一種pH及溫度超敏感性樹枝狀大分子藥物載體（2.5代）及其製備方法

2023-04-29 02:58:56 1

一種pH及溫度超敏感性樹枝狀大分子藥物載體（2.5代）及其製備方法
【專利摘要】本發明涉及一種pH及溫度超敏感性樹枝狀大分子藥物載體（2.5代）及其製備方法。本發明的目的是使樹枝狀大分子其在低代數下具有pH及溫度超敏感的特性。經過修飾後末端三個羥基的2.5代聚醯胺樹枝狀大分子與末端變成羧基結構的N-丙基哌嗪進行健合，即獲得G2.5PAMAM-Tris-NPPOBA。本發明相對於現有技術，具有如下優點：本發明所述方法得到的產物具有pH及溫度雙重敏感性，且對於pH超敏感，LCST值可調節範圍十分廣泛。同時具有接近人體溫度的臨界溶解溫度。
【專利說明】一種pH及溫度超敏感性樹枝狀大分子藥物載體(2.5代)及其製備方法
【技術領域】:
[0001]本發明涉及一種以特殊物理性質為特徵的醫藥配製品，進一步涉及一種pH及溫度超敏感性樹枝狀大分子藥物載體(2.5代)及其製備方法。
【背景技術】:
[0002]樹枝狀大分子是高度枝化的合成大分子，它具有高度的分子均一性、明確的分子大小和形狀以及許多表面功能基團。樹枝狀大分子的這些特性使它能夠改變內核類型(如聚醯胺類，聚醚類)，分支數目和表面功能基團的類型。通過表面修飾，不同的功能基團能連接到樹枝狀大分子表面從而使樹枝狀大分子具有平衡水溶性及刺激敏感性(如溫度敏感、PH敏感、光敏感、還原敏感等)。這些刺激敏感的特性使樹枝狀大分子在生物醫學，藥物製劑學包括成像、藥物傳遞、組織工程等方面得到廣泛關注。
[0003]傳統的溫敏性聚合物大都是線性高分子聚合物，如聚異丙基丙烯醯胺(PNIPAAM)，聚甲基丙烯酸N，N- 二甲基氨基乙酯(PDMAEMA)，聚N，N- 二乙基丙烯醯胺(PDEA)等等，而具有體形三維結構的溫敏材料，到目前為止報導的很少。而樹枝狀大分子這一新型材料，為了增加其功能，國內外研究人員進行了很多嘗試，由於其表面具有眾多可供修飾的基團存在，最常用的方法就是對其進行表面修飾引入各種需要的基團，如在樹枝大分子表面接枝大分子PNIPAAM等線性溫敏高分子聚合物，但是PNIPAAM等線性溫敏高分子聚合物的多分散性導致PNIPAAM等線性溫敏高分子聚合物修飾的樹枝狀大分子喪失了分子的均一性。因此不同於線性溫敏聚合物使其能同時具有分子形狀和均一性的溫敏功能基團的研究受到廣泛關注。近年來，Kenji Kono等人合成了一系列新型的具有球狀結構的溫敏性聚合物，這些聚合物是通過在聚醯胺類樹枝狀大分子PAMAM或聚丙烯亞胺類樹枝狀大分子表面引入異丙基醯胺類結構，而異丙基醯胺結構則是溫度敏感性聚合物PNIPAAM的結構單元，得到4.5代 NIPAAM-PAMAM，5 代 NIPAAM-PAMAM 和 5.5 代 NIPAAM-PAMAM，這些衍生物水溶液的 LCST 值分別為41，56和43°C，這些材料的優點是線性溫敏性聚合物無法比擬的，它具有三維球狀的結構，可控精確分子大小，分子均一性等一切屬於樹枝狀大分子的特性，但是所得到的聚合物是在高代數條件下獲得的，而且其臨界溶解溫度(LCST值Lower Critical SolutionTemperature)可調的範圍不大，並且都高於人體生理溫度，這些都影響了其應用的範圍。因此，開發一種細胞毒性低、LCST值可調範圍大且LCST值接近人體溫度的樹枝狀大分子藥物載體是非常有必要的。

【發明內容】
:
[0004]本發明的目的是提供一種以N-丙基哌嗪溫敏基團對以多羥基胺-三羥甲基氨基甲烷修飾的樹枝狀大分子PAMAM進行表面修飾的製備方法，使其在低代數下具有pH及溫度超敏感的特性。
[0005]本發明的基本原理如下:[0006]樹枝狀大分子的溫敏性依賴於表面功能基團的疏水性和緊密程度，溶液的pH及載體濃度。增加功能基團的疏水性增加了分子間相互作用從而導致PH引導的溫度敏感性。同理，增加表面功能基團的數目也可以增加分子間相互作用從而得到更加低的臨界溶解溫度(LCSTfl^Lower Critical Solution Temperature)。
[0007]本發明通過樹枝狀大分子PAMAM的末端酯基與三羥甲基氨基甲烷反應，將PAMAM表面基團變成羥基，且表面基團數增大至原來的三倍，然後用N-丙基哌嗪類似物N-丙基哌嗪-4-氧代丁酸(NPPOBA)對PAMAM-Tris進行表面修飾，得到的新型樹枝狀聚合物具有溫度、pH雙重敏感性能，作為疏水性藥物載體(2.5代)可以提高藥物的溶解度，可以作為智能藥物載體(2.5代)應用於生物醫學領域。
[0008]將具有溫度敏感性質的PAMAM衍生物配成不同pH值(pH6、7、8、9)的磷酸鹽緩衝液，在500nm處梯度升溫用紫外分光光度計進行檢測，檢測過程中每5min升高1°C，測得聚合物的溫度-透光率曲線，透光率為50%時所對應的溫度即為其LCST值，檢測時所選用適宜的濃度為lmg/mL。
[0009]溫度敏感性質的PAMAM衍生物在水溶液中表現出溫度敏感的特性，隨著溫度的逐步升高，聚合物的水溶性降低，且其水溶性隨PH的調節而發生變化。
[0010]發明是這樣實現的:
[0011](一)G2.5代具有酯基末端的PAMAM樹枝型聚合物的製備。
[0012]以乙二胺為核，與丙烯酸甲酯重複進行完全的Michael加成反應和醯胺化反應得到直至G2.5代具有酯基末端的PAMAM樹枝型聚合物。具體過程如下:
[0013]以乙二胺和丙烯酸甲酯為原料，摩爾比按照1:4_5，冰浴，溫度保持在01:;緩慢滴加丙烯酸甲酯的甲醇溶液到乙 二胺的甲醇溶液中，滴畢，反覆抽真空，氮氣保護，恢復室溫，然後在35°C下反應6h ;反應結束後，旋蒸除去溶劑甲醇，得淡黃色的粘稠液體G0.5PAMAM ；
[0014]以G0.5PAMAM:乙二胺=1:4-8 (摩爾比)；將乙二胺的甲醇溶液加入到帶有磁力攪拌、溫度計的三口燒瓶中，冰浴，緩慢滴加G0.5PAMAM的甲醇溶液；滴畢，反覆抽真空，氮氣保護，在35°C下反應24h，得產物Gl.0PAMAM ；
[0015]以G1.0PAMAM:丙烯酸甲酯=1:16 (摩爾比);將丙烯酸甲酯的甲醇溶液加入到帶有磁力攪拌、溫度計的三口瓶中，冰浴，緩慢滴加Gl.0PAMAM的甲醇溶液；滴畢，反覆抽真空，氮氣保護，在35°C下反應24h ;旋蒸除去未反應的丙烯酸甲酯和溶劑甲醇，得到淺黃色的黏稠液體 Gl.5PAMAM ；
[0016]以G1.5PAMAM:乙二胺=1:80 (摩爾比)；將乙二胺的甲醇溶液加入到帶有磁力攪拌、溫度計的三口燒瓶中，冰浴，緩慢滴加Gl.5PAMAM的甲醇溶液；滴畢，反覆抽真空，氮氣保護，在35°C下反應72h;反應完畢，採用真空旋轉蒸發儀在35°C下蒸除甲醇，得產物G2.0PAMAM ；
[0017]以G2.0PAMAM:丙烯酸甲酯=1:24 (摩爾比);將丙烯酸甲酯的甲醇溶液加入到帶有磁力攪拌、溫度計的三口瓶中，冰浴，緩慢滴加G2.0PAMAM的甲醇溶液；滴畢，反覆抽真空，氮氣保護，在35°C下反應72h ;旋蒸除去未反應的丙烯酸甲酯和溶劑甲醇，得到淺黃色的黏稠液體 G2.5PAMAM。
[0018](二)以三羥甲基氨基甲烷(Tris)對G2.5代PAMAM進行修飾，使其末端三羥基化。
[0019]G2.5PAMAM、三羥甲基氨基甲烷、無水碳酸鉀按照摩爾比1:24:24投料；[0020]取三羥甲基氨基甲烷(Tris)和無水碳酸鉀的無水DMSO溶液或DMF溶液於冰水浴(溫度3~5°C )下的圓底燒瓶中，G2.5PAMAM0.2876g溶於少量無水DMSO或無水DMF於恆壓滴液漏鬥中，反覆三次抽真空，氮氣保護後，在磁力攪拌器的勻速攪拌下，G2.5PAMAM的DMSO溶液或DMF溶液緩慢滴入圓底燒瓶中，滴加完畢後取下恆壓滴液漏鬥，將反應裝置移入恆溫油浴鍋，溫度控制在50°C，連續反應72h ；
[0021]反應結束後，用旋轉蒸發儀除去溶劑DMS0，得到淡黃色不透明粘稠液體，將其溶於少量蒸餾水中攪拌溶解為澄清溶液，然後滴入大量丙酮中產生白色沉澱，棄去上清液，反覆進行三次除去水溶性雜質，得到的產物加入透析袋(截留分子量為3500)透析24h後進行冷凍乾燥，得到 G2.5PAMAM-Tris。
[0022](三)末端變成羧基結構的N-丙基哌嗪的製備。
[0023]利用酸酐對N-丙基哌嗪進行修飾，使其末端變成羧基結構；經純化得到產
[0024]
【權利要求】
1.一種pH及溫度超敏感性樹枝狀大分子藥物載體(2.5代)，其特徵在於，載體為G2.5PAMAM-Tris-NPPOBA,即經過修飾後末端三個羥基的2.5代聚醯胺樹枝狀大分子與末端變成羧基結構的N-丙基哌嗪進行健合的產物。
2.權利要求1所述一種pH及溫度超敏感性樹枝狀大分子藥物載體(2.5代)的製備方法，其特徵在於，反應過程為:經過修飾後末端三個羥基的2.5代聚醯胺樹枝狀大分子與末端變成羧基結構的N-丙基哌嗪進行健合。
3.權利要求2所述一種pH及溫度超敏感性樹枝狀大分子藥物載體(2.5代)的製備方法，其特徵在於，反應過程為: 將N-丙基哌嗪-4-氧代丁酸(NPPOBA)的DMSO溶液或DMF溶液與1_ (3- 二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽(EDOHCl)以及4-二甲氨基吡啶(DMAP)混合室溫下攪拌lh，對NPPOBA進行活化，直到溶液從無色變為紅棕色為止活化完成； 然後取定量G2.5PAMAM-Tris的DMSO溶液或DMF溶液(反應摩爾比:G2.5PAMAM_Tris/NPPOBA/EDC.HC1/DMAP=1:96:96:96)於恆壓滴液漏鬥中，反覆三次抽真空，氮氣保護後，在磁力攪拌器的勻速攪拌下，G2.5PAMAM-Tris的DMSO溶液或DMF溶液緩慢滴入圓底燒瓶中，滴加完畢後取下恆壓滴液漏鬥，在室溫下連續反應72h以上； 用旋轉蒸發儀除去大部分溶劑DMSO或DMF，得到的產物用少量蒸餾水溶解，低於一定溫度為澄清的棕紅色溶液，高於此溫度時溶液變渾濁，將渾濁的液體用超速離心機在溫度為40°C，轉速5000rpm條件 下離心，所得沉澱物用透析袋(截留分子量為3500)大量蒸餾水透析24h得到目標產物。
4.根據權利要求2或3所述一種pH及溫度超敏感性樹枝狀大分子藥物載體(2.5代)的製備方法，其特徵在於，所述原料末端三羥基的2.5代聚醯胺樹枝狀大分子G2.5PAMAM-Tris的製備方法如下: 以三羥甲基氨基甲烷Tris對G2.5PAMAM進行修飾，使其末端有三個羥基。
5.根據權利要求4所述一種pH及溫度超敏感性樹枝狀大分子藥物載體(2.5代)的製備方法，其特徵在於，所述原料末端三羥基的2.5代聚醯胺樹枝狀大分子G2.5PAMAM-Tris的製備方法如下: G2.5PAMAM、三羥甲基氨基甲烷、無水碳酸鉀按照摩爾比1:24:24投料； 取三羥甲基氨基甲烷(Tr i s )和無水碳酸鉀的無水DMSO溶液或DMF溶液於冰水浴(溫度3~5°C )下的圓底燒瓶中，G2.5PAMAM溶於少量無水DMSO或無水DMF於恆壓滴液漏鬥中，反覆三次抽真空，氮氣保護後，在磁力攪拌器的勻速攪拌下，G2.5PAMAM的DMSO溶液或DMF溶液緩慢滴入圓底燒瓶中，滴加完畢後取下恆壓滴液漏鬥，將反應裝置移入恆溫油浴鍋，溫度控制在50°C，連續反應72h ； 反應結束後，用旋轉蒸發儀除去溶劑DMS0，得到淡黃色不透明粘稠液體，將其溶於少量蒸餾水中攪拌溶解為澄清溶液，然後滴入大量丙酮中產生白色沉澱，棄去上清液，反覆進行三次除去水溶性雜質，得到的產物加入透析袋(截留分子量為3500)透析24h後進行冷凍乾燥，得到 G2.5PAMAM-Tris。
6.根據權利要求4所述一種pH及溫度超敏感性樹枝狀大分子藥物載體(2.5代)的製備方法，其特徵在於，2.5代聚醯胺樹枝狀大分子G2.5PAMAM的製備方法如下: 以乙二胺和丙烯酸甲酯為原料，摩爾比按照1:4-5，冰浴，溫度保持在01:;緩慢滴加丙烯酸甲酯的甲醇溶液到乙二胺的甲醇溶液中，滴畢，反覆抽真空，氮氣保護，恢復室溫，然後在35°C下反應6h ;反應結束後，旋蒸除去溶劑甲醇，得淡黃色的粘稠液體G0.5PAMAM ； 以G0.5PAMAM:乙二胺=1:4-8 (摩爾比);將乙二胺的甲醇溶液加入到帶有磁力攪拌、溫度計的三口燒瓶中，冰浴，緩慢滴加G0.5PAMAM的甲醇溶液；滴畢，反覆抽真空，氮氣保護，在35°C下反應24h，得產物Gl.0PAMAM ； 以Gl.0PAMAM:丙烯酸甲酯=1:16 (摩爾比);將丙烯酸甲酯的甲醇溶液加入到帶有磁力攪拌、溫度計的三口瓶中，冰浴，緩慢滴加Gl.0PAMAM的甲醇溶液；滴畢，反覆抽真空，氮氣保護，在35°C下反應24h ;旋蒸除去未反應的丙烯酸甲酯和溶劑甲醇，得到淺黃色的黏稠液體 Gl.5PAMAM ； 以G1.5PAMAM:乙二胺=1:80 (摩爾比)；將乙二胺的甲醇溶液加入到帶有磁力攪拌、溫度計的三口燒瓶中，冰浴，緩慢滴加Gl.5PAMAM的甲醇溶液；滴畢，反覆抽真空，氮氣保護，在35°C下反應72h;反應完畢，採用真空旋轉蒸發儀在35°C下蒸除甲醇，得產物G2.0PAMAM ； 以G2.0PAMAM:丙烯酸甲酯=1:24 (摩爾比)；將丙烯酸甲酯的甲醇溶液加入到帶有磁力攪拌、溫度計的三口瓶中，冰浴，緩慢滴加G2.0PAMAM的甲醇溶液；滴畢，反覆抽真空，氮氣保護，在35°C下反應72h;旋蒸除去未反應的丙烯酸甲酯和溶劑甲醇，得到淺黃色的黏稠液體 G2.5PAMAM。
7.根據權利要求1至3任何一項所述一種pH及溫度超敏感性樹枝狀大分子藥物載體(2.5代)的製備方法，其特徵在於，所述末端變成羧基結構的N-丙基哌嗪的製備方法為: 利用酸酐對N-丙基哌嗪進行修飾，使其末端變成羧基結構；經純化得到產物；如下所
8.根據權利要求7所述一種pH及溫度超敏感性樹枝狀大分子藥物載體(2.5代)的製備方法，其特徵在於，所述末端變成羧基結構的N-丙基哌嗪的製備方法為: 將二氯甲烷加入容器中，在攪拌下向容器中慢慢加入丁二酸酐，邊攪拌邊使丁二酸酐溶解； N-丙基哌嗪，用二氯甲烷溶解，然後裝入恆壓漏鬥中；在15°C，將二氯甲烷溶解的胺類化合物慢慢滴加到三口瓶中，滴加完畢，在此溫度下反應5h ； 反應結束後，旋轉蒸發蒸出多餘的二氯甲烷，溶液變為紅棕色粘稠狀液體，取出後加入少量乙醚，靜置一段時間後，有粉色固體析出，過濾，濾餅用二氯甲烷洗滌兩次，用無水乙醇重結晶，80真空乾燥24h。
【文檔編號】A61K47/34GK103736097SQ201310755965
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月31日 優先權日:2013年12月31日
【發明者】王徵, 趙燕軍, 劉瑞紅, 曹延武, 陳超, 高敏 申請人:天津大學