PEG branched polymer for functionalization of nanomaterials with ultralong blood circulation.
PEG branched polymer for functionalization of nanomaterials with ultralong blood circulation.
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DOI：
10.1021/ja809086q
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发表时间：
2009-04-08
影响因子：
15
通讯作者：
Dai H
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Prencipe G;Tabakman SM;Welsher K;Liu Z;Goodwin AP;Zhang L;Henry J;Dai H
近年来，纳米材料在生物和医学领域的应用受到了人们的广泛关注。在这里，我们报道了几种新型的聚乙二醇接枝聚合物的合成，用于各种纳米材料的功能化，包括碳纳米管、金纳米颗粒(NPs)和金纳米棒(NRs)，这些材料具有高的水溶解性和稳定性。我们合成了基于聚(γ-谷氨酸)(PMHC18)和聚(马来酸酐-丙二烯-1-十八烯)(γ)的不同表面活性聚合物。我们利用γ聚乙醇酸中丰富的游离酸基团来附着具有亲脂性的物种，如芘或磷脂，这些物种通过强健的物理吸附作用与纳米材料结合。此外，PMHC18PGA上剩余的羧酸或γ的胺反应性酸酐然后被聚乙二醇化，提供扩展的亲水基团，得到聚合物两亲。我们发现，由聚合物功能化的单壁碳纳米管(SWNTs)、Au纳米管和NRS在不同pH值的水溶液中、在高温下以及在血清中都表现出高度的稳定性。此外，聚合物包被的单壁碳纳米管在静脉注射到小鼠体内后表现出显著的长血液循环(t1/2=22.1h)，远远超过了先前5.4h的纪录。超长的血液循环时间表明纳米材料在小鼠的网状内皮系统(RES)中的清除大大延迟，这是纳米材料在体内应用的一个非常理想的特性，包括成像和药物输送。
Nanomaterials have been actively pursued for biological and medical applications in recent years. Here, we report the synthesis of several new poly(ethylene glycol) grafted branched polymers for functionalization of various nanomaterials including carbon nanotubes, gold nanoparticles (NPs), and gold nanorods (NRs), affording high aqueous solubility and stability for these materials. We synthesize different surfactant polymers based upon poly(γ-glutamic acid) (γPGA) and poly(maleic anhydride-alt-1-octadecene) (PMHC18). We use the abundant free carboxylic acid groups of γPGA for attaching lipophilic species such as pyrene or phospholipid, which bind to nanomaterials via robust physisorption. Additionally, the remaining carboxylic acids on γPGA or the amine-reactive anhydrides of PMHC18 are then PEGylated, providing extended hydrophilic groups, affording polymeric amphiphiles. We show that single-walled carbon nanotubes (SWNTs), Au NPs, and NRs functionalized by the polymers exhibit high stability in aqueous solutions at different pH values, at elevated temperatures, and in serum. Morever, the polymer-coated SWNTs exhibit remarkably long blood circulation (t1/2 = 22.1 h) upon intravenous injection into mice, far exceeding the previous record of 5.4 h. The ultralong blood circulation time suggests greatly delayed clearance of nanomaterials by the reticuloendothelial system (RES) of mice, a highly desired property for in vivo applications of nanomaterials, including imaging and drug delivery.
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