聚谷氨酸聚乙二醇聚谷氨酸三嵌段共聚物(PGA-b-PEG-b-PGA)是一种兼具可生物降解性与两亲性的高分子材料,其核心优势在于通过精准调控亲水段与疏水段的比例及链长,实现纳米载体的智能自组装与生物功能的协同整合。该共聚物主链由重复的γ-谷氨酸单元构成PGA嵌段,通过酯键与中心PEG链段共价连接,在保留聚谷氨酸生物相容性与可降解性的同时,借助聚乙二醇的空间位阻效应规避网状内皮系统清除,从而在药物递送领域形成独特的平台价值。
PGA-b-PEG-b-PGA的物理化学性质与其三嵌段结构密切相关。在中性水溶液中,由于PGA链段羧基的电离特性(pKa≈4.5),共聚物可自组装形成以PEG为亲水壳层、PGA为疏水内核的球形胶束,其临界胶束浓度(CMC)通常处于10⁻⁵-10⁻⁴ mol/L范围,具体数值随PEG分子量(典型范围2000-10000 Da)和PGA聚合度(DP=20-100)的增加而降低。热分析显示,材料的玻璃化转变温度(Tg)主要由PGA嵌段贡献(约110-130°C),而PEG链段的熔融温度(Tm≈55-60°C)可通过差示扫描量热法(DSC)检测,这种热行为使其在温度响应型载药系统中具备潜在应用。在¹H NMR光谱中,PEG链段的特征峰出现在δ3.6 ppm(-OCH₂CH₂-),PGA的α-质子信号位于δ4.3-4.5 ppm,通过积分面积比可精确表征各嵌段的组成比例。
在前沿科研应用中,PGA-b-PEG-b-PGA主要作为智能药物递送载体发挥作用,其作用机制基于多维度的分子间相互作用。在肿瘤治疗领域,该共聚物通过疏水相互作用包载疏水性化疗药物(如阿霉素、紫杉醇),载药效率可达80%以上,胶束粒径通常控制在50-200 nm以利用肿瘤组织的高通透性和滞留效应(EPR效应)实现被动靶向。同时,PGA链段的羧基可通过酰胺键偶联靶向配体(如RGD肽、叶酸)或pH敏感基团,在肿瘤微环境(pH≈6.5)中发生电荷反转或水解断裂,触发药物快速释放,这种“靶向-响应”双功能设计显著提升了治疗指数。此外,在基因递送研究中,PGA的羧基可通过静电作用复合带正电的质粒DNA或siRNA,形成稳定的纳米复合物,而PEG壳层则有效降低血清蛋白吸附,提高基因递送系统的循环稳定性与转染效率。