專利名稱：具有pH響應(yīng)性和生物可降解性的雙親水性嵌段共聚物藥物載體及其制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物醫(yī)用高分子材料領(lǐng)域，具體涉及一種具有pH響應(yīng)性和生物可降解性的雙親水性嵌段共聚物藥物載體及其制備方法。
背景技術(shù)：
雙親水性嵌段共聚物(Double Hydrophilic Block Copolymers)是一類特殊的嵌段共聚物，是由兩種不同類型的親水鏈段組成的，其中一種鏈段始終在水中保持溶解的狀態(tài)，而另一鏈段在水中受到外界環(huán)境的刺激時，會改變物理或化學性質(zhì)，由親水狀態(tài)轉(zhuǎn)化為疏水的狀態(tài)。外界刺激主要分為兩類物理刺激和化學刺激。物理刺激有溫度、磁場、光等；化學刺激有pH、離子強度等。雙親水性嵌段共聚物可以根據(jù)需要設(shè)計合成不同的結(jié)構(gòu)，因此在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，例如藥物輸送系統(tǒng)、基因載體、礦物模板、晶體生長修飾齊U、合成金屬溶膠的納米反應(yīng)器等。 pH響應(yīng)的雙親水性嵌段共聚物是一類很重要的嵌段共聚物，這類聚合物中含有PH敏感的鏈段，在pH改變的條件下，由親水狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷疇顟B(tài)，因此在一定pH條件下，PH敏感鏈段可以自組裝形成膠束的核，而另一種鏈段在水中保持親水狀態(tài)，形成膠束的殼。現(xiàn)有技術(shù)中，關(guān)于pH響應(yīng)性雙親水性共聚物的研究主要有(I) Arme s課題組合成了 PDMAEMA_b_PDEAEMA的pH響應(yīng)“兩性”雙親水性嵌段共聚物，考察pH變化對其自組裝行為的影響(參見Structure of pH-DependentBlock Copolymer Micelles Charge and Ionic Strength Dependence，Lee A. S.；Biitiin V. ；Vamvakaki M. ；Armes S. P. ；Pople J. A. ；Gast A. P. Macromolecules 2002，35，8540-8551.)(2)劉世勇課題組合成了 PVB-b-PMEMA的pH響應(yīng)“兩性”雙親水性嵌段共聚物，考察pH變化對其自組裝行為的影響(參見Micelle Formation and Inversion Kineticsof a Schizophrenic Diblock Copolymer，Wang D. ；Yin J. ；Zhu Z. Y. ；Ge Z. S. ；Liu H. W.；Armes S. P. ；Liu S. Y. Macromolecules 2006，39，7378-7385.)(3)Discher課題組合成了 PEG_b-PNIPAm溫度敏感的雙親水性嵌段共聚物，考察溫度變化對其自組裝行為的影響(參見！Temperature-Controlled Assembly and Releasefrom Polymer Vesicles of Poly(ethylene oxide)-block-poly(N-isopropylacrylamide)，Qin S. H. ；Geng Y. ；Discher D. E. ；Yang S. Adv. Mater. 2006，18，2905-2909.)(4) Theato課題組合成了基于PNIPAm的部分含有偶氮苯和TEMPO的溫度、光、還原三重敏感的共聚物(參見Multi_responsive copolymers using thermo-，Iight-and redox stimuli as three independent inputs towards polymericinformation processing，Schattling P. ；Jochuma F.D. ；Theato P. Chem. Commun. 2011,47,8859-8861.)(5)黃曉宇課題組通過SET-LRP和ATRP的方法合成了 PPEGMA_b_P2VP雙親水性共聚物，研究了其自組裝的行為(參見Synthesis of Well-Defined pH-ResponsivePPEGMEA-g-P2VP Double Hydrophilic Graft Copolymer via Sequential SET-LRP andATRP, Zhai S. J. ；Song X. M. ；Yang D. ；Chen ff. L. ；Hu J. H. ；Lu G. L. ；Huang X. Y. Journalof Polymer Science part A polymer science 2011,49,4055-4064.)聚磷酸酯(polyphosphoesters)是一類主鏈為磷酸酯結(jié)構(gòu)的聚合物。近年來的研究發(fā)現(xiàn)，與主鏈為碳鏈結(jié)構(gòu)的聚酯不同，這類聚合物與生物大分子(如核酸)的結(jié)構(gòu)相似，因此有極好的生物相容性。通過水解或者在生理條件下進行酶消化，聚磷酸酯可以生物降解，而且其側(cè)鏈可被各種功能基團修飾，使其結(jié)構(gòu)上具有多樣性，從而在很多領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用。值得注意的是，常用的生物可降解的聚酯，如聚己內(nèi)酯(PCL)、聚乳酸(P LA)等，主鏈含羰基和碳-氧鍵，在生物降解的過程中會有二氧化碳生成，溶于水后會使生物體內(nèi)局部的PH值降低，從而對生物體產(chǎn)生一定的副作用。但是，聚磷酸酯的主鏈為磷酸酯結(jié)構(gòu)，降解后的物質(zhì)對生物體不會產(chǎn)生副作用。現(xiàn)有技術(shù)中對聚磷酸酯嵌段共聚物的研究主要有(I)還原敏感的兩親性嵌段共聚物PEEP-SS-PCL，將其用于抗癌藥物的輸送(參見Redox-Responsive Nanoparticles from the Single Disulfide Bond-Bridged BlockCopolymer as Drug Carriers for Overcoming Multi-Drug Resistance in CancerCells, Wang Y. C. ；Feng Wang F. ；Sun T. M. ；ffang J. Bioconjugate Chem. 2011，22,1939-1945.)(2)基于聚磷酸酯的兩親性三嵌段共聚物mPEG-b-PCL-b-PPEEA，自組裝形成膠束，用于抗癌藥物阿霉素(DOX)和siRNA的雙重載體(參見Simultaneous Delivery ofsiRNA and Paclitaxel via a uTwo-in-0ne^Micelleplex Promotes Synergistic TumorSuppression. Sun T. M. ；Du J. Z. ；Yao Y. D. ；Mao C. Q. ；Dou S. ；Huang S. Y. ；Zhang, P. Z.；Leong K. ff. ；Song E. ff. ；ffang J. ACS NANO 2011，5，1483-1494.)(3)側(cè)鏈含有可發(fā)生點擊化學反應(yīng)基團的聚磷酸酯與脂肪族聚酯的兩親性嵌段共聚物，在水中自組裝形成膠束(參見Syntheses and Characterization of BlockCopolymers of Poly (aliphatic ester)with Clickable Polyphosphoester, Wang Y. C.；Yuan Y. Y. ；ffang F. ；ffang J. . Journal of Polymer Science Part A 2011,49,487-494.)(4)基于聚憐酸酯的熱敏性聚合物(參見Novel Thermoresponsive PolymersHaving Biodegradable Phosphoester Backbones, Iwasaki Y. ；ffachiralarpphaithoonC. ；Akiyoshi K. Macromolecules 2007，40，8136-8138.)(5)顏德岳課題組合成了含有臂和核均為聚磷酸酯的超支化物HPHSEP-star-PEP，臂和核之間用還原性S-S鍵相連，自組裝形成還原敏感的膠束，用于抗癌藥物阿霉素(DOX)的輸送(參見Redox Responsive Polyphosphate Nanosized Assemblies A Smart DrugDelivery Platform for Cancer Therapy, Liu J. Y. ；Pang Y. ；Huang ff. ；Zhu Z. Y. ；ZhuX. Y. ；Zhou Y. F. ；Yan D. Y. Biomacromolecules 2011，12，2407-2415.)(6)本發(fā)明人之前也申請了有關(guān)聚磷酸酯結(jié)構(gòu)的中國發(fā)明專利，已獲得授權(quán)。專利號為ZL 200810022216. 2的中國發(fā)明申請專利，公開了一種生物可降解的pH響應(yīng)性水凝膠及其制備方法。首先利用開環(huán)聚合的方法制備分子鏈雙末端含有碳碳雙鍵的聚磷酸酯，將其作為大分子交聯(lián)劑，再與PH響應(yīng)性單體進行共聚，形成具有pH響應(yīng)性、含聚磷酸酯的水凝膠。專利號為ZL200910034471. 3的中國發(fā)明專利，公開了一種含生物可降解的聚磷酸酯和pH/溫度雙重響應(yīng)的雙親水性嵌段共聚物PEEP-b-PDMAEMA及其制備方法，研究了其不同PH和溫度條件下的自組裝行為。但是，至今還沒有文獻或?qū)＠麍蟮廊绫景l(fā)明中所述具有pH響應(yīng)性和生物可降解性的雙親水性嵌段共聚物的結(jié)構(gòu)及其作為藥物載體的應(yīng)用。雙親水性嵌段共聚物因其獨特的性能，如在水中自組裝的過程中，避免有機溶劑的使用，使其在生物醫(yī)學方面有潛在的應(yīng)用價值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于公開一種具有pH響應(yīng)性和生物可降解性的雙親水性嵌段共聚物藥物載體及其制備方法。本發(fā)明的總體構(gòu)思是依次采用開環(huán)聚合(ROP)、原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)和側(cè)鏈末端修飾的技術(shù)，制備雙親水性嵌段共聚物。首先利用一端含鹵素、另一端含羥基的小分子有機物HO-R2-X作為引發(fā)劑，在辛酸亞錫的催化作用下，對環(huán)狀磷酸酯單體進行開環(huán)聚合，得到分子鏈末端帶有溴或氯取代基的功能性聚磷酸酯大分子引發(fā)劑HO-PPE-X ;然后利用HO-PPE-X鏈末端的鹵素作為大分子ATRP引發(fā)劑，在ATRP催化劑和催化劑配體的作用下，與甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)單體進行溶液ATRP反應(yīng)；最后PHEMA鏈段側(cè)鏈羥基與酸酐發(fā)生酯化反應(yīng)，獲得含聚磷酸酯和PH響應(yīng)性的雙親水性兩嵌段共聚物。這種雙親水性兩嵌段共聚物在一定PH條件下，自組裝形成膠束結(jié)構(gòu)，可包載疏水性藥物，并且在弱堿性條件下膠束解離，釋放出藥物，實現(xiàn)可控釋放的目的。為達到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為具有pH響應(yīng)性和生物可降解性的雙
親水性嵌段共聚物藥物載體，其化學結(jié)構(gòu)式為
權(quán)利要求
1.一種具有pH響應(yīng)性和生物可降解性的雙親水性嵌段共聚物，其特征在于所述嵌段共聚物，其化學結(jié)構(gòu)式為
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有pH響應(yīng)性和生物可降解性的雙親水性嵌段共聚物，其特征在于，所述的雙親水性嵌段共聚物的數(shù)均分子量(Mn )范圍是4000 50000g ι οΓ1。
3.一種聚磷酸酯大分子引發(fā)劑，其特征在于，它的化學結(jié)構(gòu)式為
4.一種制備權(quán)利要求I所述具有pH響應(yīng)性和生物可降解性的雙親水性嵌段共聚物的方法，其特征在于，包括下列步驟 (I)制備環(huán)狀磷酸酯單體
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于在步驟(3)和步驟(4)的反應(yīng)完成后分別進行提純處理，所述提純處理方法為 (a)在步驟(3)的反應(yīng)完成后，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑，用四氫呋喃沉淀，除去未反應(yīng)的單體和均聚物，將沉淀后得到的產(chǎn)物用去離子水溶解后透析2 3天，最后將透析溶液冷凍干燥，得到白色產(chǎn)物，即為步驟(3)所需的兩嵌段共聚物； (b)在步驟(4)的反應(yīng)完成后，將反應(yīng)溶液在冰無水乙醚中進行沉淀除去溶劑和未反應(yīng)的單體，反復(fù)沉淀3遍后，將沉淀后得到的產(chǎn)物用去離子水溶解后透析2 3天，最后將透析溶液冷凍干燥，得到白色產(chǎn)物，即所述雙親水性嵌段共聚物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于步驟(a)和步驟(b)中的透析選用透析袋截留量為3500g πιοΓ1。
7.權(quán)利要求I所述具有pH響應(yīng)性和生物可降解性的雙親水性嵌段共聚物作為藥物載體裝載疏水性藥物的應(yīng)用。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于通過調(diào)節(jié)介質(zhì)的pH值，自組裝形成膠束，親水性的聚磷酸酯鏈段形成膠束的殼，疏水性的聚陰離子鏈段形成膠束的內(nèi)核，用于包裹疏水性的藥物；在弱堿性條件下，膠束解離，釋放出藥物。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有pH響應(yīng)性和生物可降解性的雙親水性嵌段共聚物藥物載體及其制備方法。所述雙親水性嵌段共聚物由聚磷酸酯和聚甲基丙烯酸羥乙酯經(jīng)后修飾含羧基的鏈段組成。通過調(diào)節(jié)介質(zhì)的pH值，聚陰離子鏈段可逆變化為親水或疏水鏈段。這樣的雙親水性聚合物在一定pH條件下，自組裝形成膠束，親水性的聚磷酸酯鏈段形成膠束的殼，可以更好的穩(wěn)定膠束。疏水性的聚陰離子鏈段形成膠束的內(nèi)核，用于包裹疏水性的藥物，作為藥物載體。聚磷酸酯鏈段具有良好的生物相容性和生物降解性，可實現(xiàn)載藥膠束在體內(nèi)的長循環(huán)。在弱堿性條件下，膠束解離，釋放藥物，實現(xiàn)可控釋放的目的。
文檔編號A61K47/34GK102807657SQ201210305090
公開日2012年12月5日 申請日期2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月24日
發(fā)明者倪沛紅, 卞姣, 張明祖, 郝瑩 申請人:蘇州大學