專利名稱：支鏈異聚乙二醇和中間體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及支鏈異聚乙二醇。更具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及支鏈異聚乙二醇化合物，其用于生物功能性分子的修飾、藥物遞送系統(tǒng)中的藥物或藥物載體、用于診斷的材料和裝置坐寸O背景技術(shù)
聚乙二醇自身表現(xiàn)出低毒性和抗原性，并且在水和許多有機(jī)溶劑中具有出色溶解性。因此，在末端中引入反應(yīng)性官能團(tuán)的末端活化的聚乙二醇化合物已被廣泛用于提供各種不同功能，例如提供藥物和藥物載體在體內(nèi)的隱蔽性并使它們?nèi)芙庠谒幬镞f送系統(tǒng)中， 以及提高材料表面的生物相容性。在這些化合物中，在直鏈聚乙二醇的兩個(gè)末端處分別具有反應(yīng)性不同的官能團(tuán)的所謂的異雙官能度聚乙二醇，可以在各個(gè)末端中引入不同分子， 例如生物功能性分子如藥物、生理活性物質(zhì)、定向物質(zhì)等。因此，聚乙二醇被用作異交聯(lián)劑， 其將這些生物功能性分子彼此交聯(lián)或?qū)⑸锕δ苄苑肿优c各種藥物載體或裝置交聯(lián)。
將異雙官能度聚乙二醇原樣用作異交聯(lián)劑所獲得的第一個(gè)獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)是，(A)能夠?qū)⒆鳛槿缟纤龅木垡叶嫉男再|(zhì)的低抗原性和出色溶解性提供給被鍵合的物質(zhì)這一事實(shí)。由于聚乙二醇是具有重復(fù)單元的聚合物，因此它具有相當(dāng)大的分子量和單體單元數(shù)量，并且與常見(jiàn)的低分子量異交聯(lián)劑相比末端之間的距離長(zhǎng)。因此，下一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是(B)由于空間位阻難以直接鍵合的物質(zhì)，或通過(guò)直接鍵合可能失去分子固有功能例如藥理活性的分子或物質(zhì)，或具有不同屬性的物質(zhì)例如分子或物質(zhì)，以及各種藥物載體或裝置，能夠彼此鍵合這一事實(shí)。
在DDS領(lǐng)域中，有許多關(guān)于使用異雙官能度聚乙二醇偶聯(lián)的研究。
Jiang等(非專利文獻(xiàn)I)已使用具有N-羥基琥珀酰亞胺基酯基和馬來(lái)酰亞胺基的異雙官能度聚乙二醇，將轉(zhuǎn)鐵蛋白鍵合于β_乳球蛋白。Zhang等(非專利文獻(xiàn)2)已使用具有N-羥基琥珀酰亞胺基酯基和馬來(lái)酰亞胺基的異雙官能度聚乙二醇，將作為十肽的NLS (核定位信號(hào))鍵合于結(jié)合有樹(shù)枝狀聚合物的吖啶物質(zhì)。Kim等(非專利文獻(xiàn)3)已使用具有氨基或2-吡啶基二硫化物基團(tuán)和羧酸的異雙官能度聚乙二醇，將siRNA鍵合于LHRH(促黃體素釋放激素)。Anhorn等(非專利文獻(xiàn)4)已使用具有N-羥基琥珀酰亞胺基酯基和馬來(lái)酰亞胺基的異雙官能度聚乙二醇，將IgG抗體鍵合于包含抗癌藥劑的納米粒子。
此外，作為在診斷裝置方面的應(yīng)用，Otsuka等(非專利文獻(xiàn)5)顯示了作為監(jiān)測(cè)生物功能性分子例如凝集素的生物傳感器的應(yīng)用，其中使用具有縮醛基和羥基的異雙官能度聚乙二醇將乳糖鍵合于聚乳酸，并進(jìn)一步利用乳糖與凝集素之間的相互作用和聚乳酸與無(wú)機(jī)物質(zhì)表面的之間的相互作用，結(jié)果，將凝集素與無(wú)機(jī)基材表面交聯(lián)。
如上所述，異雙官能度聚乙二醇是在藥物相關(guān)應(yīng)用例如生物功能性分子的修飾、 特別是DDS領(lǐng)域中廣泛使用的異交聯(lián)劑。另一方面，當(dāng)考慮到通過(guò)將異雙官能度聚乙二醇與各種不同生物功能性分子、載體等進(jìn)行反應(yīng)以改進(jìn)鍵合有聚乙二醇的物質(zhì)的功能時(shí)，存在著需要任一種生物功能性分子的多個(gè)修飾的情況。例如，在考慮在一端具有藥物并在另一端具有與其鍵合的定向分子鍵合有聚乙二醇的物質(zhì)的情況中，當(dāng)獲得藥物的多個(gè)鍵合時(shí)，提高運(yùn)輸效率變得可能。此外，當(dāng)獲得定向分子的多個(gè)鍵合時(shí)，提高朝向配體的定向性能變得可能。
作為考慮到采用這種多個(gè)生物功能性分子的修飾的聚乙二醇化合物，在 US6362254 (專利文獻(xiàn)I)中描述了所謂的分叉PEG。
在所述專利中，盡管沒(méi)有異聚乙二醇衍生物的應(yīng)用實(shí)例，但已經(jīng)合成了分叉PEG， 其中兩個(gè)官能團(tuán)被引入到一個(gè)聚乙二醇末端中，用于在甲氧基-聚乙二醇的一個(gè)末端處產(chǎn)生分支點(diǎn)，并用于生物功能性分子的修飾。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)I :美國(guó)專利號(hào)6362254
非專利文獻(xiàn)
非專利文獻(xiàn)I :Journal of Drug Targeting, 2007, 15 (10), 672-683
非專利文獻(xiàn)2 BioconjugateChem.，2009，20，120-128
非專利文獻(xiàn)3 =BioconjugateChem.，2008，19，2156-2162
非專利文獻(xiàn)4 =BioconjugateChem.，2008，19，2321-2331
非專利文獻(xiàn)5 =Langmuir, 2004，20 (26)，11285-11287發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明待解決的技術(shù)問(wèn)題
然而，在專利文獻(xiàn)I中，分支點(diǎn)與多個(gè)官能團(tuán)之間的長(zhǎng)度沒(méi)有明確限定，并且所描述的實(shí)例僅限于在兩個(gè)官能團(tuán)之間具有非常近距離的實(shí)例。當(dāng)設(shè)想在兩個(gè)官能團(tuán)中引入相同生物功能性分子，特別是具有非常大分子量的物質(zhì)例如蛋白或抗體時(shí)，這意味著作為異聚乙二醇衍生物的顯著特點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)(B)，即“由于空間位阻難以直接鍵合的分子，或通過(guò)直接鍵合可能失去分子固有功能例如藥理活性的分子，可以彼此鍵合”，在很大程度上受損。 因此，當(dāng)作為主要目的應(yīng)用于具有兩個(gè)或以上相同的生物功能性分子，并在另一端具有與上述分子不同的一個(gè)生物功能性分子的結(jié)合有異聚乙二醇的物質(zhì)時(shí)，用途受到限制。
此外，在設(shè)想在異聚乙二醇衍生物中弓丨入兩個(gè)或以上相同生物功能性分子的情形中，與在常用的單官能度活化聚乙二醇或異雙官能度聚乙二醇中引入生物功能性分子極為不同的一點(diǎn)，在于下述事實(shí)，即為了將生物功能性分子以高轉(zhuǎn)化率引入到兩個(gè)相同的官能團(tuán)中，不能使用相對(duì)于雙官能度分子來(lái)說(shuō)過(guò)量的聚乙二醇衍生物，這是由于會(huì)形成許多類型的雜質(zhì)，并且相反昂貴的生物功能性分子應(yīng)以過(guò)量進(jìn)行反應(yīng)。因此，從成本角度來(lái)看，在分支點(diǎn)與多個(gè)官能團(tuán)之間長(zhǎng)度短的結(jié)構(gòu)也難以應(yīng)用。
由上可知，從性能和成本兩方面來(lái)看，為了用生物功能性分子對(duì)這種新的異聚乙二醇衍生物進(jìn)行修飾，發(fā)現(xiàn)不僅在不同官能團(tuán)之間，而且在相同官能團(tuán)之間具有足夠距離的異雙官能度聚乙二醇是有利的。
然而，具有多個(gè)兩種官能團(tuán)之一，被設(shè)計(jì)成預(yù)先假定使用在藥物相關(guān)應(yīng)用、例如這些生物功能性分子的修飾中的異聚乙二醇衍生物，還沒(méi)有報(bào)道。特別是，迄今為止也還沒(méi)有關(guān)于被設(shè)計(jì)用于修飾具有相對(duì)大分子量的生物功能性分子例如蛋白藥物和抗體的衍生的實(shí)例。
本發(fā)明的目的是提供一種支鏈異聚乙二醇化合物，其具有能夠與各種生物功能性分子進(jìn)行反應(yīng)的兩種官能團(tuán)，并具有多個(gè)所述官能團(tuán)中的一個(gè)。
對(duì)于這樣的生物功能性分子來(lái)說(shuō)，可以提到的主要是諸如蛋白藥物、多肽、酶、抗體、抗體藥物、基因、核酸化合物包括寡核苷酸等、核酸藥物、抗癌藥劑、低分子量藥物的生物功能性分子。此外，除了這些生物功能性分子之外，也可以允許藥物投送系統(tǒng)中的載體例如脂質(zhì)體和聚合物膠束以及用于診斷的其他材料和裝置進(jìn)行反應(yīng)。其中，特別提供了支鏈異聚乙二醇化合物，其最適合用于修飾生物功能性分子包括蛋白藥物、多肽、酶、抗體、抗體藥物等。
解決問(wèn)題的技術(shù)手段
作為為了解決上述問(wèn)題而進(jìn)行的深入研究的結(jié)果，本發(fā)明人開(kāi)發(fā)了一種支鏈異聚乙二醇化合物，其具有多個(gè)兩種官能團(tuán)中的一種官能團(tuán)，適合用于包括生物功能性分子、藥物載體和用于診斷的基質(zhì)材料的基材表面的藥物相關(guān)的應(yīng)用，特別是具有大分子量的生物功能性分子包括蛋白藥物、多肽、酶、抗體和抗體藥物的修飾。
本發(fā)明的最顯著特征是下述事實(shí)，即在具有一定范圍的重復(fù)單元數(shù)的每個(gè)聚乙二醇鏈的一個(gè)末端處，存在多次出現(xiàn)的兩種官能團(tuán)中的一種官能團(tuán)。由于這種特征，在考慮用兩種不同種類的生物功能性分子修飾支鏈異聚乙二醇化合物的情況下，鍵合于多個(gè)官能團(tuán)的生物功能性分子彼此之間具有最多兩個(gè)聚乙二醇鏈鏈長(zhǎng)的距離，因此在相互空間位阻減小的情況下實(shí)現(xiàn)修飾。此外，由于分子結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，生物功能性分子與可能由于空間位阻而降低反應(yīng)性的分支點(diǎn)和在另一種官能團(tuán)處被修飾的另一種生物功能性分子之間，具有最多一個(gè)聚乙二醇鏈鏈長(zhǎng)的距離。
如上所述，在考慮對(duì)兩個(gè)不同生物功能性分子進(jìn)行修飾的情況下，由于本發(fā)明的支鏈異聚乙二醇化合物的結(jié)構(gòu)特征，將要在多次出現(xiàn)的一種官能團(tuán)處被修飾的生物功能性分子，與同一分子中存在的下列三項(xiàng)中的任一項(xiàng)保持足夠距離，即(I)相同的生物功能性分子，(2)分支點(diǎn)，和(3)另一種生物功能性分子。因此，能夠以較高效率執(zhí)行修飾并同時(shí)抑制由空間位阻產(chǎn)生的不利效應(yīng)，并且也能夠抑制生理活性的降低。
也就是說(shuō)，本發(fā)明體現(xiàn)在下列方面。
(I) 一種支鏈異聚乙二醇，其由式[I]所表不
權(quán)利要求
1.一種支鏈異聚乙二醇，該支鏈異聚乙二醇由式[I]所表示
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的支鏈異聚乙二醇，其中所述分支連接物組成部分E由式[2]表不:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的支鏈異聚乙二醇，其中LI和L2各自是醚鍵、氨酯鍵、酰胺鍵或含有所述這些基團(tuán)的飽和烴基、單鍵或飽和烴基。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的支鏈異聚乙二醇，其中LI和L2二者都是含有醚鍵的飽和烴基、單鍵或飽和烴基。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的支鏈異聚乙二醇，所述支鏈異聚乙二醇由式[3]或[4]表示
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5任一項(xiàng)所述的支鏈異聚乙二醇，其中所述原子團(tuán)X的官能團(tuán)和所述原子團(tuán)Y的官能團(tuán)各自選自由縮醛基、醛基、馬來(lái)酰亞胺基、乙烯砜基、碘乙酰胺基、活性酷基、活性碳酸酷基、竣基、氣基、氣氧基、硫醇基、稀丙基、乙稀基、乙塊基和置氣基所組成的組。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的支鏈異聚乙二醇，其中所述原子團(tuán)X的官能團(tuán)和所述原子團(tuán)Y的官能團(tuán)中的至少一個(gè)選自由羧基、氨基、氨氧基和硫醇基所組成的組。
8.—種中間體，該中間體是權(quán)利要求I至7任一項(xiàng)所述的支鏈異聚乙二醇的中間體，并且其中所述原子團(tuán)X的官能團(tuán)和所述原子團(tuán)Y的官能團(tuán)中的至少一個(gè)被保護(hù)基團(tuán)保護(hù)。
9.一種鍵合有聚乙二醇的物質(zhì)，其中生物功能性分子鍵合于根據(jù)權(quán)利要求I至7任一項(xiàng)所述的支鏈異聚乙二醇的末端。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種支鏈異聚乙二醇化合物，其具有兩種能夠與各種生物功能性物質(zhì)反應(yīng)的官能團(tuán)，并且具有多個(gè)所述官能團(tuán)之一。本發(fā)明的支鏈異聚乙二醇由式[1]表示，其中X和Y各自表示含有至少一個(gè)官能團(tuán)的原子團(tuán)，所述官能團(tuán)與生物功能性分子中存在的官能團(tuán)反應(yīng)以形成共價(jià)鍵，并且所述原子團(tuán)X中包含的官能團(tuán)與所述原子團(tuán)Y中包含的官能團(tuán)彼此不同；s是2至8的整數(shù)，其表示聚乙二醇鏈的數(shù)量；n是聚乙二醇鏈的平均添加摩爾數(shù)，并且20≤n≤2000；并且，E是分支連接物組成部分，其對(duì)所述聚乙二醇鏈具有s價(jià)成鍵價(jià)，并對(duì)所述官能團(tuán)Y具有單價(jià)成鍵價(jià)。
文檔編號(hào)C08G65/32GK102985462SQ20118003148
公開(kāi)日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2011年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月25日
發(fā)明者山本裕二, 吉岡宏樹(shù), 真鍋文朗 申請(qǐng)人:日油株式會(huì)社