專利名稱：一種改進(jìn)的生物降解型聚氨基酸合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物降解性高分子的合成方法，特別涉及一種改進(jìn)的生物降解型聚氨基酸合成方法。
隨著合成高分子科學(xué)的發(fā)展，生物降解性高分子在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用特別是在緩釋藥物系統(tǒng)、手術(shù)縫線、人工皮膚等方面的應(yīng)用越來越受到人們的重視。生物降解性高分子植入體內(nèi)后在酶和體液等的作用下，經(jīng)一定時(shí)間后能慢慢降解，最后被機(jī)體吸收，這對(duì)于以上用途有特殊的意義。聚氨基酸是新發(fā)展的一種生物降解高分子，其主要用途之一就是作為緩釋藥物系統(tǒng)載體，它含帶官能團(tuán)的側(cè)鏈，可以直接鍵合藥物，也可以采用儲(chǔ)存或基體方式與藥物結(jié)合，并可通過改變側(cè)鏈的親疏水性、荷電性和酸堿性控制藥物的擴(kuò)散速度與自身的生物降解性。
傳統(tǒng)的聚氨基酸合成步驟分為以下四步(1)氨基酸進(jìn)行酯化或芐氧羰化;(2)氨基酸酯的N-羧酸酐(NCA)的合成;(3)聚合反應(yīng);(4)聚合物側(cè)鏈的后處理(水解、酸解、醇解等)。NCA的制備以光氣化路線為主，1956年，Blout采用光氣鼓泡進(jìn)入氨基酸溶液，直至氨基酸溶解，反應(yīng)長達(dá)幾小時(shí)，消耗大量的光氣，大部分光氣未反應(yīng)而對(duì)環(huán)境造成污染，產(chǎn)品NCA要經(jīng)過多次提純才能達(dá)到聚合級(jí)。1976年，F(xiàn)uller發(fā)展了光氣-苯液法，使用定量的光氣-苯液與氨基酸反應(yīng)，雖然該法提高了回收率，節(jié)省了光氣和減少了污染，但反應(yīng)時(shí)間仍長達(dá)一小時(shí)以上，且反應(yīng)設(shè)備復(fù)雜，還要消耗大量的冷凝劑，制備成本很高。傳統(tǒng)的聚氨基酸羧酸酯側(cè)鏈的脫酯方法是用干燥的溴化氫鼓泡法，產(chǎn)物經(jīng)乙醚抽提除去過量的溴化氫，該法消耗試劑多，成本高，重現(xiàn)性不好。
本發(fā)明的目的在于提供一種改進(jìn)的、成本低、重現(xiàn)性好的生物降解型氨基酸合成方法。
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。
聚氨基酸合成步驟如下(1)氨基酸進(jìn)行酯化或芐氧羰化(2)氨基酸酯的N-羧酸酐(NCA)的合成(3)聚合反應(yīng)(4)聚合物側(cè)鏈的后處理(水解、酸解、醇解等)本發(fā)明是對(duì)聚氨基酸合成方法中的第(2)、(4)兩步驟作出的重要改進(jìn)，其通過以下方式而實(shí)現(xiàn)1.氨基酸酯的N-羧酸酐(NCA)的合成將預(yù)先提純的甲苯在-10℃下吸收光氣制得4～6N光氣-甲苯液。在可全封閉的反應(yīng)瓶內(nèi)裝一定比例的氨基酸和四氫呋喃(1克/10毫升)，四氫呋喃預(yù)先必須進(jìn)行嚴(yán)格的脫水處理，封閉瓶口后注入4～6N的光氣-甲苯液，氨基酸與光氣當(dāng)量比為1∶3，置于60～65℃的油浴中，使用磁力攪拌器攪拌，約10分鐘后溶液轉(zhuǎn)透明，再反應(yīng)10分鐘，放空，把反應(yīng)混合物倒入市售分析純石油醚中，充分混合，放冰箱中靜置，過濾，干燥。其化學(xué)反應(yīng)式為
2.聚氨基酸中羧酸酯側(cè)鏈的脫酯將含羧酸酯側(cè)鏈(其含酯側(cè)鏈的氨基酸的克分子%必須大于要制備的含游離羧酸側(cè)鏈的氨基酸克分子%，即X＞A)的氨基酸共聚物溶于二氯甲烷/甲苯(1∶1體積比)中，聚合物濃度為2.5%，二氯甲烷和甲苯在使用前都必須經(jīng)嚴(yán)格的脫水處理。通入干燥的溴化氫氣40分鐘，然后把反應(yīng)瓶密封，根據(jù)不同的游離羧酸側(cè)鏈含量(A值)來決定相應(yīng)的停放時(shí)間(0～48小時(shí))，要求游離羧酸側(cè)鏈含量越高，停放時(shí)間就需要越長。A值一般為15～60%(克分子含量)。
上述反應(yīng)物停放預(yù)定時(shí)間后，倒入去離子水中沉淀、漂洗，每隔4小時(shí)更換一次去離子水，直至水的pH值呈中性為止。過濾、干燥，得含游離羧酸側(cè)鏈的氨基酸共聚物。
X＝a+b;x+y＝1;a+b+y＝1A＝a×100%為含游離羧酸側(cè)鏈氨基酸的克分子%X＝x×100%R1可以是芐基、甲基或乙基等。
實(shí)施例一γ-谷氨酸芐酯根據(jù)文獻(xiàn)由谷氨酸與苯甲醇通過酯化反應(yīng)生成，把精制的甲苯冷凍到-10℃，在此溫度下吸收凈化過的光氣，用增重法計(jì)算光氣濃度。稱谷氨酸芐酯10克，放入250ml的醫(yī)用生理鹽水輸液瓶中，放入磁攪拌子，再倒進(jìn)精制過的四氫呋喃100ml，蓋上膠塞，封好鋁帽，用注射器推入20ml 5N光氣-甲苯液。反應(yīng)瓶置于60～65℃油浴中，同時(shí)使用磁力攪拌器攪拌，約10分鐘左右，溶液變無色透明，再繼續(xù)反應(yīng)10分鐘，放氣，中止反應(yīng)。反應(yīng)產(chǎn)物倒入300ml市售分析純石油醚中沉淀，過濾，真空干燥，可得9.8克谷氨酸芐酯，產(chǎn)率88.3%，白色結(jié)晶，熔點(diǎn)91～93℃。
實(shí)施例二新鮮制備的白氨酸羧酸酐3.62克(0.3克分子分?jǐn)?shù))，谷氨酸甲酯羧酸酐7.90克(0.55克分子分?jǐn)?shù))和谷氨酸芐酯羧酸酐3.03克(0.15克分子分?jǐn)?shù))溶于在已提純的二氯甲烷中制成5%濃度，加入引發(fā)劑三乙胺，溶液聚合生成白氨酸-谷氨酸甲酯-谷氨酸芐酯三元共聚物。該聚合物溶液再加入同樣體積的精制甲苯，鼓泡通入干燥的溴化氫氣體，約10分鐘后可見絮狀沉淀產(chǎn)生，繼續(xù)通氣40分鐘停止，蓋緊瓶塞。停放0.4小時(shí)后，鼓泡通入氮?dú)?小時(shí)以驅(qū)趕溶溶中殘存的溴化氫，反應(yīng)物倒入1升去離子水中漂洗，每4小時(shí)更換新鮮的去離子水，并用試紙測定水中的pH值，直至中性為止。過濾，干燥，可得白氨酸-谷氨酸甲酯-谷氨酸共聚物(簡稱PLMGG)，白色固體，收7.94克，測定A值為18.3%，粘度為140cm2/g。停放不同時(shí)間，所得共聚物的A值也不同，停放越長，則所得聚合物A值越大(見表一)。生物降解性試驗(yàn)在大鼠體內(nèi)進(jìn)行，將直徑10mm，厚0.1mm聚氨基酸試片在大白鼠背皮下植入，定期處死大鼠，解剖鼠背取出試片，洗滌干燥后稱重，計(jì)算失重%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表二，A值對(duì)該材料的生物降解性有至關(guān)重要的影響，羧值越大，試片在體內(nèi)則越容易降解。
表一 停放時(shí)間對(duì)聚合物A值的影響停放時(shí)間(小時(shí)) 聚合物A值(克分子)0.5 151.5 255.5 3816.5 58
表二 氨基酸共聚物PLMGG的體內(nèi)降解試驗(yàn)結(jié)果PLNCC號(hào) A值 在體內(nèi)完全消失的時(shí)間(天)PLNCC-15 15 ＞784PLNCC-25 25 504PLNCC-38 38 42PLNCC-54 54 23利用本方法制得的生物降解型聚氨基酸，產(chǎn)率高，純度好，成本低，重復(fù)性好;適用于由二官能度氨基酸(如丙氨酸、苯丙氨酸、甲丙氨酸、白氨酸、纈氨酸等)、酯化保護(hù)的酸性氨基酸(如γ-谷氨酸甲酯、γ-谷氨酸芐酯、β-天冬酸甲酯、β-天冬酸芐酯、ο-色氨酸芐酯等)或芐氧羰化(carbobenzyloxy)堿性氨基酸(如ε-芐氧羰基賴氨酸、ο-芐氧羰基酪氨酸等)制備共聚物和由它們之間的兩種或兩種以上的氨基酸制備共聚物。適用于含羧酸酯側(cè)鏈的氨基酸聚合物如谷氨酸芐酯聚合物、天冬門酸芐酯聚合物、谷氨酸甲酯聚合物、谷氨酸乙酯聚合物、谷氨酸甲酯-谷氨酸芐酯共聚物、白氨酸-谷氨酸芐酯共聚的、白氨酸谷氨酸甲酯-谷氨酸芐酯共聚物、白氨酸-天冬酸芐酯共聚物等的側(cè)鏈脫脂處理。
權(quán)利要求
1.一種改進(jìn)的生物降解型聚氨基酸合成方法，其通過(1)氨基酸進(jìn)行酯化或芐氧羰化；(2)氨基酸酯的N-羧酸酐(NCA)的合成；(3)聚合反應(yīng)；(4)聚合物側(cè)鏈的后處理(水解、酸解、醇解等)而完成，其特征為(一)所述的NCA的合成方法如下在可全封閉的反應(yīng)瓶內(nèi)裝入一定比例的氨基酸和四氫呋喃(1克/10毫升)，封閉瓶后注入4～6N的光氣-甲苯液，置于60～65℃的油浴中，使用磁力攪拌器攪拌，約10分鐘后溶液轉(zhuǎn)透明，再反應(yīng)10分鐘，放空，把反應(yīng)混合物倒入市售分析純石油醚中，充分混合，放冰箱中靜置，過濾，干燥；(二)聚氨基酸中羧酸酯側(cè)鏈的脫酯方法如下將含羧酸酯側(cè)鏈的氨基酸共聚物溶于二氯甲烷/甲苯(1∶1體積比)中，聚合物濃度為2.5%，通入干燥的溴化氫氣40分鐘，然后把反應(yīng)瓶密封，根據(jù)不同的游離羧酸側(cè)鏈含量來決定相應(yīng)的停放時(shí)間(0～48小時(shí))；上述反應(yīng)物停放預(yù)定時(shí)間后，倒入去離子水中沉淀、漂洗，每隔4小時(shí)更換一次去離子水，直至水的pH值呈中性為止，過濾，干燥，得含游離羧酸側(cè)鏈的氨基酸共聚物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的生物降解型聚氨基酸合成方法，其特征為4～6M光氣-甲苯液是用提純的甲苯在-10℃下吸收光氣而制得。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的生物降解型聚氨基酸合成方法，其特征為氨基酸與光氣當(dāng)量比為1∶3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的生物降解型聚氨基酸合成方法，其特征為游離羧酸側(cè)鏈含量為15～60%(克分子含量)。
全文摘要
本發(fā)明屬于生物降解性高分子的合成方法，特別涉及一種改進(jìn)的生物降解型聚氨基酸合成方法；其重新改進(jìn)了聚氨基酸合成法中的氨基酸酯的N-羧酸酐(WCA)和聚合物側(cè)鏈后處理(水解、酸解、醇解等)的生產(chǎn)方法，利用改進(jìn)的方法制得的生物降解型聚氨基酸，產(chǎn)率高，純度好，成本低，重復(fù)性好。
文檔編號(hào)C08G69/08GK1067061SQ92105139
公開日1992年12月16日 申請(qǐng)日期1992年6月24日 優(yōu)先權(quán)日1992年6月24日
發(fā)明者潘仕榮, 施鋒 申請(qǐng)人:中山醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院