在给药治疗人体组织病变时，药物在体内通常要经过同蛋白结合、代谢、排泄等过程，最终只有少量药物到达病变部位。所以克服自体免疫系统和生物屏障是一个巨大的挑战，那么该如何增强药物对细胞的渗透能力、提高利用率？2017年12月15日，华南理工大学华南软物质科学与技术高等研究院的王林格课题组在软物质领域的知名国际期刊《胶体与界面科学》（Journal of Colloid and Interface Science）上发表题为《微粒模板法制备粒径窄分布纳米级高分子囊泡及其负载抗癌药物应用》（Microparticle Templating as a Route to Nanoscale Polymer Vesicles with Controlled Size Distribution for Anticancer Drug Delivery）的研究论文对该问题进行详细阐述，文中表示其中一种有效的方法就是通过纳米载体（如脂质体、高分子囊泡等）负载药物，避免人体的免疫系统识别，安全到达病变部位并释放药物。

大规模制备粒径窄分布纳米级高分子囊泡呈现新方法

图1.微米级颗粒制备纳米级高分子囊泡的电镜照片（上）和实验技术路线（下）图。

高分子囊泡（polymer vesicles）是由双亲性嵌段共聚物（block copolymer, BCP）在水溶液中自组装制备而成的中空球体，尺寸一般在几十纳米到十几微米之间；主要用于药物的负载与递送，特别是一些小尺寸（200 nm左右）的高分子囊泡可以被细胞内吞并释放负载物（药物或基因）于细胞内达到治疗的目的，因此近年来高分子囊泡在生物医药领域受到广泛关注。传统的高分子囊泡制备方法有水合法、溶剂交换法、电铸成型法、超声法、高剪切的挤出法等，此类方法所得囊泡的尺寸往往分布较宽（几十纳米到几微米），不同批次的质量也不尽相同，直接影响其载药效率和细胞给药利用率。为解决此类问题，一些纯化分离或调控囊泡粒径的方法相继开展，如使用凝胶色谱柱或中空纤维膜筛选囊泡、通过冷热循环控制囊泡自组装过程、图案化模板法、超声法和高剪切条件下膜挤压法等。然而，上述方法重复性不好而且不适用一些敏感性药物或生物分子的负载。

本研究工作介绍和报道了一种简单有效的微粒模板法制备粒径窄分布纳米级高分子囊泡并用于药物负载和细胞给药。首先利用静电喷雾法制备嵌段共聚物微粒（此工作见课题组前期工作Macromolecular Rapid Communications, 2015, 36(15), 1437-1443. https://doi.org/10.1002/marc.201500149），随后将微米级的微粒在溶液中通过水合法自组装形成尺度均一的纳米高分子囊泡。此外，水合法过程中加入药物，可在囊泡自组装过程中将药物包裹入囊泡中用于细胞给药。

图2.微粒模板法制备高分子囊泡流程示意图；首先静电喷雾制备嵌段共聚物粒子模板，随后在溶液中经水合自组装形成高分子囊泡。

    作者选取常用的聚乙二醇（PEG）、聚乳酸（PLA）和聚己内酯（PCL）链段构成两嵌段或三嵌段的BCP为原料，采用静电喷方法得到BCP微粒，并通过扫描电子显微镜（SEM）对其微观形貌进行观察（微粒的大小都在微米级）。随后将这些粒子用水合法，在水溶液中通过嵌段共聚物的自组装行为得到高分子囊泡。为了进行对比，我们使用相同的BCP，采用常规膜水合法制备聚合物囊泡做对比（将BCP溶于有机溶剂，待完全溶解后干燥成膜，在水溶液中自组装形成聚合物囊泡）。

图3.特定浓度下四种嵌段共聚物静电喷雾得到微粒的SEM 图像。

图4.微粒模板法水合法（a-d）和传统膜水合法（a₁-d₁）制备的高分子囊泡TEM图像和粒度分布情况（e，e₁）。

将两种方法制备的聚合物囊泡通过透射电子显微镜（TEM）观察并使用动态光散射（DLS）对其粒度分布进行测试。结果显示，粒子模板法制备的高分子囊泡具有均一的尺寸分布（~150 nm），而传统的膜水合法所得囊泡的粒径分布一般较宽。其原理是，静电喷制备的微米级BCP颗粒，在进行水合法形成高分子囊泡时，囊泡的原料供给是在一定范围内的（颗粒间是分开的“小岛”，不会连续供给形成大囊泡），从而避免了从大面积膜制备囊泡时，有可能出现的随机性大尺寸囊泡。因此，该微粒模板法可制备尺寸分布均一的纳米高分子囊泡载体。

新方法制备的囊泡载体细胞给药效率更高

此外，进一步载药实验证明，此制备方法可用于高分子囊泡载药并能被细胞有效内吞后释药。我们在水合法中，加入药物（本文采用了抗癌药物DOW作为模型药物），可在囊泡自组装过程中将药物包裹入囊泡中。随后通过药物负载、细胞吸收、细胞内药物释放与定位跟踪观察，发现本研究工作报道的微粒模板法所制备的高分子囊泡，为纳米级尺寸且均一，较常规方法制备的囊泡载体更有利于细胞吸收且具有更高的细胞给药效率。

图5.不同方法得到的ELPv（空白囊泡）、游离 DOX、 FITC 标记的 ELPv 和 ELPv/DOX在 HeLa 细胞中共定位的激光共聚焦显微镜（CLSM）图像

研究结果表明静电喷雾微粒模板法制备的高分子囊泡具有尺寸可控、粒度均一、重复性好和载药效率高等特点，而且可以大规模制备，对纳米药物载体的发展及肿瘤的临床治疗具有重要的理论意义和潜在的应用价值。

据悉，华南软物质科学与技术高等研究院博士后李卫昌（投稿时为博士生）为本文第一作者，王林格教授为本文的通讯作者。该研究工作得到了科技部国家重点研发项目课题和广州市科技项目等基金的支持。 

《Microparticle Templating as a Route to Nanoscale Polymer Vesicles with Controlled Size Distribution for Anticancer Drug Delivery》研究论文链接：

1.https://doi.org/10.1016/j.jcis.2017.08.049

2.http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021979717309542