一種環境響應型星形共聚物的製備方法

2023-10-23 05:56:02

專利名稱：一種環境響應型星形共聚物的製備方法
技術領域：
本發明屬於高分子材料和生物醫學工程領域，具體涉及一種環境響應型星形共聚物的製備方法。
背景技術：
目前針對藥物在體內代謝快，半衰期短，需頻繁大量給藥，且靶向性差的缺點，藥物載體開始被廣泛研究。藥物與載體形成載藥系統後，藥物的吸收和分布受載體的理化性質的影響。根據臨床要求選擇適當的載體材料，不僅可以將藥物輸送到靶器官，而且對於藥物載體性質和藥理活性也起到有益的作用。但是藥物緩釋對於腫瘤細胞的治療仍然存在一些不足。例如，化療藥物一般需要進入腫瘤細胞內後才能產生療效，而傳統納米載體的藥物釋放行為在細胞內外的差異沒有明顯區別，藥物較多在細胞外就已經釋放，導致藥物的生物利用度較低，副作用較大。目前常見的刺激響應納米膠束也不能區分細胞內和細胞外環境，因此研究能夠進行細胞內藥物傳遞的智能型載藥納米膠束具有重大意義。細胞內藥物傳遞的藥物載體可通過設計在細胞內殼層可選擇性脫落的智能型載藥納米膠束，殼層在細胞內的脫落將直接導致細胞內的藥物釋放速度遠遠大於細胞外的釋放速度，因此可以極大提高藥物的生物利用度，提高化學治療效果，這是膠束類藥物載體的發展前沿。基於上述原因，還原敏感型的兩親性二硫鍵(S-S )橋連聚合物膠束備受關注。從結構上來看，這是一種兩親性的嵌段共聚物。在水中，它會自組裝成膠束，其中膠束的核是疏水的，殼是親水的。加入疏水性藥物，由於相似相溶，疏水性藥物會進入膠束的中心，被親水性外殼包裹起來。由於腫瘤細胞中穀胱甘肽濃度比正常細胞高，提供還原環境，當含有S-S 鍵的載藥膠束進入腫瘤細胞時，對還原環境敏感的S-S鍵會斷裂，膠束結構被破壞，親水段和疏水段分開，藥物被選擇性地釋放進腫瘤細胞內部，從而有效提高藥物利用率。目前用作製備還原環境響應性膠束載體的共聚物多採用生物相容性好的可降解聚合物作為親水和疏水鏈段，再採用二硫鍵連接，從而形成兩親性的嵌段共聚物。例如， Sim等人製備了聚乙二醇(PEG)為親水鏈，可降解的聚己內酯(PCL)為疏水鏈的線形兩嵌段共聚物(PCL-S-S-PEG) (Biomaterials, 2009, 30, 6358-6366)；而 Ren 等人則製備了嵌段共聚物 PCL-S-S-PEG 的六臂星形共聚物(Soft Matter, 2011, 7，2329-2331)。 此外，Zhong等人製備了以生物大分子葡聚糖(Dextran)作為親水鏈的兩嵌段共聚物 (Dextran-S-S-PCL)(Biomacromolecules, 2010，11，848-854); Li 等人則製備了以聚亮氨酸為疏水鏈段的兩嵌段共聚物(PEG-S-S-Pleu)(Polymer，2011, 52，3580-3586)。這類共聚物製備的膠束均具有在細胞內部藥物控釋的功能。但目前的這類還原響應性共聚物均是將親疏水鏈段通過二硫鍵連接的嵌段共聚物，本發明製備了一種新型的還原響應性共聚物，其親水鏈和疏水鏈分別連接在同一個核心上，從而組成一個星形的兩親性共聚物，不同於以前製備的共聚物的嵌段結構。該共聚物同樣具備對腫瘤細胞內部還原環境的響應性，
3並且由於星形聚合物較小的流體力學體積，用其製備的膠束在血液中具有更好的穩定性。

發明內容
本發明的目的在於提供一種環境響應型星形共聚物的製備方法。本發明的目的是在同一個核心上同時連接上兩條親水鏈和兩條疏水鏈，組成一個兩親性四臂星形共聚物，並使其具有良好的環境響應性。本發明採用了含雙硫鍵的聚乙二醇單甲醚為親水鏈，聚胺基酸為疏水鏈，製備了一系列具有還原響應性的兩親性四臂星形共聚物。本發明提出的環境響應型星形共聚物的製備方法，具體步驟如下
(1)取分子量為1000 10000含二硫鍵的羧基封端聚乙二醇單甲醚、2，2-二(溴甲基)-1，3-丙二醇、N，N，- 二環己基碳二亞胺和4- 二甲氨基吡啶，按摩爾比為2 1 (2 20) (0. 2^2)的比例溶於溶劑A中，常溫反應12-48小時，過濾除去N，N』-二環乙基脲，濾液濃縮後用乙醚沉澱2 3次，過濾並真空乾燥，得到含兩個溴基團的兩臂聚乙二醇；
(2)將步驟(1)得到的含兩個溴基團的兩臂聚乙二醇溶於N，N』-二甲基甲醯胺中，加入 Γ10倍當量的疊氮化鈉，在4(T130°C下反應314小時，冷卻過濾；濾液減壓蒸除N，N，- 二甲基甲醯胺，用二氯甲烷溶解，過濾，濾液濃縮後在乙醚中沉澱，過濾並真空乾燥，得含兩個疊氮基團的兩臂聚乙二醇；
(3)將步驟( 得到的含兩個疊氮基團的兩臂聚乙二醇溶於無水乙醇-二氯甲烷組成的混合溶劑中，在室溫3飛atm條件下加鈀炭催化氫化15 36小時，過濾濃縮，並將濾液在乙醚中沉澱，過濾並真空乾燥，得含兩個伯胺基的兩臂聚乙二醇；
(4)將步驟C3)得到的含兩個伯胺基的兩臂聚乙二醇和胺基酸-N-羧基環內酸酐，溶於四氫呋喃/N，N，- 二甲基甲醯胺組成的混合溶劑中，氮氣保護下在2(T50°C反應2(Γ48小時，濃縮四氫呋喃/N，N』-二甲基甲醯胺組成的混合溶劑，用截留分子量2000的透析袋在水中透析，凍幹，得到含兩條聚乙二醇鏈和兩條聚胺基酸鏈的兩親性四臂星形共聚物，其分子量為 3000 40000。本發明中，步驟(1)中所述的含二硫鍵的羧基封端聚乙二醇單甲醚的結構式如下
權利要求
1.一種環境響應型星形共聚物的製備方法，其特徵在於具體步驟如下(1)取分子量為1000 10000含二硫鍵的羧基封端聚乙二醇單甲醚、2，2-二(溴甲基)-1，3-丙二醇、N，N，- 二環己基碳二亞胺和4- 二甲氨基吡啶，按摩爾比為21 (2 20) (0. 2^2)的比例溶於溶劑A中，常溫反應12-48小時，過濾除去N，N』-二環乙基脲，濾液濃縮後用乙醚沉澱2 3次，過濾並真空乾燥，得到含兩個溴基團的兩臂聚乙二醇；(2)將步驟(1)得到的含兩個溴基團的兩臂聚乙二醇溶於N，N』-二甲基甲醯胺中，加入 Γ10倍當量的疊氮化鈉，在4(T130°C下反應314小時，冷卻過濾；濾液減壓蒸除N，N，- 二甲基甲醯胺，用二氯甲烷溶解，過濾，濾液濃縮後在乙醚中沉澱，過濾並真空乾燥，得含兩個疊氮基團的兩臂聚乙二醇；(3)將步驟( 得到的含兩個疊氮基團的兩臂聚乙二醇溶於無水乙醇-二氯甲烷組成的混合溶劑中，在室溫3飛atm條件下加鈀炭催化氫化15 36小時，過濾濃縮，並將濾液在乙醚中沉澱，過濾並真空乾燥，得含兩個伯胺基的兩臂聚乙二醇；(4)取步驟C3)得到的含兩個伯胺基的兩臂聚乙二醇和胺基酸-N-羧基環內酸酐，溶於四氫呋喃/N，N，- 二甲基甲醯胺組成的混合溶劑中，氮氣保護下在2(T50°C反應2(Γ48小時，濃縮四氫呋喃/N，N』-二甲基甲醯胺組成的混合溶劑，用截留分子量2000的透析袋在水中透析，凍幹，得到含兩條聚乙二醇鏈和兩條聚胺基酸鏈的兩親性四臂星形共聚物，其分子量為 3000 40000。
2.根據權利要求1所述的一種環境響應型星形共聚物的製備方法，其特徵在於步驟 (1)中所述含二硫鍵的羧基封端聚乙二醇單甲醚的結構式如下其中:m為20 200。
3.根據權利要求1所述的一種環境響應型星形共聚物的製備方法，其特徵在於步驟(1)中所述溶劑A為二氯甲烷、二氯乙烷、三氯甲烷、四氫呋喃、二氧六環、二甲基亞碸、 N，N』 - 二甲基甲醯胺或二甲基乙醯胺中任一種。
4.根據權利要求1所述的一種環境響應型星形共聚物的製備方法，其特徵在於步驟 (4)中所述胺基酸為賴氨酸、穀氨酸、天冬氨酸、蛋氨酸、酪氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、纈氨酸、 亮氨酸、異亮氨酸、脯氨酸或丙氨酸的均聚物或共聚物中任一種。
5.根據權利要求1所述的一種環境響應型星形共聚物的製備方法，其特徵在於所製得的最終產物為兩親性四臂星形共聚物，該共聚物的結構為具有四條臂的星形結構，其中兩條臂為親水性的聚乙二醇鏈，另外兩條臂為疏水性的聚胺基酸鏈；親水性的聚乙二醇鏈由二硫鍵連接在星形共聚物的核心上，可在還原環境中分解並脫落，從而實現對還原環境的響應性；該共聚物的分子量為300(Γ40000。
全文摘要
本發明屬於高分子材料和生物醫學工程領域，具體涉及一種環境響應型星形共聚物的製備方法。具體方法是將親水性的含二硫鍵的羧基封端聚乙二醇單甲醚和疏水性的聚胺基酸共同接枝到同一個核心中，形成一個兩親性四臂星形共聚物。本發明製備的四臂星形共聚物，同時具有兩親性和還原環境響應性。用其製備納米膠束作為藥物載體時，在腫瘤細胞內部的還原環境中，二硫鍵會斷裂，膠束表面的親水鏈脫落下來，膠束結構被破壞，藥物被被選擇性地釋放進腫瘤細胞內部，從而有效提高藥物利用率。
文檔編號A61K9/00GK102408560SQ201110319089
公開日2012年4月11日 申請日期2011年10月20日 優先權日2011年10月20日
發明者任傑, 屈陽, 李建波 申請人:同濟大學