專利名稱：一種含有膽固醇結(jié)構(gòu)片段的生物相容性合成脂質(zhì)體、制備方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及面向有機(jī)生物功能材料的制備方法與生物醫(yī)藥應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及到一種含有天然膽固醇化學(xué)結(jié)構(gòu)片段的生物相容性合成脂質(zhì)體、制備方法及其在制備藥物緩釋載體和功能表面活性劑的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
近十幾年來(lái)，用于藥物和治療功能基因輸送的載體生物材料(Biomaterials)已成為生命科學(xué)和材料科學(xué)等交叉學(xué)科領(lǐng)域中最為熱門(mén)的研究課題之一。其可將負(fù)載的藥物和外源治療基因輸送到生物體內(nèi)的特定細(xì)胞、組織或器官，發(fā)揮靶向治療作用。目前，國(guó)內(nèi)外正在研究的基因載體材料大多屬于兩親陽(yáng)離子有機(jī)分子(脂質(zhì)體、類脂質(zhì)體)或者聚電解質(zhì)高分子，其作用原理是借助功能陽(yáng)離子分子攜帶的正電荷與負(fù)電性的治療基因(DNA、 RNAi)通過(guò)靜電相互作用，形成結(jié)構(gòu)與形態(tài)穩(wěn)定的復(fù)合體(complex)，保護(hù)復(fù)合體中DNA或 RNAi鏈在體內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間血液循環(huán)中不易被核酸酶特異性降解，同時(shí)防止復(fù)合體團(tuán)聚形成更大尺寸的聚集體，實(shí)現(xiàn)治療用基因藥物高效率輸送與細(xì)胞內(nèi)重組轉(zhuǎn)染表達(dá)。因此，作為藥物或基因輸送的生物載體既要滿足自身的低毒性、無(wú)免疫原性、體內(nèi)可降解吸收，還需要能夠與治療用外源基因DNA或RNAi有效地復(fù)合形成一定納米尺度聚集體(通常在50-400nm)，具有血液長(zhǎng)循環(huán)周期，減少器官的選擇性濾出和與血液成份的非特異性相互作用。一般情況下，為了實(shí)現(xiàn)陽(yáng)離子分子載體和基因間有較強(qiáng)的結(jié)合能力(Binding Affinity)，需要保證載體分子有較高的電荷密度。然而，現(xiàn)有的大量研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有機(jī)功能分子(脂質(zhì)體、類脂質(zhì)體)或者聚電解質(zhì)高分子中陽(yáng)離子片段分子量越大，在提高電荷密度的同時(shí)，其作為藥物或基因輸送載體應(yīng)用時(shí)的細(xì)胞毒性顯著增大，不能滿足臨床基因治療的實(shí)際應(yīng)用要求。 因此，運(yùn)用分子工程手段，研發(fā)具有低分子量的陽(yáng)離子片段，并且能夠和外源治療基因高效復(fù)合負(fù)載的新型生物醫(yī)用材料是發(fā)展低細(xì)胞毒性、高效率基因治療生物載體的重要方向。膽固醇類化合物是一類具有重要生物功能的天然留族化合物，在動(dòng)物體內(nèi)多種脂質(zhì)如低密度脂蛋白(LDL)中廣泛存在，具有較強(qiáng)的疏水性和良好的生物相容性，因此基于天然產(chǎn)物膽固醇類化合物的骨架結(jié)構(gòu)，通過(guò)進(jìn)一步化學(xué)修飾水溶性陽(yáng)離子片段后，形成兩親性類脂質(zhì)體功能分子，將有可能同時(shí)具有較低細(xì)胞毒性和水溶性，是一類潛在的新型生物相容性基因載體材料與生物相容性表面活性劑。最近幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)報(bào)道了一些由膽固醇衍生的兩親性陽(yáng)離子功能分子，如雙子結(jié)構(gòu)的膽固醇陽(yáng)離子脂質(zhì)體(J Med Chem 2008，51，2533-2540)、膽固醇取代胺類(Int. J. Pharm. 2004，278，143)等，這些陽(yáng)離子功能分子已經(jīng)在構(gòu)建藥物和功能基因載體中得到初步研究。此外，一些基于膽固醇的陽(yáng)離子功能分子已經(jīng)表現(xiàn)出了良好的藥物控釋和基因轉(zhuǎn)染效果。為了提高載體復(fù)合物的細(xì)胞內(nèi)吞、 攝入能力，人們又進(jìn)一步相繼合成了核苷酸、氯喹修飾的膽固醇類陽(yáng)離子功能分子。中國(guó)專利申請(qǐng)20101018 . 4報(bào)道了一種同時(shí)具有脂溶性膽固醇骨架和功能陽(yáng)離子片段以及生物還原響應(yīng)性二硫化學(xué)鍵的新型有機(jī)功能化合物，發(fā)現(xiàn)該種功能分子作為基因載體具有體內(nèi)生物響應(yīng)性和較高的基因轉(zhuǎn)導(dǎo)效率，并為其作為生物相容性表面活性劑的應(yīng)用提供了新的可能。然而，總體上國(guó)內(nèi)外基于天然產(chǎn)物(如膽固醇、萜、膽酸類、生物堿、單糖與多糖類) 的兩親陽(yáng)離子有機(jī)分子與功能高分子的研究與應(yīng)用開(kāi)發(fā)的報(bào)道較少。另一方面，面向藥物或者治療基因藥物的載體實(shí)際應(yīng)用要求，現(xiàn)有已經(jīng)報(bào)道的基于膽固醇結(jié)構(gòu)的基因載體功能分子普遍存在合成步驟繁瑣，產(chǎn)率較低、制備成本等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。因此，基于上述考慮，有必要發(fā)展新型高效率、反應(yīng)條件溫和、易操容易、結(jié)構(gòu)高度模塊化的膽固醇類功能陽(yáng)離子分子的制備方法，為大量低成本合成制備基于膽固醇類天然產(chǎn)物并且具有化學(xué)結(jié)構(gòu)多樣性的新型生物相容性陽(yáng)離子功能分子提供可能，促進(jìn)其作為生物載體功能材料和生物相容性表面活性劑的應(yīng)用，這也是本發(fā)明所致力解決的目標(biāo)。發(fā)明的內(nèi)容本發(fā)明的要解決的問(wèn)題之一在于提供提供一種含有膽固醇結(jié)構(gòu)片段的生物相容性合成脂質(zhì)體。本發(fā)明要解決的問(wèn)題之二在于提供一種含有膽固醇結(jié)構(gòu)片段的合成脂質(zhì)體的合成方法，運(yùn)用點(diǎn)擊化學(xué)合成方法(Click Chemistry)，高效偶聯(lián)制備得到所述的一種含有膽固醇結(jié)構(gòu)片段的合成脂質(zhì)體。本發(fā)明要解決的問(wèn)題之三是提供一種上述含有膽固醇結(jié)構(gòu)片段的生物相容性合成脂質(zhì)體的應(yīng)用，可以作為藥物或基因的載體材料以及生物相容性表面活性劑的用途。依據(jù)本發(fā)明所提供的一種含有膽固醇結(jié)構(gòu)片段的生物相容性合成脂質(zhì)體，其結(jié)構(gòu)式(I )可以表示如下
權(quán)利要求
1. 一種含有膽固醇結(jié)構(gòu)片段的生物相容性合成脂質(zhì)體，其具有如下結(jié)構(gòu)式(I)
2.如權(quán)利要求1所述的一種含有膽固醇結(jié)構(gòu)片段的生物相容性合成脂質(zhì)體，其特征是所述陽(yáng)離子功能砌塊選自下列的結(jié)構(gòu)氨基陽(yáng)離子-ΝΗ3+、二甲氨基陽(yáng)離子-NH(CH3)2+、賴氨酸酯基或酰胺基陽(yáng)離子、精氨酸酯基或酰胺基陽(yáng)離子、組氨酸酯基或酰胺基陽(yáng)離子、1-5代樹(shù)枝狀賴氨酸、精氨酸、組氨酸酯基或酰胺基陽(yáng)離子、二乙烯三胺陽(yáng)離子、三乙烯四胺陽(yáng)離子或者四乙烯五胺陽(yáng)離子。
3.如權(quán)利要求1所述的一種含有膽固醇結(jié)構(gòu)片段的生物相容性合成脂質(zhì)體，其特征是所述分子鏈接結(jié)構(gòu)片段Linker 1和2分別選自下列二取代烷基鏈或二取代烷氧基鏈的一種=1,2-乙二烷基、1，3-丙二烷基，1，4-丁二烷基、1，5-戊二烷基、1，6-己二烷基、1，7_庚二烷基、1，8_辛二烷基、1，9_壬二烷基、1，10_癸二烷基，它們可是相同片段，也可以是不同片段。
4.如權(quán)利要求1所述的一種含有膽固醇結(jié)構(gòu)片段的生物相容性合成脂質(zhì)體的合成方法，其特征是由下述步驟獲得
5.如權(quán)利要求4所述的一種含有膽固醇結(jié)構(gòu)片段的生物相容性合成脂質(zhì)體的合成方法，其特征是所述的步驟一、二和三中所述有機(jī)溶劑為乙酸乙酯、四氫呋喃、1，4-二氧六環(huán)、 二氯甲烷、三氯甲烷、二甲基亞砜、N，N-二甲基甲酰胺、1，2-二氯乙烷、水、甲醇、乙醇、乙醚、乙腈、丙酮、苯或甲苯。
6.如權(quán)利要求4所述的一種含有膽固醇結(jié)構(gòu)片段的生物相容性合成脂質(zhì)體的合成方法，其特征是合成步驟一中所述的堿為二乙胺、三乙胺、氨水、碳酸鈉、碳酸鉀、氫氧化鈉、氫氧化鉀、甲醇鈉、甲醇鉀、磷酸鈉、磷酸鉀、磷酸氫二鈉、磷酸氫二鉀、1，4_ 二氮雜二環(huán) [2. 2. 2]辛烷、1，8_ 二氮雜環(huán)[5，4，0] i^一烯_7、吡啶、甲基吡啶或4-二甲氨基吡啶。
7.如權(quán)利要求4所述的一種含有膽固醇結(jié)構(gòu)片段的生物相容性合成脂質(zhì)體的合成方法，其特征是步驟一中所述的端炔基醇或胺為丙炔醇、丁炔醇、戊炔醇、己炔醇、庚炔醇、辛炔醇、丙炔胺、丁炔胺、戊炔胺、己炔胺、庚炔胺、辛炔胺或十二炔基胺。
8.如權(quán)利要求4所述的一種含有膽固醇結(jié)構(gòu)片段的生物相容性合成脂質(zhì)體的合成方法，其特征是步驟二中所述的末端溴代的Boc-CFG或CFG化合物為3-溴代-BOC-丙胺、4-溴代-BOC- 丁胺、5-溴代-BOC-戊胺、6-溴代-BOC-己胺、m_溴代-BOC-賴氨酸，精氨酸，組氨酸酯或酰胺、m-溴代-BOC-G (1-5)-樹(shù)枝狀賴氨酸，精氨酸，組氨酸酯或酰胺、m_溴代烷氧基-BOC- 二乙烯三胺、m-溴代烷氧基-BOC-三乙烯四胺陽(yáng)離子、m-溴代烷氧基-BOC-四乙烯五胺陽(yáng)離子，其中上述的m為1-10的自然數(shù)；Boc表示叔丁氧羰基。
9.如權(quán)利要求4所述的一種含有膽固醇結(jié)構(gòu)片段的生物相容性合成脂質(zhì)體分子的合成方法，其特征是步驟三中柱層析純化中，使用的有機(jī)溶劑為乙酸乙酯、四氫呋喃、1，4_ 二氧六環(huán)、二氯甲烷、三氯甲烷、二甲基亞砜、N，N-二甲基甲酰胺、1，2-二氯乙烷、甲醇、乙醇、 乙醚、乙腈、丙酮、苯或甲苯、及其它們的混合溶劑體系。
10.如權(quán)利要求4所述的一種含有膽固醇結(jié)構(gòu)片段的生物相容性合成脂質(zhì)體分子的合成方法，其特征是步驟三中所述的酸是鹽酸、氫溴酸、氫碘酸、硫酸、硝酸、高氯酸、甲酸、磷酸、焦磷酸、檸檬酸或三氟乙酸。
11.如權(quán)利要求4所述的一種含有膽固醇結(jié)構(gòu)片段的生物相容性合成脂質(zhì)體分子的合成方法，其特征是步驟三中使用的醚是乙醚、丙醚、異丙醚、丁醚、甲基叔丁基醚、甲基乙烯基醚、乙二醇單甲醚、乙二醇二甲醚、乙二醇單丁醚、乙二醇二丁醚、丙二醇丁醚、丙三醇單甲醚、丙三醇二甲醚、丙三醇三甲醚、二苯醚、縮水甘油醚或脂肪醇聚氧乙烯醚。
12.如權(quán)利要求4所述的一種含有膽固醇結(jié)構(gòu)片段的生物相容性合成脂質(zhì)體分子的合成方法，其特征是步驟三中所述的銅催化劑為二價(jià)銅鹽與有機(jī)還原劑復(fù)合體系，或者是一價(jià)銅鹽與有機(jī)配體復(fù)合體系；二價(jià)銅鹽包括氯化銅、溴化銅、硫酸銅、磷酸銅、甲酸銅、乙酸銅、氫氧化銅或檸檬酸銅；有機(jī)還原劑包括抗壞血酸、抗壞血酸鈉、葡萄糖、草酸、乙烯醇、甲醛、乙醛、丙醛、丁醛、戊二醛或香草醛；一價(jià)銅鹽包括氯化亞銅、溴化亞銅、碘化亞銅或氫氧化亞銅，有機(jī)配體包括乙二胺、丙二胺、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二鈉、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、N，N，N，N，N-五甲基二乙烯三胺、2，2'-聯(lián)吡啶或聚乙烯亞胺。
13.如權(quán)利要求4所述的一種含有膽固醇結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)片段的生物相容性合成脂質(zhì)體的合成方法，其特征是步驟一中的反應(yīng)溫度為0-60°C;步驟二中的反應(yīng)溫度為0-45°C;步驟三中的反應(yīng)溫度為50-120°C。
14.一種如權(quán)利要求1所述的一種含有膽固醇結(jié)構(gòu)片段的生物相容性合成脂質(zhì)體作為治療基因和藥物的載體材料、水基化妝品配方中的功能表面活性劑以及乳液型化妝品的配方中高效乳化劑的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明提供一種含有膽固醇結(jié)構(gòu)片段的生物相容性合成脂質(zhì)體、制備方法及其用途。系采用點(diǎn)擊化學(xué)偶聯(lián)反應(yīng)方法合成的一種含有膽固醇結(jié)構(gòu)片段的生物相容性合成脂質(zhì)體，方法簡(jiǎn)便、高效、易操作，并且偶聯(lián)反應(yīng)的起始原料，如疏水性膽固醇炔基化合物以及作為陽(yáng)離子模塊的疊氮功能化合物易于模塊化設(shè)計(jì)和制備。同時(shí)，本發(fā)明獲得的脂質(zhì)體分子具有兩親性、低細(xì)胞毒性、良好生物相容性等優(yōu)點(diǎn)，能夠在緩沖液中高效結(jié)合基因形成穩(wěn)定的復(fù)合體，并通過(guò)活細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)染，高效表達(dá)目標(biāo)蛋白或釋放出包裹的模型藥物。不僅可以作為低毒、高效的基因和藥物緩釋載體生物材料應(yīng)用，也可以作為一種高效、低毒陽(yáng)離子型功能表面活性劑在日用化工、個(gè)人護(hù)理用品等工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用。
文檔編號(hào)A61K47/28GK102161688SQ201110040189
公開(kāi)日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2011年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月18日
發(fā)明者孫景景, 曹阿民, 李慧, 盛瑞隆 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所