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  環形聚合物是一類環狀無端基的高分子材料，具有多種不同于線形聚合物的物理化學性質。但目前已報導的環形聚合物大多具有較高的柔性，環形分子鏈呈高度卷曲的狀態，因此它們所表現出來的性能并不能直接歸因于環狀的形貌結構。聚合物分子刷（cylindrical polymer brushes, CPBs）是一類高度接枝的具有刷形拓撲結構的高分子材料，其密集側鏈之間的擁擠效應使主鏈呈伸展狀態并具有一定的剛性，賦予CPBs獨特的一維蠕蟲狀納米結構。正是由于這種高密度的側鏈，使得主鏈為環形的CPBs能夠在各種介質中保持其環狀形貌，其性能也與柔性的環形聚合物有顯著不同。到目前為止研究環形CPBs的工作仍十分有限，其生物性能幾乎一無所知。

  針對上述問題，南京大學蔣錫群教授/武偉教授團隊設計合成了化學結構和展開長度相近的環形和線形CPBs，并以線形CPBs（l-CPBs）作為參比首次研究了環形CPBs（c-CPBs）的體外和體內生物性能，獲得了準確的環形和線形結構對生物性能的影響規律。研究人員分別通過擴環易位聚合（REMP）和開環易位聚合（ROMP）制備了分子量相近的環形和線形聚合物主鏈，后以grafting onto的策略制備了環形和線形CPBs。分別研究了兩種CPBs在細胞攝取、血液循環時間、組織分布、腫瘤富集和滲透等方面的異同，并首次發現環形聚合物比線形聚合物更容易吸附蛋白這一獨特性質。這一發現很好地解釋了如下實驗結果：與l-CPBs相比，雖然c-CPB在不同細胞系包括巨噬細胞中的攝取更低，但c-CPBs的血液循環時間卻相對較短，同時肝和脾的攝取較高。除此之外，雖然c-CPBs的結構特性使其在腫瘤組織中的滲透性能比l-CPBs低，但c-CPBs仍具有出色的被動靶向能力，單次靜脈注射后在腫瘤中的富集量可達8.2% ID/g。該項研究有助于更加全面深入地理解環狀聚合物的生物性能，對生物醫用材料的設計具有一定的指導意義。

圖一 c-CPBs和l-CPBs的合成路線

圖二 （A）c-CPBs和l-CPBs的AFM照片（B）c-CPBs和l-CPBs在不同細胞中的攝取行為（C）c-CPBs和l-CPBs在3D多細胞球中的滲透性能

圖三 （A）c-CPBs和l-CPBs在不同介質中的蛋白吸附行為 （B）c-CPBs和l-CPBs在H22荷瘤小鼠中的體內分布

  上述相關成果已以“The in vitro and in vivo properties of ringlike polymer brushes”為題發表在Nano Today（DOI: 10.1016/j.nantod.2021.101293）。南京大學博士生尹長鋒為該工作的第一作者，蔣錫群教授/武偉教授為通訊作者。該論文得到了國家自然科學基金和國家重點研發計劃等項目的支持。

  論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1748013221002188