Angew. Chem. ：聚乙二醇(PEG)及其类似物端基高效功能化新策略

聚乙二醇（PEG）在制药行业、生物材料、化妆品和分析科学等领域都具有广泛应用。由于其生物惰性以及良好的生物相容性，蛋白、多肽、寡核苷酸、药物和脂质体等经PEG共价键接改性后，能够有效地延长在体内的循环时间，增加稳定性，优化药代动力学，减少毒副作用。迄今为止，已有超过十个经PEG修饰的蛋白和多肽通过了FDA的批准。此外基于PEG引发剂合成得到的两亲性嵌端共聚物（BCPs）被广泛地用于构筑药物递送纳米载体，表现出长的血液循环时间并能够减少网状内皮系统捕获，而以上应用的实现均与PEG的末端功能化密切相关。

传统的PEG官能化依赖于酯化和醚化反应，存在转化不完全、反应条件苛刻，以及官能团不兼容等问题；另外，由于合成路径以及一直以来被忽视的存储稳定性问题，国内外公司商业售卖的氨基功能化聚乙二醇(PEG-NH2)的GPC和大分子质谱分析结果非常不理想。因此以商业化PEG-NH2为起始原材料无法实现精准高分子合成化学。实际上，至少在20年前，国外内高分子学者已经发现了商业化和实验室自制PEG-NH2的质量问题，但一直没有获得很好的解决。为了解决这一实际挑战，近日，中国科学技术大学化学与材料科学学院刘世勇教授提出了一种通过氨基甲酸酯键对PEG进行高效功能化的有效策略。根据大分子质谱表征结果，通过微调末端氨基的碱性和间隔基元长度，成功制备了存储稳定性高且端基高保真度的PEG-NH2。相关技术已提交中国发明专利。

“氨基甲酸酯”策略被进一步应用于多种官能团的PEG衍生物的合成，通过合成一系列含有酰基叠氮的功能基团；相对于传统的异氰酸酯对湿度敏感，酰基叠氮更为稳定，可以在空气中存储，使得其保存更加方便，采取一锅法原位转化成异氰酸酯与聚乙二醇反应，实现了聚乙二醇单甲醚末端高效的功能化。

值得注意的是，即使对于多臂的聚乙二醇，以马来酰亚胺为例，也可以实现超过99%的末端功能化率，且仅仅通过乙醚沉淀的后处理手段，即可获得聚乙二醇末端功能化的产物。

最后，与传统的酯键连接的PEG大分子ATRP引发剂聚合得到的两亲性嵌段聚合物相比，由于氨基甲酸酯的协同氢键相互作用，带有氨基甲酸酯连接点的聚乙二醇-聚苯乙烯嵌段共聚物表现出优先组装成囊泡的趋势，此外，组装得到的纳米颗粒表现出更高的药物负载率、针对酯酶水解的包覆稳定性以及在肿瘤区域的滞留性。

论文信息：

High-Fidelity End-Functionalization of Poly(ethylene glycol) Using Stable and Potent Carbamate Linkages

文章的第一作者是中国科学技术大学刘世勇教授指导的博士生史声宇。

Angewandte Chemie International Edition

DOI:10.1002/anie.202006687