具有生理環(huán)境響應(yīng)功能的主動(dòng)靶向星形聚合物載體及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有生理環(huán)境響應(yīng)功能的主動(dòng)靶向星形聚合物載體及其制備方法，該載體具有對(duì)腫瘤細(xì)胞有特異靶向功能，并且可響應(yīng)細(xì)胞內(nèi)的還原環(huán)境而快速降解。該載體材料是雙親性星形聚合物，親水鏈段材料為末端接有主動(dòng)靶向配體的聚乙二醇；疏水鏈段為可降解吸收的星形聚己內(nèi)酯；親水和疏水鏈段之間通過具有生理環(huán)境響應(yīng)功能的二硫鍵化學(xué)連接，形成功能化的星形嵌段共聚物。本發(fā)明聚合物可以作為藥物載體，在水中通過自組裝形成裝載藥物的納米顆粒，可用于腫瘤的靶向治療。
【專利說明】具有生理環(huán)境響應(yīng)功能的主動(dòng)靶向星形聚合物載體及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有生理環(huán)境響應(yīng)功能的主動(dòng)靶向星形聚合物載體的制備方法，屬于藥物控釋【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]抗癌藥物的副作用嚴(yán)重阻礙了其臨床應(yīng)用。為了解決這個(gè)問題，目前研究者們多采用納米顆粒作為藥物載體，比如用納米膠束包載藥物，這一應(yīng)用的主要根據(jù)是，聚合物膠束是通過細(xì)胞的內(nèi)吞作用攜載抗癌藥物進(jìn)入細(xì)胞，繞開了 P-糖蛋白，避免藥物經(jīng)胞外分泌外流，從而使藥物可以被具有多要耐藥性的腫瘤細(xì)胞大量吸收，提高了治療作用并且大大減小了毒副作用。
[0003]然而，聚合物膠束在抗癌藥物的應(yīng)用方面還面臨著很多挑戰(zhàn)，期望是使載藥膠束在到達(dá)腫瘤細(xì)胞之前的血液循環(huán)中穩(wěn)定性良好，又要能選擇性地富集在腫瘤部位，并且在腫瘤細(xì)胞內(nèi)部可以快速 釋放出藥物。通過細(xì)胞靶向和細(xì)胞質(zhì)內(nèi)可控釋放抗癌藥物，是降低腫瘤治療對(duì)正常細(xì)胞傷害和克服耐藥性問題的關(guān)鍵。因此，制備出結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、具有靶向性和能響應(yīng)腫瘤細(xì)胞內(nèi)環(huán)境而快速釋放藥物的聚合物載體，是目前腫瘤治療研究和技術(shù)開發(fā)的執(zhí)占。
[0004]在形成膠束的嵌段共聚物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，兩親性星形聚合物除具備一般兩親性線性嵌段共聚物的性質(zhì)外，由于多個(gè)鏈段通過共價(jià)鍵連接于一個(gè)多官能團(tuán)核上，還有其特殊的性質(zhì)。星形聚合物是由至少三個(gè)線性高分子鏈通過化學(xué)鍵連接到同一中心核上所形成的多臂支化聚合物，與線性聚合物相比，具備的獨(dú)特性質(zhì)包括:分子表面官能度高，分子鏈末端帶有大量的可供進(jìn)一步改性的官能團(tuán)；分子鏈不易纏結(jié)、溶液和本體的粘度明顯低于相同分子量的線性聚合物、結(jié)晶度較低；分子更易發(fā)生微相分離等。綜合這些特點(diǎn)，與線性兩親嵌段共聚物相比，星型共聚物在水中更易于形成膠束，同時(shí)也具備更好的穩(wěn)定性。
[0005]與人體正常細(xì)胞相比，多數(shù)腫瘤細(xì)胞表面呈現(xiàn)出一些特定受體的高表達(dá)，比如葉酸受體、半乳糖基受體等。因此，針對(duì)腫瘤細(xì)胞表面的特殊受體，在藥物載體材料上通過化學(xué)鍵連接一些相應(yīng)的配體，通過這種受體-配體的特異結(jié)合，就可實(shí)現(xiàn)藥物載體的主動(dòng)靶向功能。另外，在腫瘤細(xì)胞內(nèi)部，谷胱甘肽含量遠(yuǎn)高于細(xì)胞外的血液中的含量，也大于正常細(xì)胞內(nèi)的濃度。根據(jù)這個(gè)生理環(huán)境特征，我們可以在聚合物的親水和疏水鏈段之間連接具有生理環(huán)境響應(yīng)功能的二硫鍵，就可以實(shí)現(xiàn)載體在腫瘤細(xì)胞內(nèi)還原條件下快速裂解斷裂，釋放藥物導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞快速凋亡。
[0006]目前，中國(guó)專利申請(qǐng)200910273157.0和201110004873.6公布了含有二硫鍵的共
聚物的制備方法，但是未涉及載體的靶向，以及載體聚合物不是星形聚合物。根據(jù)前面的分析，這些聚合物材料不能實(shí)現(xiàn)載體在血液循環(huán)中的穩(wěn)定性，也不能實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤治療的靶向治療性。但是，在我們涉及的這個(gè)體系中，我們根據(jù)腫瘤的生理環(huán)境特征，設(shè)計(jì)了一種既能在血液循環(huán)中保持穩(wěn)定，又能對(duì)腫瘤細(xì)胞靶向和能響應(yīng)細(xì)胞內(nèi)還原條件而快速裂解斷高分子鏈，快速釋放出抗腫瘤藥物的星形聚合物載體。該載體在體內(nèi)還能完全生物降解。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明目的是提供一種具有生理環(huán)境響應(yīng)功能的主動(dòng)靶向星形聚合物載體的制備方法。使其獲得的星形聚合物保證載體在血液循環(huán)中保持穩(wěn)定性。
[0008]一種具有生理環(huán)境響應(yīng)功能的主動(dòng)靶向星形聚合物載體的制備方法，包含如下的步驟:
[0009](I)星形聚己內(nèi)酯的制備:以氯化亞錫為催化劑，加入多元醇和己內(nèi)酯，在抽真空3小時(shí)后，于溫度150度開環(huán)聚合，反應(yīng)6小時(shí)合成理論分子量8000的星形聚己內(nèi)酯，產(chǎn)物冷卻后，以二氯甲烷溶解，在大量冰乙醇中沉析，抽濾，產(chǎn)物真空干燥，即得星形聚己內(nèi)酯的制備；
[0010](2)、星形聚己內(nèi)酯末端引入二硫鍵:環(huán)狀二硫代二丙酸酐與(I)所得星形聚己內(nèi)酯末端羥基反應(yīng)，以二甲基甲酰胺DMF做溶劑，加入4- 二甲氨基吡啶DMAP和三乙胺催化反應(yīng)進(jìn)行，在35度水浴條件下，攪拌反應(yīng)24h ;反應(yīng)結(jié)束后，用0.1M稀鹽酸來酸化反應(yīng)液，將反應(yīng)液倒入六倍體積的蒸餾水中，用二倍體積的二氯甲烷萃取三次，收集二氯甲烷層，加入無水硫酸鈉除水，過濾后將澄清濾液旋蒸、冰乙醚沉析、抽濾，得以分子式PER-(PCL-SS-C00H) 4為主體的兩親嵌段共聚物；
[0011](3)、兩親性星形嵌段共聚物的形成:稱取I當(dāng)量的疏水鏈段產(chǎn)物(PER- (PCL-SS-C00H) 4)溶于一定量DMF中，將此溶液用恒壓滴液漏斗慢慢滴入到8~10當(dāng)量氨基化PEG的DMF溶液中，在催化劑NHS和DCC存在下，通過酰胺鍵連接成兩親性的嵌段共聚物，反應(yīng)液過濾、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)、冰乙醇沉析，得兩親性星形嵌段共聚物；
[0012](4)、具有生理環(huán)境`響應(yīng)功能的主動(dòng)靶向星形聚合物載體的制備:活化后的靶向材料與上一步制備的兩親嵌段共聚物以當(dāng)量比4:1反應(yīng)，室溫?cái)嚢?4h，溶劑為二甲亞砜DMSO ;反應(yīng)結(jié)束后，用截留分子量1000克/摩爾的透析袋透析3天，透析結(jié)束后，冷凍干燥得最終目標(biāo)產(chǎn)物。
[0013]本發(fā)明方法的原料低廉易得，方法成熟簡(jiǎn)單，應(yīng)用前景廣。涉及的各個(gè)步驟與方法，本領(lǐng)域的技術(shù)人員均能實(shí)現(xiàn)。
[0014]本發(fā)明的目的還在于，以上述手段獲得的目標(biāo)物。
[0015]一種具有生理環(huán)境響應(yīng)功能的主動(dòng)靶向星形聚合物載體，該載體材料是具有四臂或六臂星形結(jié)構(gòu)的雙親性星形聚合物，親水鏈段材料為末端接有主動(dòng)靶向配體的聚乙二醇；疏水鏈段為可降解吸收的星形聚己內(nèi)酯；親水和疏水鏈段之間通過具有生理環(huán)境響應(yīng)功能的二硫鍵連接，形成功能化的星形嵌段共聚物，這種聚合物可以作為藥物載體，在水中通過自組裝形成裝載藥物的納米顆粒，用于腫瘤的靶向治療。
[0016]這樣，靶向分子的引入使載藥膠束有選擇性地富集在腫瘤細(xì)胞周圍，并通過受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用進(jìn)入腫瘤細(xì)胞；在的聚合物親水和疏水鏈段之間連接的具有生理環(huán)境響應(yīng)功能的二硫鍵，可以使載體在腫瘤細(xì)胞內(nèi)還原條件下快速裂解斷裂，釋放藥物導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞快速凋亡。疏水鏈段主要組分為聚己內(nèi)酯成分，可以在體內(nèi)完全生物降解。因此，該載體可以提高腫瘤的治療效果，同時(shí)可以減小藥物的毒副作用?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0017]圖1星形聚己內(nèi)酯的合成路線。
[0018]圖2兩親性星形嵌段共聚物的合成路線。
[0019]圖3靶向材料的合成路線。
【具體實(shí)施方式】
[0020](1)星形聚己內(nèi)酯的制備(合成路線如圖1所示):以氯化亞錫為催化劑，多元醇為星形結(jié)構(gòu)的核。通常，對(duì)于I當(dāng)量的季戊四醇，投入70當(dāng)量的己內(nèi)酯，總質(zhì)量1%的氯化亞錫，使合成理論分子量8000的星形聚己內(nèi)酯。在抽真空3小時(shí)后，于溫度150度開環(huán)聚合，反應(yīng)6小時(shí)。產(chǎn)物冷卻后，以二氯甲烷溶解，在大量冰乙醇中沉析，抽濾，產(chǎn)物真空干燥，即得四臂聚己內(nèi)酯。
[0021]以上制備過程中，所使用的作為星型結(jié)構(gòu)的核的分子，可以是丙三醇、季戊四醇和雙季戊四醇這類多元醇的一種，分別形成的是三臂、四臂和六臂的星形結(jié)構(gòu)。所設(shè)計(jì)的這段星形聚合物理論分子量可以是500到10000。
[0022](2) 二硫代二丙酸環(huán)狀酸酐的制備:一定量二硫代二丙酸在乙酰氯中溫度65度回流反應(yīng)，可得二硫代二丙酸的環(huán)狀內(nèi)酸酐。
[0023](3)星形聚己內(nèi)酯末端引入二硫鍵:上述合成的環(huán)狀二硫代二丙酸酐與星形聚己內(nèi)酯末端羥基可反應(yīng)，以二甲基甲酰胺(DMF)做溶劑，加入4-二甲氨基吡啶(DMAP)和三乙胺催化反應(yīng)進(jìn)行，在35度水浴條件下，攪拌反應(yīng)24h。反應(yīng)結(jié)束后，用0.1M稀鹽酸來酸化反應(yīng)液。將反應(yīng)液倒入六倍體積的蒸餾水中，用二倍體積的二氯甲烷萃取三次。收集二氯甲烷層，加入無水硫酸鈉除水。過濾，將澄清濾液旋蒸、冰乙醚沉析、抽濾，得產(chǎn)物。產(chǎn)物分子式 PER-(PCL-SS-C00H)4。
[0024](4)雙氨基化聚乙二醇的制備:采用Gabriel法進(jìn)行聚乙二醇的氨基化。對(duì)于PEG雙端氨基化的方法，也可以使用其他成熟的氨基化方法，例如，用PEG合成磺酰化的PEG后，高溫高壓釜中與氨水反應(yīng)。
[0025](5)兩親性星形嵌段共聚物的形成(如合成路線圖2所示):根據(jù)上述方案，稱取I當(dāng)量的疏水鏈段產(chǎn)物(PER-(PCL-SS-C00H) 4)溶于一定量DMF中，將此溶液用恒壓滴液漏斗慢慢滴入到8~10當(dāng)量氨基化PEG的DMF溶液中，在催化劑NHS和DCC存在下，通過酰胺鍵連接成兩親性的嵌段共聚物。反應(yīng)液過濾、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)、冰乙醇沉析，得產(chǎn)物。
[0026](6)靶向材料的制備:靶向分子的來源可以是葉酸和半乳糖分子中的一種，其受體均有在人體腫瘤細(xì)胞表面過量表達(dá)的情況。
[0027](a)葉酸靶向材料的制備(如合成路線圖3所示):葉酸經(jīng)等當(dāng)量的NHS和DCC在冰水浴條件下活化?；罨蟮娜~酸與上一步制備的兩親嵌段共聚物以當(dāng)量比4:1反應(yīng)，室溫?cái)嚢?4h，溶劑為二甲亞砜(DMS0)。反應(yīng)結(jié)束后，用截留分子量1000克/摩爾的透析袋透析3天。透析結(jié)束后，冷凍干燥得最終產(chǎn)物，具有葉酸靶向基團(tuán)并且有二硫鍵的星形聚合物。
[0028](b)半乳糖靶向材料的制備:制備方法與上同，將葉酸換成乳糖酸，就可得到有半乳糖靶向基團(tuán)并且有二硫鍵的星形聚合物。
[0029]實(shí)施例1[0030]稱取0.17克季戊四醇，10克己內(nèi)酯和0.1克氯化亞錫，置于單口瓶中，抽真空3h后，在溫度150度條件下開環(huán)聚合，6小時(shí)后取出，待產(chǎn)物從熔融冷卻為固體狀態(tài)，加入5mL二氯甲烷使溶解，滴入到250mL冰乙醇中沉析，抽濾，真空干燥，即得四臂聚己內(nèi)酯。
[0031 ] 稱取2克二硫代二丙酸，加入20克乙酰氯，在溫度65度回流反應(yīng)，磁力攪拌4h后，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去大部分有機(jī)溶劑，用冰乙醚沉析，抽濾，真空干燥，即得。
[0032]稱取1份二硫代二丙酸酐與5.2克上述的星形聚己內(nèi)酯，加入到70mLDMF中，催化劑DMAP0.3176克，三乙胺0.4mL,在溫度35度水浴條件下，攪拌反應(yīng)24h。反應(yīng)結(jié)束后，用配置好的0.1M鹽酸調(diào)節(jié)pH值為5，然后將該反應(yīng)液倒入六倍體積的蒸餾水中，用二倍體積的二氯甲烷萃取，共萃取三次。收集下部二氯甲烷層，加入無水硫酸鈉除水。待液體層澄清,過濾掉硫酸鈉,將濾液旋蒸,大量冰乙醚沉析、抽濾,得產(chǎn)物。產(chǎn)物分子式PER-(PCL-SS-C00H) 4。[0033]稱3克雙氨基化的聚乙二醇(PEG)溶于50mL DMF中，置于三口燒瓶中，另外稱1.2克疏水鏈段產(chǎn)物PER- (PCL-SS-C00H) 4溶于30mL DMF中，將此溶液慢慢滴入到氨基化聚乙二醇的DMF溶液中，加入催化量的NHS和DCC，室溫反應(yīng)24h。反應(yīng)液過濾、旋蒸、大量冰乙醇沉析、抽濾，重復(fù)三次，真空干燥得到星形兩親性嵌段共聚物產(chǎn)物。
[0034]稱0.022 克葉酸，0.0103 克 DCC, 0.0058 克 NHS，加入 20mL 二甲亞砜(DMSO)中磁力攪拌12h，前2h在冰水浴條件下進(jìn)行。稱上步已經(jīng)合成的星形兩親性嵌段共聚物產(chǎn)物3克，溶于50mL DMSO中，活化好的葉酸溶液滴入該聚合物溶液中，反應(yīng)24h。反應(yīng)結(jié)束后，用截留分子量1000克/摩爾的透析袋透析3天，冷凍干燥得最終產(chǎn)物:具有生理環(huán)境響應(yīng)功能的主動(dòng)靶向四臂星形聚合物載體。
[0035]實(shí)施例2
[0036]本例是將實(shí)施例1中的季戊四醇換做雙季戊四醇，投入的雙季戊四醇與己內(nèi)酯的比例為1:105，其他實(shí)施方法實(shí)施例1，以此得到六臂的星形共聚物。
[0037]實(shí)施例3
[0038]本例是將實(shí)施例1中的葉酸分子換做乳糖酸其他方法同實(shí)施例1，可以合成得到有半乳糖靶向基團(tuán)并且有二硫鍵的星形四臂聚合物。
[0039]實(shí)施例4
[0040]本例是將實(shí)施例1中的葉酸分子換做乳糖酸，季戊四醇換做雙季戊四醇，其他方法同實(shí)施例1，可以合成得到有半乳糖靶向基團(tuán)并且有二硫鍵的星形六臂聚合物。
【權(quán)利要求】
1.一種具有生理環(huán)境響應(yīng)功能的主動(dòng)靶向星形聚合物載體的制備方法，包含如下的步驟: (1)星形聚己內(nèi)酯的制備:以氯化亞錫為催化劑，加入多元醇和己內(nèi)酯，在抽真空3小時(shí)后，于溫度150度開環(huán)聚合，反應(yīng)6小時(shí)合成理論分子量8000的星形聚己內(nèi)酯，產(chǎn)物冷卻后，以二氯甲烷溶解，在大量冰乙醇中沉析，抽濾，產(chǎn)物真空干燥，即得星形聚己內(nèi)酯的制備; (2)、星形聚己內(nèi)酯末端引入二硫鍵:環(huán)狀二硫代二丙酸酐與(I)所得星形聚己內(nèi)酯末端羥基反應(yīng)，以二甲基甲酰胺DMF做溶劑，加入4- 二甲氨基吡啶DMAP和三乙胺催化反應(yīng)進(jìn)行，在35度水浴條件下，攪拌反應(yīng)24h ;反應(yīng)結(jié)束后，用0.1M稀鹽酸來酸化反應(yīng)液，將反應(yīng)液倒入六倍體積的蒸餾水中，用二倍體積的二氯甲烷萃取三次，收集二氯甲烷層，加入無水硫酸鈉除水，過濾后將澄清濾液旋蒸、冰乙醚沉析、抽濾，得以分子式PER-(PCL-SS-C00H)4為主體的兩親嵌段共聚物； (3)、兩親性星形嵌段共聚物的形成:稱取I當(dāng)量的疏水鏈段產(chǎn)物(PER- (PCL-SS-COOH) 4)溶于一定量DMF中，將此溶液用恒壓滴液漏斗慢慢滴入到8~10當(dāng)量氨基化PEG的DMF溶液中，在催化劑NHS和DCC存在下，通過酰胺鍵連接成兩親性的嵌段共聚物，反應(yīng)液過濾、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)、冰乙醇沉析，得兩親性星形嵌段共聚物； (4)、具有生理環(huán)境響應(yīng)功能的主動(dòng)靶向星形聚合物載體的制備:活化后的靶向材料與上一步制備的兩親嵌段共聚物以當(dāng)量比4:1反應(yīng)，室溫?cái)嚢?4h，溶劑為二甲亞砜DMSO ;反應(yīng)結(jié)束后，用截留分子量1000克/摩爾的透析袋透析3天，透析結(jié)束后，冷凍干燥得最終目標(biāo)產(chǎn)物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述之方法，其特征在于，所述多元醇為季戊四醇，步驟(1)中季戊四醇與己內(nèi)酯的投料重量比為 1.7:100。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述之方法，其特征在于，所述多元醇為雙季戊四醇，步驟(1)中雙季戊四醇與己內(nèi)酯的投料重量比為1:105。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述之方法，其特征在于，所述靶向材料為葉酸和半乳糖之一。
5.一種具有生理環(huán)境響應(yīng)功能的主動(dòng)靶向星形聚合物載體，該載體材料是具有四臂或六臂星形結(jié)構(gòu)的雙親性星形聚合物，親水鏈段材料為末端接有主動(dòng)靶向配體的聚乙二醇；疏水鏈段為可降解吸收的星形聚己內(nèi)酯；親水和疏水鏈段之間通過具有生理環(huán)境響應(yīng)功能的二硫鍵連接，形成功能化的星形嵌段共聚物，這種聚合物可以作為藥物載體，在水中通過自組裝形成裝載藥物的納米顆粒，用于腫瘤的靶向治療，其特征在于，采用權(quán)利要求1或2或3或4的方法制得。
【文檔編號(hào)】C08G63/91GK103865069SQ201410062358
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年2月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月24日
【發(fā)明者】周紹兵, 史春麗, 郭星, 王毅 申請(qǐng)人:西南交通大學(xué)