（１当量、０．０１３ｍｍｏｌ、５．４ｍｇ）およびＡＩＢＮ（０．６当量、０．００８ｍｍｏｌ、１．３ｍｇ）］。

P(AAm-co-BMDO) P13 (表 2、Mn、exp = 7600 g mol−1、Đ = 1.4、FBMDO = 0.093) を次のように AAm で鎖延長しました: ゴム製隔膜を取り付けた 40 mL バイアル中でおよび磁気撹拌子、AAm (200 eq.、8.0 mmol、0.57 g)、P(AAm-co-BMDO) P13 (1 eq.、0.04 mmol、0.3 g) および AIBN (0.6 eq.、0.024 g) の混合物。 ｍｍｏｌ、３．９ｍｇ）を無水ＤＭＳＯ（１０ｍＬ）に溶解した。 溶液を乾燥アルゴンでバブリングして、室温で 15 分間溶存酸素を除去し、次に 70 °C に予熱した油浴に 2 時間浸漬しました。 次いで、溶液を空気下で急速に冷却した。 次に、P0 ～ P4 の合成について上記したのと同様の手順を使用して、コポリマーを冷メタノール中で 3 回沈殿させました。 次いで、得られたＰ（ＡＡｍ－ｃｏ－ＢＭＤＯ）－ｂ－ＰＡＡｍを高真空下で重量が一定になるまで乾燥させた。

POEGMA23 マクロ CTA の典型的な合成は次のように行われました。ゴム隔膜と磁気撹拌子を取り付けた、あらかじめ乾燥させた 50 mL 丸底フラスコに、OEGMA (3.68 g、0.012 mol)、CDSPA (1 ０．２４当量、０．０９７ｇ）およびＡＩＢＮ（０．２５当量、０．０５９ｍｍｏｌ、９．６ｍｇ）を無水アセトニトリル（２５ｍＬ）に溶解した。 溶液を乾燥アルゴンでバブリングして、室温で 15 分間溶存酸素を除去し、次に 70 °C に予熱した油浴に 5 時間浸漬しました。 次いで、溶液を空気下で急速に冷却した。 アセトニトリルを除去し、得られたポリマー溶液を、ジエチルエーテルと石油スピリットの１：１の冷混合物を過剰に加えて一度沈殿させた。 次に、得られた POEGMA23 マクロ CTA (Mn、exp = 7400 g mol-1、Đ = 1.1) を高真空下で一定の重量になるまで乾燥させました。

POEGMA23 (Mn、exp = 7400 g mol−1、Đ = 1.1) をマクロ RAFT 剤として使用して、AAm と BMDO (fBMDO、0 = 0.5) を重合させ、POEGMA-bP(AAm-co-BMDO) ジブロックコポリマーを生成しました。 （P20、補足表4）。 ゴム隔膜と磁気撹拌子を備えた 40 mL バイアルに、AAm (100 当量、4.0 mmol、0.28 g) と BMDO (100 当量、4.0 mmol、0.65 g) の混合物 (合計モル = 8) ｍｍｏｌ）、ＰＯＥＧＭＡ２３マクロ−ＣＴＡ（１当量、０．０４ｍｍｏｌ、０．６４ｇ）およびＡＩＢＮ（０．６当量、０．０２４ｍｍｏｌ、３．９ｍｇ）を無水ＤＭＳＯ（１０ｍＬ）に溶解した。 溶液を乾燥アルゴンでバブリングして、室温で 15 分間溶存酸素を除去し、次に 70 °C に予熱した油浴に 16 時間浸漬しました。 次いで、溶液を空気下で急速に冷却した。 次に、P0 ～ P4 の合成について上記したのと同様の手順を使用して、コポリマーを冷 THF 中で 3 回沈殿させました。 次いで、得られたＰＯＥＧＭＡ－ｂＰ（ＡＡｍ－ｃｏ－ＢＭＤＯ）を高真空下で重量が一定になるまで乾燥させた。 P22 の合成には、いくつかの変更を加えた同じ手順に従いました。POEGMA (Mn、exp = 3200 g mol−1、Đ = 1.33) をマクロ RAFT 剤として使用して、AAm と BMDO (fBMDO、0 = 0.55) を重合させました。 POEGMA-bP(AAm-co-BMDO) ジブロックコポリマーが得られます (P22、補足表 5)。 ゴム隔膜と磁気撹拌子を備えた 40 mL バイアルに、AAm (90 当量、3.6 mmol、0.256 g) と BMDO (110 当量、4.4 mmol、0.714 g) の混合物 (合計モル = 8) ｍｍｏｌ）、ＰＯＥＧＭＡマクロ−ＣＴＡ（１当量、０．０４ｍｍｏｌ、０．１２８ｇ）およびＡＩＢＮ（０．６当量、０．０２４ｍｍｏｌ、３．９ｍｇ）を無水ＤＭＳＯ（１０ｍＬ）に溶解した。 溶液を乾燥アルゴンでバブリングして、室温で 15 分間溶存酸素を除去し、次に 70 °C に予熱した油浴に 16 時間浸漬しました。 次いで、溶液を空気下で急速に冷却した。 次いで、コポリマーを冷ジエチルエーテル中で３回沈殿させ、次いで一定重量になるまで高真空下で乾燥させた。

P(AAm-co-BMDO) マクロ CTA (fBMDO,0 = 0.5) の典型的な合成は次のように行われました: ゴム隔壁と磁気撹拌子を取り付けた 40 mL バイアル中で、AAm (100%) の混合物当量、4.0 mmol、0.28 g）およびBMDO（100当量、4.0 mmol、0.65 g）（合計モル = 8 mmol）、CDSPA（1当量、0.04 mmol、16.1 mg）およびAIBN（0.6当量、0.024 ｍｍｏｌ、３．９ｍｇ）を無水ＤＭＳＯ（１０ｍＬ）に溶解した。 溶液を乾燥アルゴンでバブリングして、室温で 15 分間溶存酸素を除去し、次に 70 °C に予熱した油浴に 8 時間浸漬しました。 次いで、溶液を空気下で急速に冷却した。 次に、P0 ～ P4 の合成について上記したのと同様の手順を使用して、コポリマーを冷 THF 中で 3 回沈殿させました。 得られた P(AAm-co-BMDO) マクロ CTA (Mn、exp = 4800 g mol−1、Đ = 1.5、FBMDO = 0.069) を次に高真空下で一定の重量になるまで乾燥させました。

P(AAm-co-BMDO) (Mn、exp = 4800 g mol−1、Đ = 1.5、FBMDO = 0.069) をマクロ RAFT 剤として使用して OEGMA を重合させ、P(AAm-co-BMDO)-b を生成しました。 -POEGMA ジブロックコポリマー (P21、補足表 4)。 ゴム隔壁と磁気撹拌子を備えた 40 mL バイアルに、OEGMA (40 eq.、250 μmol、75 mg)、P(AAm-co-BMDO) マクロ-CTA (1 eq.、6.25) の混合物を入れます。 μmol、26 mg）およびAIBN（0.6当量、3.7μmol、0.6 mg）を無水DMSO（4.5 mL）に溶解しました。 溶液を乾燥アルゴンでバブリングして、室温で 15 分間溶存酸素を除去し、次に 70 °C に予熱した油浴に 5 時間浸漬しました。 次いで、溶液を空気下で急速に冷却した。 次に、P0 ～ P4 の合成について上記したのと同様の手順を使用して、コポリマーを冷 THF 中で 3 回沈殿させました。 次いで、得られたＰ（ＡＡｍ－ｃｏ－ＢＭＤＯ）－ｂ－ＰＯＥＧＭＡを高真空下で重量が一定になるまで乾燥させた。

マグネチックスターラーを備えた２０ｍＬバイアル中で、５０ｍｇの所望のコポリマーを３０℃で２．５ｍＬの脱イオン水に溶解／分散させた。 超音波処理および完全な可溶化/分散の後、2.5 mL の脱イオン水中の水酸化カリウム溶液 (5 wt.%) を添加した。 次いで、混合物を室温で１時間撹拌し、その時点で溶液は完全に透明になった。 次いで、ＨＣｌ水溶液（１ｍ）を加えて溶液をクエンチした。 次いで、得られた溶液を一晩凍結乾燥して、白色粉末を得た。 次いで、分解生成物をＳＥＣクロマトグラフィーによって分析した。

7 mL バイアル中で、20 mg の所望のコポリマーを 2 mL の PBS (pH 7.4) または脱イオン水に溶解/分散させ、溶液を 150 rpm に設定されサーモスタット付きのオービタルシェーカーオーブン (IKA KS4000i コントロール) 内で機械的に撹拌しました。 37℃で。 特定の時間間隔 (つまり、1、3、および 7 日) で、0.5 mL のサンプルを採取し、凍結乾燥しました。 次に、分解生成物を SEC で分析しました。

7 mL バイアル中で、20 mg の所望のコポリマーを、カンジダ アンタルティカ由来の固定化リパーゼ (100 U mL-1) を含む 2 mL の PBS (pH 7.4) に溶解/分散し、溶液をオービタルシェーカーオーブン ( IKA KS4000i コントロール) を 150 rpm に設定し、サーモスタットを 37 °C に設定しました。 特定の時間間隔 (つまり、1、3、および 7 日) で 0.5 mL のサンプルを採取し、濾過して酵素を除去し、凍結乾燥しました。 次に、分解生成物を SEC で分析しました。

POEGMA-bP(AAm-co-BMDO) ナノ粒子 (1.67 mg mL-1) は、次のようにナノ沈殿によって調製されました。 POEGMA-bP(AAm-co-BMDO) ジブロックコポリマーを、まず非滅菌の親水性 0.22 μm ポリエーテルスルホン (PES) フィルター (10 mg mL-1) で 25 °C (T > UCST) で事前ろ過した脱イオン水に溶解しました。 次に、コポリマー溶液 1.0 mL を、0.1 wt.% Pluronic F68 を含む非滅菌の親水性 0.22 μm PES フィルターで事前濾過した 5 mL の脱イオン水で予め満たされた 20 mL ガラスバイアルに、5 ℃で一定の撹拌 (500 rpm) 下で滴下注入しました。 ℃ (T < UCST)。

HUVEC、マウス胎児線維芽細胞 (NIH/3T3)、およびマウスマクロファージ単球細胞 (J774.A1) は、American Type Culture Collection (ATCC) から購入し、推奨どおりに維持しました。 ウシ胎児血清 (FBS) は Gibco から購入し、ペニシリン - ストレプトマイシン安定化溶液、ダルベッコ改変イーグル培地 (DMEM) および RPMI-1640 培地は Sigma-Aldrich から購入し、そのまま使用しました。 J774.A1 細胞は、10% FBS、ペニシリン (50 U mL-1)、およびストレプトマイシン (50 U mL-1) を補充した Roswell Park Memorial Institute 培地 (RPMI) 1640 で増殖させました。 NIH/3T3 および HUVEC 細胞は、10% FBS、ペニシリン (50 U mL-1) およびストレプトマイシン (50 U mL-1) を補充した高グルコース DMEM 中で増殖させました。 細胞は、37 °C、5% CO2 の湿潤雰囲気中に維持されました。

MTT は Sigma-Aldrich から購入し、受け取ったまま使用しました。 乾燥したコポリマー (P9 ～ P14 および P17) を秤量し、10 mL の滅菌フラコンチューブ中で所望の濃度になるように適切な媒体で可溶化しました。 サンプル P9 ～ P14 は 37 °C のウォーターバスで少なくとも 10 分間直接温めましたが、サンプル P17 のウォーターバス温度は 50 °C に調整されました。 次に、可溶化したサンプルを使用前に滅菌フィルター (0.22 μm、Minisart®) で濾過しました。 96 ウェルマイクロタイタープレート (TPP、スイス) に細胞を播種しました (HUVEC: 2 × 104 細胞 mL-1、NIH/3T3: 4 × 104 細胞 mL-1、J774.A1: 2 × 104 細胞 mL-1) 100 μL の増殖培地に溶解し、インキュベーター (37 °C、5% CO2) で 24 時間プレインキュベートしました。 適切に希釈した後、細胞培養培地中のコポリマー溶液 100 μL (0.01 および 0.1 mg mL-1) を細胞に添加し、72 時間インキュベートしました。 MTT 溶液 (5 mg mL-1) を PBS で調製し、滅菌フィルター (0.2 μm) で濾過しました。 インキュベーション期間の終わりに、20 μL の MTT 溶液を各ウェルに添加しました。 インキュベーション後(HUVECおよびJ774.A1細胞の場合は1時間、NIH/3T3細胞の場合は1.5時間)、培地を除去し、次いで200μLのDMSOを各ウェルに添加してホルマザン結晶を溶解した。 次いで、吸光度をマイクロプレートリーダー(LAB Systems Original Multiscan MS)により570nmで測定した。 細胞生存率は、処理細胞と未処理対照細胞間の吸光度比として計算されました。 すべての実験は 3 回実行して平均値と SD を決定しました。

細胞を100μLの増殖培地に播種し、96ウェルマイクロタイタープレートのインキュベーター(37℃、5%CO2)内で24時間プレインキュベートしました。 細胞生存率アッセイセクションと同じ手順をコポリマーに適用しました。 濃度を調整した細胞培養培地中のコポリマー溶液100μL(0.01および0.1mg mL-1)を細胞上に添加した。 37 °C を提供する XL インキュベーター、電荷結合素子 (CCD) CoolSnap-HQ2 カメラ (ピクセル サイズ 6.45 μm、測光) を備えた AxioObserver Z1 (Carl Zeiss、ドイツ) 倒立顕微鏡を使用して、72 時間のインキュベーション後に細胞の形態を直接観察しました。 、ツーソン、米国）および明視野モードを使用する Achroplan 4x/0.10 NA 乾式対物レンズ（TL ハロゲン ランプ）。 12 ビットの数値イメージは、Zen 2.6 ソフトウェア (ブルー エディション) を使用して作成されました。

研究デザインの詳細については、この記事にリンクされている Nature Research レポートの概要をご覧ください。

この研究中に生成および分析されたすべてのデータは、この記事とその補足情報に含まれており、要求に応じて責任著者からも入手できます。 ソースデータはこの文書で提供されます。

ニコラス、J.ら。 ニトロキシド媒介重合。 プログレ。 ポリム。 科学。 38、63–235 (2013)。

記事 CAS Google Scholar

Perrier, S. 50 周年記念の展望: RAFT 重合—ユーザーガイド。 高分子 50、7433–7447 (2017)。

記事 ADS CAS Google Scholar

Matyjaszewski, K. & Tsarevsky, NV 原子移動ラジカル重合による高分子工学。 混雑する。 化学。 社会 136、6513–6533 (2014)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Delplace, V. & Nicolas, J. 生物医学用途向けの分解性ビニルポリマー。 ナット。 化学。 7、771–784 (2015)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Tardy, A.、Nicolas, J.、Gigmes, D.、Lefay, C. & Guillaneuf, Y. ラジカル開環重合: 範囲、制限、および (生) 分解性材料への応用。 化学。 改訂 117、1319–1406 (2017)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Agarwal, S. 化学、分解性ポリエステルの合成における環状ケテン アセタールのラジカル開環重合の可能性と限界。 ポリム。 化学。 1、953–964 (2010)。

記事 CAS Google Scholar

ジャクソン、AW 環状ケテン アセタールの可逆的失活ラジカル重合。 ポリム。 化学。 11、3525–3545 (2020)。

記事 CAS Google Scholar

Pesenti, T. & Nicolas, J. 高分子科学の 100 周年記念の観点: ラジカル開環重合 (rROP) による分解性ポリマー: 最新の進歩、新たな方向性、および進行中の課題。 ACS マクロレット。 9、1812–1835 (2020)。

記事 CAS Google Scholar

Ganda, S.、Jiang, Y.、Thomas, DS、Eliezar, J. & Stenzel, MH RAFT 制御ラジカル開環重合によって得られる生分解性糖ポリマーミセル。 高分子 49、4136–4146 (2016)。

記事 ADS CAS Google Scholar

Jin, Q.、Maji, S. & Agarwal, S. 新規両親媒性、生分解性、生体適合性、架橋性コポリマー: 合成、特性評価、および薬物送達への応用。 ポリム。 化学。 3、2785–2793 (2012)。

記事 CAS Google Scholar

Guégain, E.、Tran, J.、Deguettes, Q.、Nicolas, J. 薬剤によって開始されるラジカル開環共重合により活性を調整できる分解性ポリマー プロドラッグ。 化学。 科学。 9、8291–8306 (2018)。

論文 PubMed PubMed Central Google Scholar

Xie, Q.、Ma, C.、Zhang, G. & Bressy, C. ポリ（エステル）-ポリ（シリルメタクリレート）コポリマー：合成と加水分解反応速度論。 ポリム。 化学。 9、1448–1454 (2018)。

記事 CAS Google Scholar

Xie, Q.、Xie, Q.、Pan, J.、Ma, C. & Zhang, G. 抗生物汚染のための加水分解誘発双性イオンを含む生分解性ポリマー。 ACS アプリケーション。 メーター。 インターフェイス 10、11213 ～ 11220 (2018)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Xie, Q.、Zhou, X.、Ma, C. & Zhang, G. 防汚コーティング用の自己架橋分解性ポリマー。 工業工学化学。 解像度 56、5318–5324 (2017)。

記事 CAS Google Scholar

Carter, MCD、Jennings, J.、Appadoo, V. & Lynn, DM 主鎖分解性アズラクトン官能化ポリマーの合成と特性評価。 高分子 49、5514–5526 (2016)。

記事 ADS CAS Google Scholar

Undin, J.、Illanes, T.、Finne-Wistorm, A.、Albertsson, A.-C. ラジカル開環重合により機能性ビニルポリマーに分解性結合をランダムに導入し、軟組織工学向けに調整。 ポリム。 化学。 3、1260–1266 (2012)。

記事 CAS Google Scholar

ヘディル、GG et al. ポリ(オリゴ(エチレングリコール)酢酸ビニル): 熱応答性および生体適合性のある多用途のクラス。 ポリム。 アンジュー。 化学、国際。 エド。 56、9178–9182 (2017)。

記事 CAS Google Scholar

遅刻、A. et al。 機能性ポリエステルを設計するための多用途プラットフォームとしてのビニルエーテルと環状ケテンアセタールのラジカル共重合。 アンジュー。 化学、国際。 エド。 56、16515–16520 (2017)。

記事 CAS Google Scholar

ウンディン、J.、フィン-ウィストランド、A.、アルバートソン、A.-C. アモルファスおよび機能性ポリ（アクリル酸エステル）ベースの材料の分解特性と生体適合性を調整できます。 生体高分子 15、2800–2807 (2014)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Guégain, E.、Michel, J.-P.、Boissenot, T. & Nicolas, J. ニトロキシド媒介ラジカル開環重合によって調製されたコポリマーの調整可能な分解と従来のポリエステルとの点ごとの比較。 高分子 51、724–736 (2018)。

記事 ADS CAS Google Scholar

トラン、J.ら。 環状ケテンアセタールとビニルエーテルの間のラジカル開環共重合から得られる分解性コポリマーナノ粒子。 生体高分子 20、305–317 (2019)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Lutz, J.-F.、Andrieu, J.、Üzgün, S.、Rudolph, C. & Agarwal, S. 生体適合性、熱応答性、生分解性: オールインワンの生体関連ポリマーの簡単な調製。 高分子 40、8540–8543 (2007)。

記事 ADS CAS Google Scholar

Guégain, E.、Zhu, C.、Giovanardi, E. & Nicolas, J. ラジカル開環共重合誘導自己集合 (rROPISA)。 高分子 52、3612–3624 (2019)。

記事 ADS CAS Google Scholar

Wais, U.、Chennamaneni, LR、Thoniyot, P.、Zhang, H. & Jackson, AW pH 応答性の超分岐コアと熱応答性のポリエチレングリコールベースのコロナで構成される主鎖分解性星型ポリマー。 ポリム。 化学。 9、4824–4839 (2018)。

記事 CAS Google Scholar

Turturicà、G. et al. ポリ(N-イソプロピルアクリルアミド-co-5,6-ベンゾ-2-メチレン-1,3-ジオキセパン) (A) とポリ(エチレングリコール) (B) の ABA トリブロックコポリマー: 合成、水溶液中での熱ゲル化および分解特性。 コロイドポリマー。 科学。 294、743–753 (2016)。

記事 CAS Google Scholar

Bordat, A.、Boissenot, T.、Nicolas, J. & Tsapis, N. 生物医学用途のための熱応答性ポリマー ナノキャリア。 上級医薬品の配送。 改訂 138、167–192 (2019)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

松本 S.、金沢 A.、金岡 S.、青島 S. 精密に配置された分解性ユニットを備えた二重刺激応答性共重合体: オキシエチレン含有ビニル エーテルと共役アルデヒドの制御された交互共重合による合成。 ポリム。 化学。 10、4134–4141 (2019)。

記事 CAS Google Scholar

水谷 M.、佐藤 K.、上垣戸 M. 同時連鎖および段階成長ラジカル重合による調整可能な感熱性を備えた分解性ポリ (N-イソプロピルアクリルアミド)。 高分子 44、2382–2386 (2011)。

記事 ADS CAS Google Scholar

小松 S.、麻生 T.-A.、石原 R.、菊地 A. 生体材料としての分解性熱応答性ポリマーの容易な調製: ラジカル重合によって調製された熱応答性ポリマーは水溶性オリゴマーに分解します。 ポリマー 130、68–73 (2017)。

記事 CAS Google Scholar

Phillips, DJ & Gibson, MI 酸化還元応答性 LCST 挙動を示す分解性熱応答性ポリマー。 化学。 共通。 48、1054–1056 (2012)。

記事 CAS Google Scholar

Siegwart, DJ、Bencherif, SA、Srinivasan, A.、Hollinger, JO & Matyjaszewski, K. 分解性ポリ(N-イソプロピルアクリルアミド-co-5,6-ベンゾ-2-メチレン)の合成、特性評価、およびインビトロ細胞培養生存率-1,3-ジオキセパン) ベースのポリマーおよび架橋ゲル。 Ｊ．Ｂｉｏｍｅｄ． メーター。 解像度パート A 87A、345–358 (2008)。

記事 CAS Google Scholar

Ren, L. & Agarwal, S. ポリ[(N-イソプロピルアクリルアミド)-コエステル]の合成、特性評価、および特性評価。 マクロモル。 化学。 物理学。 208、245–253 (2007)。

Ketsomboon, T.、Agarwal, S. & Chirachanchai, S. 水溶性ポリアクリルアミドとポリカプロラクトン様ポリエステルの組み合わせによる UCST タイプのコポリマー。 マクロモル。 急速なコミュニケーション。 41、2000243 (2020)。

記事 CAS Google Scholar

ニューメキシコ州ビンガムら。 チオエステル官能性ポリアクリルアミド: 急速な選択的主鎖分解により、水性下限臨界溶液温度/上限臨界溶液温度に基づいて溶解度スイッチが引き起こされます。 温度 ACS アプリケーション。 ポリム。 メーター。 2、3440–3449 (2020)。

記事 CAS Google Scholar

Pineda-Contreras, BA、Liu, F. & Agarwal, S. 水中での UCST タイプの転移における高分子鎖の組成均一性の重要性: 制御されたラジカル重合と従来のラジカル重合。 Ｊ．Ｐｏｌｙｍ． 科学。 パート A: ポリマー。 化学。 52、1878–1884 (2014)。

記事 ADS CAS Google Scholar

Seuring, J. & Agarwal, S. 普遍的でコスト効率の高いアプローチの最初の例: 水および電解質溶液中で調整可能な上限臨界溶液温度を持つポリマー。 高分子 45、3910–3918 (2012)。

記事 ADS CAS Google Scholar

Delplace、V. et al. それらすべてを支配する環: 環状ケテン アセタール コモノマーは、メタクリレートのニトロキシド媒介重合を制御し、調整可能な分解性を与えます。 化学。 共通。 51、12847–12850 (2015)。

記事 CAS Google Scholar

Zhu, C. & Nicolas, J. 有機媒体中での開環共重合誘導自己集合による部位特異的分解性を備えたナノ粒子に向けて。 ポリム。 化学。 12、594–607 (2021)。

記事 CAS Google Scholar

Levitt, M. & Pertz, MF 芳香環は水素結合受容体として機能します。 Ｊ．Ｍｏｌ． バイオル。 201、751–754 (1988)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Tidwell, PW & Mortimer, GA 共重合反応性比を決定する科学。 Ｊ．Ｍａｃｒｏｍｏｌ． 科学。 ポリム。 Rev. 4、281–312 (1970)。

記事 CAS Google Scholar

Tidwell, PW & Mortimer, GA 共重合反応性比を計算する改良された方法。 Ｊ．Ｐｏｌｙｍ． 科学。 パート A: パップ将軍。 3、369–387 (1965)。

CAS Google スカラー

レナ、J.-B. & Van Herk, AM 生分解性連鎖成長ポリマーおよびポリマー粒子に向けて: 適切な誤差分析による非線形回帰を使用した、ビニルモノマーと環状ケテンアセタールの共重合における反応性比の再評価。 工業工学化学。 解像度 58、20923–20931 (2019)。

記事 CAS Google Scholar

ボルダット、A.ら。 温熱療法に使用される UCST ジブロック共重合体ナノ粒子の熱応答性に対する高分子工学、薬物のカプセル化および希釈の重要な役割。 ユーロ。 Ｊ．Ｐｈａｒｍ． バイオ医薬品。 142、281–290 (2019)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Zhang, H.、Tong, X. & Zhao, Y. 生理学的媒体における非荷電 UCST ブロック共重合体ミセルの多様な熱応答挙動。 ラングミュア 30、11433–11441 (2014)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

クーテン、TGV 他細胞毒性から in vitro での生体適合性試験まで: 細胞接着分子の発現は、新しいパラメータのセットを定義します。 J. メーター。 科学: メーター。 医学。 8、835–841 (1997)。

Google スカラー

カークパトリック、CJ 他生体材料研究のツールとしての内皮細胞培養。 J. メーター。 科学: メーター。 医学。 10、589–594 (1999)。

CAS Google スカラー

Liu, S.、ビリンガム、ノースカロライナ州およびアームズ、SP 統合失調症の水溶性ジブロックコポリマー。 アンジュー。 化学。 内部。 エド。 40、2328–2331 (2001)。

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">記事 CAS Google Scholar

Weaver、JVM、Armes、SP、Bütün V。明確に定義された熱応答性統合失調症ジブロックコポリマーの合成および水溶液特性。 化学。 共通。 2122 ～ 2123 (2002)。

シオン、B.ら。 ポリアクリルアミドの分解と環境システムにおけるその影響。 npj きれい。 水 1、17 (2018)。

記事 CAS Google Scholar

Tran, J.、Guegain, E.、Ibrahim, N.、Harrisson, S. & Nicolas, J. の NMP を制御するための環状ケテン アセタール、2-メチレン-4-フェニル-1,3-ジオキソランの効率的な合成メタクリル酸メチルを使用し、調整可能な分解性を与えます。 ポリム。 化学。 7、4427–4435 (2016)。

記事 CAS Google Scholar

リファレンスをダウンロードする

このプロジェクトは、欧州連合の Horizo​​n 2020 研究およびイノベーション プログラム (助成契約番号 771829) に基づいて欧州研究評議会 (ERC) から資金提供を受けています。 中国奨学会（CSC）の博士課程に感謝します。 CZ のフェローシップ (2017 ～ 2021 年) CNRS とパリ サクレー大学からも資金援助が認められています。 著者らは、TEM における技術支援について、Claire Boulogne と Cynthia Gillet (I2BC、Gif-sur-Yvette、フランス) に感謝します。

パリ サクレー大学、CNRS、Institut Galien Paris-Saclay、92296、シャトネ マラブリー、フランス

アマウリー・ボッション、チェン・ジュー、レア・ゲラシモフ、ジュリー・ムージャン、ジュリアン・ニコラ

PubMed Google Scholar でこの著者を検索することもできます

PubMed Google Scholar でこの著者を検索することもできます

PubMed Google Scholar でこの著者を検索することもできます

PubMed Google Scholar でこの著者を検索することもできます

PubMed Google Scholar でこの著者を検索することもできます

JN が研究を考案し、設計しました。 JN、AB、CZ、LG が実験を設計しました。 AB、CZ、LG、および JM が実験を実行し、データを分析しました。 JN と AB が論文を書きました。 著者全員が結果について議論し、論文を編集しました。

ジュリアン・ニコラスへの手紙。

著者は競合する利害関係がないことを宣言します

Nature Communications は、この研究の査読に貢献してくれた匿名の査読者に感謝します。

発行者注記 Springer Nature は、発行された地図および所属機関の管轄権の主張に関して中立を保っています。

オープン アクセス この記事はクリエイティブ コモンズ表示 4.0 国際ライセンスに基づいてライセンスされており、元の著者と情報源に適切なクレジットを表示する限り、あらゆる媒体または形式での使用、共有、翻案、配布、複製が許可されます。クリエイティブ コモンズ ライセンスへのリンクを提供し、変更が加えられたかどうかを示します。 この記事内の画像またはその他のサードパーティ素材は、素材のクレジットラインに別段の記載がない限り、記事のクリエイティブ コモンズ ライセンスに含まれています。 素材が記事のクリエイティブ コモンズ ライセンスに含まれておらず、意図した使用が法的規制で許可されていない場合、または許可されている使用を超えている場合は、著作権所有者から直接許可を得る必要があります。 このライセンスのコピーを表示するには、http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ にアクセスしてください。

転載と許可

Bossion、A.、Zhu、C.、Guerassimoff、L. 他。 脂肪族ポリエステルより加水分解が速く、上限臨界溶液温度が調整可能なビニルコポリマー。 Nat Commun 13、2873 (2022)。 https://doi.org/10.1038/s41467-022-30220-y

引用をダウンロード

受信日: 2021 年 12 月 13 日

受理日: 2022 年 4 月 19 日

公開日: 2022 年 5 月 24 日

DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-022-30220-y

次のリンクを共有すると、誰でもこのコンテンツを読むことができます。

申し訳ございませんが、現在この記事の共有リンクは利用できません。

Springer Nature SharedIt コンテンツ共有イニシアチブによって提供

コメントを送信すると、利用規約とコミュニティ ガイドラインに従うことに同意したことになります。 虐待的なもの、または当社の規約やガイドラインに準拠していないものを見つけた場合は、不適切としてフラグを立ててください。