超支化聚合物在生物醫學材料中應用研究進展

王懿明，黎水娟，王運楠，楊巖，李宗育，戴詠川，雷良才，李海英

(遼寧石油化工大學石油化工學院，遼寧撫順 113001)

具有良好的生物降解和生物相容性能的超支化聚合物(HBPs)，在生物醫學領域有著潛在的應用價值，受到研究者的重視[1-4]。特有的超支化結構使得HBPs具有不易結晶、短鏈網絡和高活性端基等特性。通過控制合成、大分子自組裝等[5-6]技術，可以方便地調控HBPs的分子結構、聚集態結構，進而應用于多個不同的生物醫學領域。此外，可以通過對末端活性官能團的特異性修飾，方便且有效地設計制備新型刺激響應性材料[7]。迄今為止，HBPs在生物醫學領域的研究取得了許多突破，有望在疾病診斷、組織工程、藥物/基因傳遞、生物醫學分析和抗菌/防污等各個領域得到應用[8-11]。

1 在藥物傳遞中的應用

具有良好的生物相容性的HBPs，可以與藥物形成穩定的配合物而不改變藥物的藥理特性[12]，是一種具有很高潛在應用價值的藥物載體[13]。由于結構的可設計性，可以根據特定的治療和診斷需要，定制具有相應結構和終端功能的HBPs。

Sun 等[14]采用陽離子聚合和原子轉移自由基聚合(ATRP)技術相結合的方法成功制備了以超支化聚甘油(HPG)為核和聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(PDMAEMA)為臂的雙親水性超支化接枝共聚物(HPG-g-PDMAEMA)，并以香豆素-102 作為模型藥物，研究了超支化共聚物HPG-g-PDMAEMA的pH響應藥物釋放特性。研究結果表明，該聚合物HPG-g-PDMAEMA 可以與模型藥物形成膠束，當溶液pH值降至酸性時，膠束內的包膜藥物可以迅速釋放，但不能一次性完全釋放；當pH值再次升高時，藥物可以部分重新包被到HPG-g-PDMAEMA 膠束中。由于HPG 和PDMAEMA均具有良好的生物相容性，因此HPG-g-PDMAEMA 有望在生物醫學和生物工程領域具有潛在的應用前景。

Zhang 等[15]通過開環聚合和銅催化疊氮-炔烴環加成(CuAAC)反應合成了以超支化聚酯Boltorn H40 (H40)為核心，聚(ε-己內酯)(PCL)和聚乙二醇(PEG)為臂的兩親性星形共聚物H40-star-PCL-a-PEG。兩親性星形共聚物親疏水段之間的可酸裂解縮醛基團使其具有pH 響應性。此外，該超支化共聚物在水溶液中可以形成具有良好穩定性和獨特酸降解性的單分子膠束，這是抗癌藥物載體所需要的。該膠束對于阿霉素類模型藥物具有良好的體外釋放行為和細胞內釋放行為，在酸性環境中表現出加速藥物釋放的特征，對癌細胞(HeLa細胞)的增殖有明顯的抑制作用，有望應用于癌癥化療的細胞內藥物遞送，以提高治療的有效性。

SARAEI等[16]采用ATRP技術合成了一種新型星狀多臂共聚物聚(甲基丙烯酸二甲氨基乙酯)-b-(2-甲基丙烯酸羥乙酯)-b-(丙烯酸)(P (S-DMAEMA-b-HEMA-b-AAc))，合成路線如圖1所示，此外，通過自組裝形成共聚物納米膠束，用于藥物甲氨蝶呤(MTX)和阿霉素(DOX)的共遞送。通過動態光散射(DLS)研究了不同pH值下星形三聚體的自組裝行為，測量結果表明，pH 值為4.0，7.4 和9.0 時，P(S-DMAEMA-b-HEMA-b-AAc)膠束的平均粒徑分別為23、145.2 和268 nm。同時在不同pH 值下的Zeta 電位測量結果表明，P(S-DMAEMA-b-HEMA-b-AAc)三元共聚物具有兩性離子性質，等電點范圍在pH值為5.5～6.5之間。對于DOX和MTX均具有較高的載藥量和包封效率，對MTX的包封率為79.5%，而對DOX 的包封率則高達97.1%。體外釋放行為表明該納米載體具有pH 響應性。綜上所述，P (S-DMAEMA-b-HEMA-b-AAc)三元共聚物由于其獨特的物理化學性質，可以被認為是納米醫學應用(如藥物輸送)的潛在候選者。

圖1 P(S-DMAEMA-b-HEMA-b-AAc)的合成路線Fig. 1 Synthesis route of P(S-DMAEMA-b-HEMA-b-AAc)

Jaskula-sztul 等[17]合成了以超支化脂肪族聚酯(Boltorn?H40)為核、兩親性聚乳酸-b-聚乙二醇(PLA-PEG)嵌段共聚物為臂的超支化聚合物H40-PLA-PEG。通過自組裝制備了負載有奧曲肽(OCT)的單分子膠束(H40-PLA-PEG/OCT)，可作為胃腸道癌細胞靶向膠束，能夠有效地抑制癌細胞的生長，具有較好的腫瘤靶向輸送能力和抗腫瘤活性，且能顯著降低藥物的毒性。

由于β-環糊精(β-CD)具有與客體分子進行超分子相互作用的獨特結構，因此它是制備許多功能聚合物的常用嵌段。Wan等[18]以β-環糊精(β-CD)為前體，首先通過陰離子開環聚合(ROMBP)技術對β-CD進行超支化修飾，得到帶有羥基的β-CD-HPG，隨后將其羥基轉化為肼基，得到β-CDHPG-EBA-HH，肼基的引入可以與抗癌藥物表柔比星(EPI)形成動態腙鍵，這些動態鍵具有pH響應性，其中EPI可以在不同pH 的環境下從載體中釋放出來。因此將β-CD-HPGEBA-HH與EPI混合后，可以獲得具有優異水分散性的含藥高分子納米顆粒，載藥效率可達42.5%左右，藥物釋放呈pH依賴性。生物學實驗表明，EPI 負載的β-CD-HPG-EBA-HH復合物經人肝癌細胞HepG2內化后仍能保持其抗癌作用?；谶@種方法，以及其獨特的支化結構和β-CD包合特性，許多其他新型功能性材料也可以被制造并應用于各種生物醫學領域。

Qin等[19]以2-溴-2-甲基丙酸-4-甲?；锦?CHO-Br)、1-異氰金剛烷(AdNC)和甲基丙烯酸為原料，采用Passerini 三組分反應制得具有雙鍵、溴基和金剛烷基的單體引發劑ABMA，將ABMA 與單體甲基丙烯酸二異丙基氨基乙酯(DPA)通過ATRP 技術進行共聚，制備了具有不同支化度的pH 響應性聚甲基丙烯酸二異丙基氨基乙酯(hPDPA)超支化共聚物。研究中，通過精氨酸修飾的β-環糊精(β-CD-PArg)對超支化聚合物上金剛烷基的分子識別，獲得了具有pH 響應性的超支化聚合物-肽偶聯物hPDPA/PArg，由于肽帶有正電性質，可以通過靜電相互作用吸附透明質酸(HA)，獲得了pH 響應性聚合物-肽雜化材料hPDPA/PArg/HA。研究了不同支化度的hPDPA/PArg/HA的自組裝行為及其作為β-拉帕醌(β-Lapa)藥物載體的作用。結果表明，當pH=7.4時，兩種雜化材料h1PDPA/PArg12/HA 和h2PDPA/PArg8/HA 在磷酸鹽緩沖液中均可以自組裝形成分散較窄且納米級尺寸的囊泡，可以有效負載β-Lapa；在酸性條件下(pH=5.0)，β-Lapa可被囊泡釋放。β-Lapa的釋放導致活性氧(ROS)增加，與PArg反應生成一氧化氮(NO)，ROS與NO之間的反應產生強細胞毒性過氧亞硝酸鹽(ONOO-)，這種基于ROS和NO的協同治療對癌細胞具有顯著的抑制作用。

通過以上例子可以得出，具有良好的生物相容性和生物降解性的HBPs，是一類具有良好前景的藥物靶向輸送材料。由于HBPs結構的可設計性，可以根據藥物和治療的要求，定制特定的結構和功能，進而有效提高癌癥的治療效果，同時最大限度地減少不良副作用。

2 在基因轉染中的應用

基因轉染是指通過生化或物理方法將靶基因插入靶受體細胞，進而通過該基因段的表達產物，達到在基因水平上治療疾病的目的。在傳統基因轉染研究中，病毒介導是主要的研究對象，通過病毒感染靶受體細胞來達到治療目的[20]。然而，由于病毒潛在的毒性不確定性，可能對人體產生有害作用。近年來非病毒載體轉染基因引起了廣泛的關注，目前，超支化聚合物作為基因載體的研究較多，研究結果表明其轉染效率高，且對人體無害。

Liu等[21]首先合成了不同取代度(DS)的木質素(lignin)基大引發劑LnMI-1 (DS=44.4%)和LnMI-2 (DS=100%)，進而通過ATRP 技術高效地合成了不同取代度的具有木質素疏水主鏈和聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(PDMAEMA)親水臂的兩親性超支化接枝共聚物LnPDMAEMA (如圖2 所示)。凝膠電泳實驗研究結果表明，LnPDMAEMA 共聚物的體外基因轉染效率在很大程度上取決于PDMAEMA 臂的鏈長和氮/磷酸鹽濃度比(N/P)。當N/P 大于5 時，可與蛋白質自組裝，形成100～200 nm 的微顆粒，體現出較高的基因轉染效率。一般來說，在N/P 大于20 時，轉染效率則隨著PDMAEMA長度的增加而降低。由木質素引發劑LnMI-1合成的共聚物LnPDMAEMA-1 (N%為6.05%)在Cos-7，Hela 和MDAMB231細胞系中的轉染效率最高。因此這類生物質基超支化接枝共聚物是一種潛在的非病毒基因傳遞載體。

Qi等[22]合成了一系列基于金剛烷(Ad)、β-環糊精(CD)和聚甲基丙烯酸縮水甘油酯的陽離子型AB2結構大分子(Ad-(CD-PGEA)2，ACP)。ACP 可以通過自組裝形成多支化的超分子集合體(S-ACP)。S-ACP 具有較好的DNA 凝聚能力和轉染性能，證明了超分子超支化拓撲結構對基因傳遞的積極作用。這種超支化聚合物構成的超分子結構為構建具有低毒性、高轉染效率的新型基因傳遞系統提供了新思路。

Selianitis 等[23]首先采用可逆加成斷裂鏈轉移聚合(RAFT)技術合成了以甲基丙烯酸聚乙二醇單甲醚(OEGMA)和甲基丙烯酸-2-(二異丙氨基)乙酯(DIPAEMA)為共聚單體的超支化共聚物電解質(POEGMA-co-PDIPAEMA)，再與DNA分子進行絡合，制備了pH和溫度雙響應的復合物納米粒子P (OEGMA-co-DIPAEMA)/DNA，在血清蛋白存在的情況下，該復合物納米粒子具有良好的穩定性。此外，體外細胞毒性研究結果證明其具有顯著的生物相容性，特別是PDIPAEMA含量較低的共聚物。因此，該pH 和溫度雙響應納米復合物粒子是一種無毒的基因傳遞材料。

3 在組織工程中的應用

HBPs 具有特殊的結構，可用來制備組織工程中的支架結構的制備，支持細胞生長[24]。

Dong 等[25]以乙二醇二丙烯酸酯(EGDA)為原料，通過RAFT法制備了PEGDA超支化均聚物。由于大量的不飽和結構存在，超支化聚PEGDA可以在生理環境下與透明質酸快速交聯，形成可注射的水凝膠用于細胞遞送。此外，通過精確控制聚合物的分子量、丙烯酸酯官能度和環化/超支化聚合物的結構，可方便地調節凝膠的凝膠化速度和力學性能。該水凝膠能夠保持良好的細胞活力，并能容易地采用其他生物活性物質修飾。

Massoumi 等[26]基于星形超支化共聚物(脂肪族聚酯-聚(D，L-丙交酯)-聚苯胺，S-HAP-PLA-PANI)，通過電紡絲技術，制備了星形三元超支化共聚物纖維支架。S-HAP-PLAPANI 具有良好的電活性，可促進細胞的黏附、生長和增殖。由于聚乳酸(PLA)片段存在于三元共聚物鏈中，故該共聚物可生物降解，這解決了導電或電活性聚合物在生物體內應用的問題。場發射掃描電子顯微鏡結果表明，S-HAP-PLAPNANI 納米纖維由于其超支化結構，為活細胞的擴散提供了更多的活性位點，因此細胞可以在其表面擴張更多。體外細胞實驗證明，所制備的超支化共聚物纖維支架具有良好的生物相容性，并能促進成纖細胞的黏附、增殖和生長。此外，S-HAP-PLA-PANI 三元共聚物具有良好的溶解度和力學性能，易于作為支架材料加工。生物降解性、電活性以及力學性能的研究結果表明，該電紡絲支架可用于組織工程。

Hatamzadeh等[27]基于超支化聚吡咯(HAPGnPPy)和聚己內酯(PCL)復合材料，通過電紡絲制備了聚合物纖維支架。該共聚物材料中HAPGnPPy組分提供了良好的電活性，PCL組分使得該復合材料具有可生物降解性。體外細胞實驗證明，該聚合物支架具有良好的生物相容性，有助于肝癌細胞(HepG2)的黏附、增殖和生長，有望應用于組織工程。

Haryanto 等[28]以超支化聚乙二醇(HPG)和聚環氧乙烷(PEO)為原料，利用電子束誘導交聯制備了微孔水凝膠組織工程支架，用于組織工程。細胞毒性評價表明，HPG/PEO水凝膠支架具有作為細胞增殖和附著基質的潛力，有望作為一種潛在的新型組織工程支架材料。

由于傳統的傷口愈合材料存在效率低、力學強度差、不可調節等問題，而反應性水凝膠在組織工程領域極具發展潛力。Xu等[29]以聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)和甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)為原料，采用原子轉移自由基聚合技術首次成功合成了超支化甲基丙烯酸縮水甘油酯聚乙二醇二丙烯酸酯共聚物(HB-GMA-PEGs)。由于醛基和二醇基之間的預交聯反應，聚合物可以形成具有高吸水能力的棉狀泡沫，經過后功能化獲得了一系列預交聯材料。隨后，剩余的末端丙烯酸酯基團可以進一步聚合產生雙交聯結構，從而產生力學性能優異的水凝膠。此外，通過調整原料單體的投料比，可以很容易地調節官能團密度、溶脹特性和力學強度。實驗中通過改變聚合物中GMA的含量考察了新設計的雙交聯水凝膠的生物相容性，體外細胞毒性實驗結果表明，GMA含量相對較低的水凝膠具有更好的生物相容性；PEGDA 相對含量增加，水凝膠的生物相容性提高。此外，用一定量溶解的光引發劑浸泡在水中后，預交聯材料可生成水凝膠，可用于覆蓋傷口。紫外線照射后，水凝膠的硬度會顯著增強。結果表明，這種具有高吸水能力的水凝膠可以作為傷口愈合的反應性生物材料。

Dong等[30]以新型的具有多丙烯酸酯官能團的熱響應性超支化聚乙二醇基共聚物為基礎，通過“一鍋一步”原位原子轉移自由基共聚合的方法合成了一種物理和化學上可原位交聯的水凝膠體系。首先通過原位ATRP 法制備了以聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)、甲基丙烯酸聚乙二醇單甲醚酯(PEGMEMA)和甲基丙烯酸-2-(2-甲氧基乙氧基)乙酯(MEO2MA)為共聚單體的超支化共聚物PEGMEMAMEO2MA-PEGDA。這種超支化共聚物具有較低的臨界溶液溫度，可以在37 ℃左右形成物理凝膠。同時，利用巰基功能交聯劑(3-巰基丙酸)季戊四醇四酰，經巰基邁克爾加成反應將超支化共聚物進行化學交聯，得到了具有高丙烯酸酯官能團的交聯凝膠。此外，為了提高水凝膠的力學性能，將細胞外基質生物聚合物即透明質酸與原位交聯聚合物體系結合，開發了一種半互穿聚合物網絡結構(semi-IPN)，從而形成了一種原位交聯水凝膠，在2D 和3D 細胞培養模型中，這種水凝膠的孔隙度顯著增加，膨脹行為增強，細胞黏附性和活力也有所改善?？傊?，通過改變共聚物的丙烯酸酯含量和超支化結構，采用原位ATRP聚合方法可以很容易地調節凝膠性能，包括凝膠速率、網絡密度、孔徑、力學性能、溶脹和釋放行為，從而使其具有良好的物理和化學交聯性能，并具有獨特的結構，為這種原位交聯semi-IPN水凝膠體系提供了一種具有控制藥物釋放、細胞遞送以及組織工程應用前景的潛力。

超支化聚合物具有獨特的三維可調結構，極易形成多孔膜或水凝膠作為組織支架。HBPs可以為細胞黏附和生長提供良好的基質。此外，大量的高活性自由端基的存在，可以有效增加生物分子在高分子組織支架上的吸附能力。因此，HBPs在組織工程領域具有很高的應用潛力。

4 在抗菌/防污材料中的應用

抗菌材料是指對微生物具有殺滅或抑制生長的一類新型功能材料。作為有效的抗菌材料，超支化聚合物與生物分子非共價相互作用的靈活性和可調性顯示出前所未有的優勢，因此在生物醫學及食品包裝等領域[31-34]都具有廣闊的應用前景。

Medel 等[35]合成的一種吖啶修飾的超支化聚酯酰胺(P1000-Acrid)，對革蘭氏陽性、革蘭氏陰性、酵母菌等均顯示出較高的抑菌活性。ⅤASILEⅤA-TONKOⅤA 等[36]首次對吖啶修飾的超支化聚乙烯亞胺(P1000-Acrid)進行了體外抑菌活性測試，其結構如圖3 所示。結果表明，該聚合物對革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌及酵母菌均有較強的活性，可以抑制細菌生長并阻止生物膜的形成，具有良好的抗菌潛力，對革蘭氏陽性菌株的抗菌效果更好。

圖3 P1000-Acrid的化學結構Fig. 3 Chemical structure of P1000-Acrid

Chen 等[37]合成了一種新型的基于十六烷基二甲胺的季銨鹽超支化聚酯，并研究了其表面活性和微生物活性。在25 ℃時測定了該季銨鹽超支化聚酯的表面活性，包括表面張力和臨界膠束濃度。隨著濃度的增加，表面張力值迅速下降，在濃度為7.94×10-5mol/L時最小，約為30.81mN/m，之后表面張力值隨濃度的增加基本保持不變，表明超支化聚酯季銨鹽陽離子表面活性劑正在形成膠束。季銨鹽在其溶液中的膠束自由能在界面處表現出良好的吸附傾向。將其應用于真絲織物，對處理后的織物進行了對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抗菌試驗。真絲織物本身具有一定的抗菌性能，對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率分別為34.11%和44.71%，而抗菌處理后的抑菌率分別達到99.06% 和98.24%?？椢锝浵礈焯幚?5 次后，抑菌率均在70%左右。由此證明了超支化聚酯季銨鹽優良的抗菌性能。以上研究結果表明，該超支化聚酯季銨鹽在水溶液中具有極好的表面活性，經其水溶液處理后的織物對大腸桿菌和黃色葡萄球菌均具有良好的抗菌性能。

Kabel 等[38]以二芳胺和丙烯酸甲酯為原料，采用一鍋法合成了新型超支化苯二胺/丙烯酸甲酯HB (PDMA)。研究結果表明，合成的HB (PDMA)對酵母菌、革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽性菌具有廣譜抗菌活性。此外，HB (PDMA)在35000×10-6(NaCl)的鹽度下，對假單胞菌(Pseudomonas sp.，R301)亦表現出良好的抗菌活性。

Li等[39]首先用聚酰胺改性羧甲基纖維素多醛基衍生物，合成超支化羧甲基纖維素亞胺衍生物(HPD)。然后，通過“一鍋法”獲得了一種新型超支化羧甲基纖維素接枝明膠膜(HPD/Gs)。研究結果表明，HPD/Gs 薄膜具有良好的熱穩定性和力學性能，對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌具有優異的抗菌性能，因此該材料在食品包裝方面具有潛在的應用前景。

由金黃色葡萄球菌引起的細菌感染在世界各地都很普遍。據報道，載抗生素的水凝膠是一種很有前途的藥物輸送系統。然而，將抗生素直接摻入水凝膠后，其初始釋放速度較快，導致抗生素在局部環境中出現亞抑制濃度，誘發細菌產生耐藥性。殼聚糖是一種具有抗菌活性、生物降解性和無毒性的生物材料，但其在生理條件下的水溶性較差。為此，Wei等[40]以季銨化殼聚糖(QCS)和克林霉素負載的超支化納米顆粒(HDEⅤ)為基礎，制備了一種新型的雙交聯納米復合水凝膠。制備的HDEⅤ是以具有pH響應性的聚甲基丙烯酸-2-(二異丙基氨基)乙酯為內核、以親水單體甲基丙烯酸聚乙二醇單甲醚酯與極性單體甲基丙烯酸-4-甲?；?2-甲氧基苯酯形成的嵌段聚合物為外殼的超支化共聚物。HDEⅤ在水介質中以單分子膠束形式穩定存在，可以將抗生素克林霉素負載于其疏水內核中。將HDEⅤ和QCS通過交聯反應制備了可注射雙交聯納米復合水凝膠(QCS/HDEⅤGEL)。雙交聯納米復合結構使水凝膠QCS/HDEⅤGEL不僅具有良好的力學性能和注射性能，而且具有對局部環境的pH 響應性。將雙pH 反應引入水凝膠中，觀察到克林霉素在酸性環境下的可控釋放，這可避免引起細菌的耐藥性?？咕鷮嶒灲Y果表明，該水凝膠對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌具有良好的抑菌活性，而且對于耐甲氧西林金黃色葡萄球菌也具有很好的抑菌活性，接近90%的細菌在接觸水凝膠后被殺死。體外細胞毒性試驗結果表明，該水凝膠具有良好的生物相容性，體外細胞存活率大于90%。綜上，這種雙交聯納米復合水凝膠具有潛在的抗菌應用前景。

Mcmahon 等[41]首先以聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)和甲基丙烯酸聚乙二醇單甲醚酯(PEGMEMA)為原料，在進料物質的量比為50∶50的條件下，采用RAFT 技術制備了多功能超支化共聚物。通過將PEGDA/PEGMEMA 共聚物體系中的乙烯基官能團與巰基修飾的透明質酸進行“點擊”巰基型邁克爾加成反應，制備了原位交聯水凝膠體系。隨后將抗菌磺胺嘧啶銀(SSD)包封在共聚物體系中，制備了一種先進的抗菌傷口護理敷料。與直接外用SSD相比，該水凝膠對金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌和大腸桿菌具有持續的抗菌活性，此外，體外毒理學評估表明，這種水凝膠具有低濃度的包封SSD，可以支持嵌入的人脂肪源性干細胞(hADSCs)的存活，并抑制上述病原體的生長。研究表明，低濃度(1.0% w/v) SSD包封的水凝膠可以作為干細胞的載體系統，具有抑制病原體生長的能力，且對hADSCs無不良影響。

5 在生物醫學成像中的應用

生物醫學成像是基于先進的生物醫學成像探針與現代檢測模塊相結合的新興技術。目前用于定位和檢測生物異?；蛏锛膊☆愋偷淖畛Ｓ玫纳镝t學成像方法有磁共振成像(MRI)、單光子發射計算機斷層掃描、正電子發射斷層掃描以及光學成像等[42-43]。通常在生物醫學成像過程中需要在生物體內介入探針材料。與其他介入材料相比，超支化聚合物探針材料具有合成方便、結構可控、性能多樣等特性，受到研究者廣泛關注。

Long 等[44]通過可降解超支化聚酯Boltorn H40(H40)、聚乙二醇單甲醚和苯基硼酸封端的AIE 熒光染料(PhB(OH)2)為原料，采用一鍋法制備了一種新型的兩親性熒光有機材料H40-star-mPEG-PhB(OH)2。該熒光材料在水溶液中形成的均勻球形納米粒子(FNPs)，具有體積小、水分散性好、發光性強、光穩定性好、細胞毒性低等特點。此外，FNPs 具有良好的生物相容性，有望用于生物成像探針材料。

Kalva 等[45]以疏水性四苯基乙烯(TPE-OH)、異佛爾酮二異氰酸(IPDI)和超支化聚甘油(HPG)為原料，制備了一種具有聚集誘導發光(AIE)活性的超支化熒光材料，其合成路線如圖4所示。該材料具有良好的水溶性和光穩定性，可自組裝成具有TPE 核和HPG 殼的核-殼型納米顆粒(TPE-HPG FPNs)。采用耗散粒子動力學模擬方法研究了TPE-HPG 聚合物在水和乙醚中的聚集行為，由于TPE 的AIE 特征聚集，這些TPE-HPG 納米顆粒在水溶液中表現出強烈的藍色發光。細胞活力測定和熒光顯微鏡成像結果表明，TPE-HPG熒光聚合有機納米顆粒具有較低的細胞毒性和良好的生物相容性。綜上所述，該納米顆粒具有優異的熒光性能、均勻的尺寸、較高的水分散性和較低的細胞毒性。對L929 和CT26 細胞的熒光顯微鏡成像結果表明，這種納米顆粒是一種優良的細胞成像探針材料。

圖4 AIE-活性HPG的合成路線Fig. 4 Synthesis route of AIE-active HPG polymer

Fuchs 等[46]以甲基丙烯酸聚乙二醇單甲醚酯、甲基丙烯酸三氟乙酯和適合于藥物分子后偶聯的單體合成了一種用于19F磁共振成像(MRI)造影劑的超支化聚合物。將阿霉素(DOX)和多西紫杉醇(DTX)通過腙鍵結合到合成的超支化聚合物上，而喜樹堿(CPT)則通過二硫鍵負載到該聚合物分子上。這些藥物DOX，DTX或CPT通過刺激反應，從超支化聚合物載體上釋放，可使19FT2松弛時間相應增加，表現為19FMR圖像強度的增加。

HBPs 多變的結構和大量的端基官能團，可以通過非共價鍵或共價鍵作用，捕獲標記分子，從而用于制作各種生物醫學成像探針，如核成像、光學成像、超聲成像和磁共振成像。因此能夠在分子水平上觀察生物現象是基于HBPs的生物醫學成像探針最重要的優勢之一。

6 結語

近年來，已有大量關于超支化共聚物在生物醫學領域應用相關的報道，表明了該領域的研究正在快速發展。但就目前的相關研究而言，仍然處于實驗室階段，距離實際應用還存在一段距離。對于HBPs的研究，接下來應聚焦在兩個方面。一方面，利用可控聚合技術，合成一些具有特定結構和性能的功能性超支化共聚物。另一方面，結合HBPs的優異性能，不斷探索該類材料在生物醫學、聚合物電解質領域、界面自組裝及納米科學等各領域的應用，以盡快實現商業化。