ブロックコポリマーは、過去数年で重要な材料として浮上し、物理学者、化学者、生物学者、化学技術者の世界的な関心を引き起こし、医学、建築、化学分野で広く使用されている多相系の必須クラスを構成します。業界。 ブロックコポリマーは、一端で共有結合した化学的に異なるホモポリマーで構成されており、ブロックコポリマーの各ポリマーはブロックと呼ぶことができます。ブロックコポリマーの最も興味深い特性の 1 つは、自己集合して規則正しいミクロドメイン構造を形成する能力です 6。

両親媒性ブロックコポリマーは、通常、線状(ジブロック、トリブロック、およびマルチブロック)、環状、およびミクトアームである。構成ブロックの化学的性質、その組成、および総分子量は、さまざまな溶液挙動と優れた特性を示します [11]。

ブロックコポリマーの現在の進歩は、新しい優れた重合技術の開発と強く関連しています。ブロックコポリマーは通常、(a) 逐次制御重合またはリビング重合、(b) 単純なカップリング反応、(c) 2 つの異なる開始フラグメントの二重開始剤の使用、および (d) 官能性切り替えを含むマクロ開始剤の使用によって得ることができます。特定の望ましい構造を持つコポリマーは、単一の重合技術だけでは合成できない場合があることを指摘することは注目に値します。このような場合、さまざまな合成技術とグループ切り替え機能の組み合わせが実現可能な戦略となります。

PEG は親水性の非イオン性ポリエーテルで、優れた生体適合性を示すことが証明されており、FDA によって内服用に承認されています。PEG は、弱い水素結合酸であるヒドロキシル末端基と、主鎖に弱塩基性のエーテル結合を持つ中性ポリマーです。 PEG分子は、共有結合、調製中の混合、表面吸着などのさまざまな経路を介して薬物送達ビヒクルに追加できます。 他の分子またはポリマーに結合するために、いずれかの末端基を修飾できます。 PEG は元々、血中のタンパク質の半減期を延長し、免疫原性を低下させ、タンパク質分解からタンパク質を保護することを目的として医薬品分野に導入されましたが、次の理由により ブロック コポリマーの開発に広く選択されています。その親水性、直線性、鎖の柔軟性、電荷の欠如、および狭い分子量分布での幅広い分子量での利用可能性。

生分解性ポリマーは、体内に蓄積せず環境に害を及ぼさないため「グリーン」とみなされており、容易に代謝され排泄されるため、生物医学または薬物送達の分野で魅力的な用途を示しています。体。生分解性材料は、薬物、ペプチド、タンパク質の部位特異的標的化に限定されず、医療機器や創傷包帯においてもますます重要になっています。これらの要件を満たすために、生分解性ブロックコポリマーは、構成するブロックの比率を変更したり、所望の特性の新しいブロックを追加したりすることによって、両親媒性の挙動、物理的、機械的特性を変更できるため、有望な生体材料として研究されてきました[38]。

ブロックコポリマーは、臨界ミセル濃度（CMC）以下ではユニマーとして存在し、CMC以上ではポリマーミセルとしてコアシェル型高分子集合体を形成します。 これらの結果として形成される高分子ミセルは、それぞれのユニマーと平衡状態にあります。このようなポリマーの水中でのミセル化は、界面活性剤の自己集合に似ています。 ポリマーミセルは、外殻がオプソニン化を最小限に抑え、内核が薬物輸送の前提条件である薬物の可溶化に対処する、広範囲に研究された送達プラットフォームの中に存在します。疎水性薬剤の水溶解度が低いと、ハイスループット スクリーニングの成功率が制限されます。これは、特に高分子量、融点、親油性を備えた承認された分子の数が増えていることを考慮すると、科学者の製剤化に課題をもたらしています。脂質ベースの製剤における可溶化の従来のアプローチでは、吸収前に生体内で薬物が急速に沈殿するという問題があります。対照的に、ミセルは優れた熱力学的安定性と生体適合性を示します [42]。

最近、内部コアの疎水性薬物負荷能力と独特の生体内配置特性により、薬物送達分野におけるナノキャリアシステムとしてのブロック共重合体ミセルの応用に対する研究の関心が高まっている。これらのブロックコポリマーミセルは、(1) 容易な調製、(2) 低い臨界ミセル濃度 (CMC) によるコロイドの安定性、(3) 狭いサイズ分布によるサイズ調整可能、(4) 保護機能など、効果的なドラッグデリバリーシステムとして多くの利点を提供します。薬物の不活性化の可能性を防ぎ、循環中および細胞内輸送中にその活性を維持する、(5) 薬物動態の改善、および (6) 化学修飾を必要としない薬物の高い物理的負荷効率。

ポリエチレングリコール (PEG)、ポリ乳酸 (PLA)、ポリカプロラクトン (PCL) およびそれらのブロック共重合体などのいくつかの生分解性プラスチックポリマーは、生物医学用途向けに開発されました。近年の研究の焦点として、ポリエチレングリコール-ポリ乳酸（PEG-PLA）ブロックコポリマーとその末端基誘導体ナノ粒子は、疎水性薬物の薬物装填を強化し、バースト効果を軽減し、食細胞による飲み込みを回避し、循環を増加させることができます。薬物の血中滞留時間を短縮し、生物学的利用能を向上させます。

従来の化学療法には腫瘍に対する特異的な標的化能力が欠けており、その結果、健康な細胞への薬物曝露や薬物耐性が生じるケースがいくつか発生しています。また、抗がん剤の水溶解度が低いことも、薬剤設計の制約要因となっています。ブロックコポリマーは、その自己集合特性と高い薬物充填効率により、この問題を回避できます。調整可能な物理化学的特性とさらなる機能化は、製剤開発にとって非常に有望な賦形剤として役立ちます。ブロック共重合体ミセルは、透過性と保持効果の向上により、標的部位内で受動的に分布および保持されます。健康な細胞への曝露や損傷を最小限に抑えながら、巨大分子や微粒子の輸送と局在化を促進します。。したがって、これらのナノ凝集体は、熱力学的に安定しており、生体適合性があり、毒性が低いため、幅広い注目を集めており、ドラッグデリバリーや標的療法において大きな楽観的な見方がなされています。それでも、血管構造が不均一であるため、薬物の分布は不均一です。ただし、この分布は、官能基化担体と標的細胞との選択的かつ高親和性の相互作用を可能にするポリマー主鎖の化学修飾を通じて、より特異的にすることができる [68] 。

ブロック共重合体ミセルは、親油性薬物をその疎水性微環境コアに閉じ込め、その溶解性と生物学的利用能を高めます。それらの自己集合は、親水性ブロックと疎水性ブロックの間の水溶解度の違いによって引き起こされます。温度が上昇するにつれて、会合数は徐々に増加し、それによって異方性ミセル成長または構造転移が推測されます。研究では、薬物のカプセル化と安定化を強化するために、通常、親水性と親油性のバランス値が異なる2つのブロックコポリマーを組み合わせる混合ミセルアプローチも示されています。

要約すると、bロックコポリマーベースの薬物送達システムは、治療用分子の効率を改善し、その有害な副作用を最小限に抑えるための大きな可能性を秘めています。また、それらの自己集合挙動は、医療、生命、バイオテクノロジー、環境の分野において非常に重要であり、予期せぬ応用をもたらすであろう[78]。

参考文献

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2． Raval, N.、Kalyane, D.、Maheshwari, R.、Tekade, R. K. ドラッグデリバリーと治療におけるコポリマーとブロックコポリマー。ドラッグデリバリーの基本、2019、173–201。 10.1016/B978-0-12-817909-3.00005-4

3. Giram、P.S.、Wang、J.T.-W.、Walters、A.A.、Rade、P.P.、Akhtar、M.、Han、S.、Al-Jamal、K.T. メトキシ-ポリ(エチレングリコール)-ブロック-ポリ(l)のグリーン合成インビボで結腸癌にイリノテカンを送達するための生体適合性開始剤として亜鉛プロリンを使用する、ラクチド-コ-グリコリド）コポリマー。生体材料科学。 2020。 10.1039/d0bm01421d