周囲条件下での光分解性のPEGスターポリマーのブラシ、最初の合成：箱なしの粒子
Summary
ポリ（エチレングリコール）（PEG）、ブラシアーム星型ポリマーは、狭い質量分布及び調整可能なナノスケールのサイズを有する（BASPs）が得られたリビングの部分の転送に続いてPEG-ノルボルネンマクロモノマーの開環メタセシス重合（ROMP）を介して合成されるリジッド、光切断可能なビス – ノルボルネン架橋剤の種々の量を含むバイアルにブラシイニシエータ。
Abstract
多様官能化ナノ粒子の急速な、平行合成のための便利な方法は、薬物送達、生物学的イメージング、およびサポートされている触媒反応のための新規な製剤の発見が可能になります。本稿では、「ブラシ最初の "法によるブラシアームスターポリマー（BASP）ナノ粒子の平行合成を実証する。この方法では、ノルボルネン – 末端ポリ（エチレングリコール）（PEG）マクロモノマー（PEG-MM）は、第一の生体ブラシマクロ開始剤を生成するために、開環メタセシス重合（ROMP）により重合される。この開始剤ストック溶液のアリコートを、光分解性ビス – ノルボルネン架橋剤の種々の量を含有するバイアルに添加する。架橋剤への曝露は、最終的には、PEGで構成される架橋剤とコロナで構成されるコアを持つBASPsをもたらし、動力学的に制御されたブラシ+ブラシとスター+スターカップリング反応のシリーズを開始します。最終的なBASPサイズが追加された架橋剤の量に依存します。私たちは、SYNを実施空気や水分を除去するには特別な措置とベンチトップ上の3 BASPsの論文。サンプルは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（GPC）によって特徴付けられる。結果は、不活性（グローブボックス）の条件を利用して我々の以前の報告と密接に合意した。主要な実用的な機能、利点、およびブラシ第1の方法の潜在的な欠点が議論されている。
Introduction
ポリマーナノ粒子が広く薬物送達のためのプラットフォームとしてのそれらの潜在的使用のために研究されてきた、触媒作用、生物学的イメージング、自己集合1-3サポートされている。最近のアプリケーションは、ナノ粒子の合成は、容易な再現性、化学官能と互換性があり、多様化4,5に従順であることを必要とする。歪みオレフィンの開環メタセシス重合（ROMP）が制御されたサイズおよび狭い質量分布1,6-8有する官能性ポリマーナノ構造体の合成のための強力な方法論である。例えば、ノルボルネン官能化ポリ（エチレングリコール）（PEG）マクロモノマー（MMS）は、効率的に水溶性のボトルブラシポリマーを生成するために、ROMPにより重合することができる。このアプローチを使用して、複数の解放可能な薬物分子、フルオロフォア、スピン造影剤を担持するナノ構造体を迅速かつ平行6、9、10で調製することができる。
ROMPはまた、スターポリマーの "アームファースト」合成に使用されている。アーム第一の方法では、線状ポリマーは、ポリマーアームを有する球状のナノ構造を与えるために多官能性架橋剤で架橋されている。シュロックらはノルボルネン、dicarbomethoxynorbornadiene、および官能性ノルボルネン系架橋剤とトリメチルシリル保護さdicarboxynorborneneリニアポリマーの架橋を経由してスターポリマーの第一アーム初ROMP合成を報告した。11、12 Buchmeiserが持つ材料を合成するためのこの方法を拡張しましたサポートされる触媒作用、組織工学、およびクロマトグラフィーの13から17を含むアプリケーションの範囲。大谷らは、関連する「インアウト」重合戦略18、19を介して機能面でスターポリマーナノ粒子を作った。
ほとんどのアーム第重合はモノマー複合体の相互作用、ポリマー、スターカップリング反応を含む。目典型的には、広い分子量（MW）分布に導く段階成長機構を介して電子後者進む。関連腕一原子移動ラジカル重合反応においてこの制限を克服するため、Matyjaszewskiらは、非常に狭い分子量分布20とスターポリマーを提供するために、予備成形ポリマーのMMSアーム最初の架橋を行った。この場合、MMSの立体容積、およびサイトを開始にスターアームの増加率は、コントロール不良のスター+スターカップリング過程を阻害し、そして生きている、鎖成長機構につながった。
我々はノルボルネン末端PEG-MMおよびビス – ノルボルネン架橋剤とROMPのコンテキストで同じ戦略をしようとしたとき、非常に広い、マルチモーダル分子量分布を持つ星型ポリマーが得られた。この結果は、本システムでは、MMが一人でスター+スターカップリングを抑制するために十分にかさばらないことを示唆した。スターアームの立体的な大きさを増加させ、潜在的にこのuncontroを制限するにはカップリングをlled、我々は最初の架橋剤の非存在下でボトルブラシポリマーを形成した後、架橋剤を添加することMMを重合することを試みた。私たちは、特定の条件下で、この「ブラシ最初の "法は、狭い分子量分布および調整可能なコアとコロナの機能で「ブラシアーム星型ポリマー」（BASPs）への簡単なアクセスを提供することを知って喜んでいた。
我々は最近、グラブス第3 世代触媒A（図1）21 を使用したPEG BASPsのブラシ最初のROMP合成を報告した。本研究では、触媒Aに対するPEG-MM Bの露出が定義されたバックボーンの長さのあるリビングブラシマクロ開始（B1、図1）を生成した。 BASPを開始した架橋剤Cの異なる量を含有するバイアルB 1のアリコートの転写形成。 MwおよびBASPs、したがって大きさは、C量を幾何学的に増加した。我々は、この幾何学的な成長プロセスのための機構的な仮説を提供し、機能性、ニトロキシドコアとコロナ標識BASPs容易に重合後の修正工程又は逐次モノマー添加を必要とせずに製造することができることを実証した。しかし、報告された例のすべてにおいて、我々は、触媒の不活性化を懸念し、私たちは、グローブボックスの中に、N 2雰囲気下ですべての反応を行った。
我々の最初の報告以来、我々はブラシ最初の方法は、ノルボルネン末端のMMおよび官能性架橋剤の広い範囲からBASPsの形成に非常に有効であることを見出した。また、この方法は、空気や水分を除去するために特別な予防措置で、ベンチトップ上で実行することができることを発見した。
ここで、異なるのMWの3 BASPs一連のSYされます周囲条件下でブラシファースト法によりnthesized。簡単に言えば、Bの10当量、10の平均重合度（DP）でBIを得るために15分間、触媒A（図1a）の1.0当量に曝される。 BIのこのバッチの3つのアリコートは、10、15を含有する別々のバイアルに移し、そして20当量（N、 図1b）のC説明する。 4時間後、重合は、エチルビニルエーテルの添加によってクエンチする。スターポリマーのMWとMW分布は、多角度レーザー光散乱検出器（GPC-MALLS）を備えたゲル浸透クロマトグラフィー装置を使用して特徴づけられるであろう。
Protocol
Representative Results
Discussion
ブラシ最初BASP合成の主な利点は、急速に特殊な装置を必要とせずに並行して、多様なサイズおよび組成のナノ構造を合成する独自の機能です。本研究では、ノルボルネン官能化PEGマクロモノマー（B、図1）およびビス-ノルボルネンニトロベンジルエステル架橋剤（C、図1）を用いてブラシ第1の合成方法を示す。 BからのPEG鎖は、最終B…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
私たちは化学のMITの学科と、この作業を支援するため、MITのリンカーン研究所上級概念委員会に感謝します。
Materials
| Grubbs Second Generation Catalyst | Materia (or Sigma Aldrich) | C848 (Sigma Aldrich: 569747) |
Used as purchased from manufacturer. *Provided as a generous gift. |
| Pyridine | Sigma Aldrich | 270970 | Used as purchased from manufacturer |
| O-(2-aminoethyl)polyethylene glycol 3000 | Sigma Aldrich | 07969 | Used as purchased from manufacturer |
| PEG-MM | N/A | N/A | Synthesized following reported procedures (Ref. 21, protocol 1) |
| norbornene-N-hydroxysuccinimidyl (NHS) ester | N/A | N/A | Synthesized following reported procedures (Ref. 21) |
| Bis-norb-NBOC Crosslinker | N/A | N/A | Synthesized following reported procedures (Ref. 21) |
| Pentane | Sigma Aldrich | 158941 | Used as purchased from manufacturer |
| Tetrahydrofuran (HPLC grade) | Sigma Aldrich | 34865 | Dried and purified over a solvent purification columns |
| Dichloromethane | VWR | BDH1113-4LG | Used as purchased from manufacturer |
| Acetonitrile (HPLC grade) | Sigma Aldrich | 34998 | Used as purchased from manufacturer |
| Acetic Acid | Sigma Aldrich | A6283 | Used as purchased from manufacturer |
| Sodium sulfate | Sigma Aldrich | 239313 | Used as purchased from manufacturer |
| Diethyl ether | Sigma Aldrich | 673811 | Used as purchased from manufacturer |
| Dimethylformamide (HPLC grade) | Sigma Aldrich | 270547 | Used as purchased from manufacturer |
| Lithium Bromide | Sigma Aldrich | 213225 | Used as purchased from manufacturer |
| MillQ Biocel A10 | Millipore | ||
| Beckmann Coulter HPLC (127p solvent module, 166p detector) | Beckmann Coulter | ||
| Zorbax 300SB-C18 PrepHT reverse phase column | Agilent | ||
| 1260 Infinity Liquid Chromatography | Agilent | ||
| GPC KD-806M column | Shodex | ||
| Dawn Heleos II Light Scatterer | Wyatt | ||
| Optilab T-rEX Refractive Index Detector | Wyatt | ||
| Glass Scintillation Vials – 40 ml | Chemglass | CG-4909-05 | |
| Glass Scintillation Vials – 4 ml | Chemglass | CG-4904-06 | |
| Glass Scintillation Vials (PTFE-lined cap) – 2 ml | Agilent | 5183-4518 | |
| Stir-bars | VWR | 5894x | various sizes |
| 13 mm 0.45 µm Nylon Syringe filter | PerkinElmer | 02542903 | |
| 13 mm 0.45 µm polytetrafluoroethylene syringe filter | PerkinElmer | 02542909 | |
| 1 ml disposable syringes | VWR | 53548-001 | |
| Swing bucket centrifuge or similar | Should be able to reach approximately 4,000 rpm | ||
| Round bottom flask | |||
| Fritted glass filter assembly | |||
| Rotary Evaporator | |||
| Balance |
References
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