一种具有氧化还原响应性可降解水溶性抗肿瘤聚合物前药
及其制备方法
技术领域
[0001] 本
发明涉及一种具有氧化还原响应性可降解
水溶性抗肿瘤前药及其制备方法，属
生物医用高分子领域。
背景技术
[0002] 在过去的十几年，高分子型纳米载体因其尺寸小，良好的
生物相容性和可降解性、在血液循环系统中保留较长时间、载药量可控、容易进行化学改性和表面修饰等特点，被认为是最常用也是最简单的纳米药物传输载体。一般来说，根据药物担载的机制可将高分子型纳米载体分为三类包括通过化学键合的聚合物前药、通过疏水作用制备的聚合物胶束、通过物理包裹的聚合物囊泡。高分子型纳米载体相对于抗肿瘤小分子药物具有以下优势：提高难溶性药物溶解性，保护药物在未达到作用部位时不被提前降解；改善药物在体内作用的动
力学和组织分布；减少小分子抗肿瘤药物对正常组织的毒
副作用；不改变药物分子的同时能够改善药物的药理学性质；帮助药物穿过一些生物屏障，如上皮和内皮细胞；实现药物的胞内输送；可共传输不同物化性质、不同作用机理的小分子药物；可整合成像与
治疗，实现药物传输的实时
跟踪和疗效评价。
[0003] 高分子键合药通常是指载体材料与药物之间通过共价键相互作用形成的纳米药物也被称为高分子前药。相对于通过物理包裹药物的聚合物胶束、囊泡，聚合物前药能有效的减少药物的暴释，提高疏水药物的
溶解度；在血液循环中，载体材料可以有效保护药物分子，避免药物聚集，降解和
钝化；延长药物的血液循环时间，通过主动或被动靶向促进药物在肿瘤组织富集；而进入肿瘤细胞后，药物分子可通过不同机制释放原药。通常，载体材料与药物之间通过酯键、肽键、pH响应的化学键等可降解的化学键进行连接，使其在细胞内通过溶酶体酶、还原性条件、内涵体低pH值等条件实现药物控制释放。
发明内容
[0004] 针对
现有技术中的抗肿瘤聚合物前药存在降解性差、载药量低、缺乏刺激响应性等问题，本发明的目的在于提供一种可完全
生物降解，载药量适中且可控，具有氧化还原响应，含可修饰基团的抗肿瘤前药。
[0005] 本发明的另一个目的是提供了一种经济、高效和无毒的制备高纯度抗肿瘤前药的方法。
[0006] 为了实现上述技术目的，本发明提供了一种具有氧化还原响应性可降解水溶性抗肿瘤聚合物前药，具有式1或式2结构：
[0007]
[0008] 其中，
[0009] B为带羟基的抗肿瘤药物分子基团；
[0011] x为20～100，y为1～10，z为8～17，且x、y和z都为整数。
[0012] 所述的带羟基的抗肿瘤药物分子基团为紫杉醇基团、多烯紫杉醇基团、阿霉素基团或喜树
碱基团中一种或几种。
[0013] 所述的带氨基的抗肿瘤药物分子基团为阿霉素基团。
[0014] 本发明还提供了一种所述的具有氧化还原响应性可降解水溶性抗肿瘤聚合物前药的制备方法，该制备方法是：式3结构聚合物依次与端基为叠氮基的低聚聚乙二醇单甲醚发生1,3-偶极环加成反应、与巯基
乙醇发生巯基-烯点击化学反应，得到式4结构聚合物；采用式4结构聚合物引发二硫代二丙酸酐开环，得到式5结构聚合物；所得式5结构聚合物与抗肿瘤药物分子发生酯化反应或缩合反应，即得；
[0015]
[0016]
[0017] 其中，x为20～100，y为1～10，z为8～17，且x、y和z都为整数。
[0018] 优选的方案，抗肿瘤药物分子为紫杉醇、多烯紫杉醇、阿霉素和喜树碱中的一种或几种。紫杉醇基团、多烯紫杉醇基团及喜树碱基团为含羟基的抗肿瘤药物分子；而阿霉素为同时含羟基和含羟基的抗肿瘤药物分子。
[0019] 优选的方案，式5结构聚合物与带羟基的抗肿瘤药物分子，以二环己基
碳二亚胺为缩合剂，N,N-二甲基对氨基吡啶以催化剂，于0～30℃
温度下进行酯化反应，得到具有氧化还原响应性可降解水溶性抗肿瘤聚合物前药。
[0020] 较优选的方案，N,N-二甲基对氨基吡啶的摩尔用量为式5结构聚合物中羧基含量的0.5～2倍。
[0021] 优选的方案中，在1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺
盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺存在下，式5结构聚合物和带氨基的抗肿瘤药物分子进行缩合反应，得到具有氧化还原响应性可降解水溶性抗肿瘤聚合物前药。
[0022] 较优选的方案，1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐的摩尔用量为式5结构聚合物中羧基含量的1～2倍。
[0023] 较优选的方案，所述的N-羟基琥珀酰亚胺的摩尔用量为式5结构聚合物中羧基含量的0.5～2倍。
[0024] 优选的方案，具有氧化还原响应性可降解水溶性抗肿瘤聚合物前药通过
透析，乙醚沉降分离提纯。
[0025] 本发明的技术方案中，巯基-烯点击化学反应是在
光敏剂存在下，于250～400nm的紫外光照射下反应。
[0026] 所述的光敏剂为1-羟基环己基苯基甲
酮、二苯甲酮、2-甲基二苯甲酮、4-甲基二苯甲酮、4-苯基二苯甲酮、3，4-二甲基二苯甲酮、4,4’-双(二乙氨基)苯甲酮、安息香甲醚、安息香双甲醚、安息香乙醚、安息香异丙醚、安息香正丁醚或安息香异丁醚中一种或几种。
[0027] 所述的巯基-烯点击化学反应时间为3～12h。
[0028] 本发明式3结构聚合物(侧降
冰片烯官能化聚丙交酯)的制备方法：将丙交酯在过氧化二苯甲酰(BPO)的催化作用下和N-溴代丁二酰亚胺(NBS)，在四氯化碳或苯溶液中在60～90℃下发生取代反应，得到溴代丙交酯；得到的溴代丙交酯在三乙胺的作用下，二氯甲烷
溶剂中，0～5℃下发生消去反应得到双键丙交酯；得到的双键丙交酯和新蒸环戊二烯在四氯化碳或苯溶液中，60～90℃下，通过Diels-Alder反应后，得到含降冰片烯侧基的丙交酯；以TBD或DBU为催化剂，二氯甲烷为溶剂，-20～40℃下开环聚合后得到侧降冰片烯官能化聚丙交酯。
[0029] 本发明的氧化还原响应性可降解水溶性抗肿瘤聚合物前药合成路线如下：
[0030] 以抗肿瘤药物分子，Paclitaxel＝ 为例：
[0031]
[0032] 相对现有技术，本发明的技术方案带来的有益效果：
[0033] 首次在聚丙交酯主链上同时引入大量低聚聚乙二醇支链和由二硫键键接的抗肿瘤药物分子。
[0034] 在聚丙交酯主链上引入低聚聚乙二醇，大量低聚聚乙二醇支链的引入使整个聚合物具有特殊梳型结构，且使整个聚合物具有较好的水溶性和生物相容性，在人体内分散性好，且低聚聚乙二醇易于从人体肾脏排出，从而避免了高分子量的聚乙二醇难以排出体的问题。
[0035] 采用的聚丙交酯具有良好的
生物可降解性及生物相容性，在人体内无残留。
[0036] 特别是抗癌药物分子与聚合物之间是由二硫键键接，具有氧化还原响应性， 可以达到控制释放的目的。
[0037] 本发明通过点击反应与低聚聚乙二醇单甲醚(mOEG)反应，无副反应、产率高，后处理简单。
[0038] 本发明优选的提纯药物分子过程，通过透析、沉降，能获得高纯度的抗肿瘤前药。
[0039] 本发明的抗肿瘤前药的制备方法成本低，产率高，安全无毒，可以广泛应用。
附图说明
[0040] 【图1】为由甲醇引发的侧基含降冰片烯官能化的聚丙交酯的核磁氢谱图。
[0041] 【图2】为侧基含降冰片烯官能化的聚丙交酯与低聚聚乙二醇单甲醚的梳型共聚物的核磁氢谱图。
[0042] 【图3】为含羟基侧基的梳型水溶性聚合物的核磁氢谱图。
[0043] 【图4】为含羧基侧基且具有氧化还原性的梳型水溶性聚合物的核磁氢谱图。
[0044] 【图5】为
侧链键接上紫杉醇药物分子的抗肿瘤前药的核磁氢谱图。
[0045] 【图6】A为侧基含降冰片烯官能化的聚丙交酯，B为侧基含降冰片烯官能化的聚丙交酯与低聚聚乙二醇单甲醚的接枝共聚物，C为含羟基侧基的梳型水溶性聚合物，D为含羧基侧基且具有氧化还原性的梳型水溶性聚合物，E为侧链键接上阿霉素药物分子的抗肿瘤前药的红外谱图。
[0046] 【图7】A为侧基含降冰片烯官能化的聚丙交酯，B为侧基含降冰片烯官能化的聚丙交酯与低聚聚乙二醇单甲醚的接枝共聚物，C为含羟基侧基的梳型水溶性聚合物，D为含羧基侧基且具有氧化还原性的梳型水溶性聚合物的凝胶色谱图。
具体实施方式
[0047] 以下
实施例是对本发明内容的进一步说明，而不是限制本发明
权利要求保护的范围。
[0048] 实施例1
[0049] 1、侧基含降冰片烯官能化的聚丙交酯与低聚聚乙二醇单甲醚的接枝共聚物[0050] 在氮气的保护下，将0.100g(双键：0.00048mol)的侧降冰片烯官能化的聚丙交酯(核磁氢谱图如图1，红外
光谱图6A，凝胶色谱图7A所示)完全溶 于5mL的乙酸乙酯中，而后加入0.147g(0.0024mol)的端基为叠氮基团的低聚聚乙二醇单甲醚，于80℃下反应72h。油浴锅中反应。反应完成后，旋掉乙酸乙酯，二氯甲烷溶解，用无水乙醚沉降三次，抽干后
真空干燥一晚上。为侧基含降冰片烯官能化的聚丙交酯与低聚聚乙二醇单甲醚的接枝共聚物，记为聚合物P1。其结构表征见核磁氢谱图(图2)，红外图(图6B)，分子量分布见图
7(图7B)，说明该聚合物已成功合成。
[0051] 2、含羟基侧基的梳型水溶性聚合物的制备
[0052] 在氮气的保护下，将0.478g(双键：0.17mmol)聚合物P1溶解在1.5mL四氢呋喃(THF)中，再加入的13mg(双键：0.17mmol)巯基乙醇，再向体系中加入适量的引发剂安息香乙醚，置于
波长为365nm的紫外灯下照射1h，反应结束后，用二次水透析48h，
冷冻干燥即可，记为聚合物P2。其结构表征见核磁氢谱图(图3)，红外图(图6C)，分子量分布见图7(图7C)，说明该聚合物已成功合成。
[0053] 3、为含羧基侧基且具有氧化还原性的梳型水溶性聚合物的制备[0054] 在氮气的保护下，将0.222g(双键：0.042mmol)聚合物P2溶解在1.5mL吡啶中，再加入的0.08g(0.42mmol)二硫代二丙酸酐，与P2的摩尔比为10/1，再向体系中加入适量的4-二甲氨基吡啶(DMAP)，于70℃下反应48h。油浴锅中反应，反应结束后，用二次水透析48h，冷到干燥即可，记为聚合物P3。其结构表征见核磁氢谱图(图4)，红外图(图6D)，分子量分布见图7(图7D)，说明该聚合物已成功合成。
[0055] 4、为侧链键接上紫杉醇药物分子的水溶性抗肿瘤前药的制备
[0056] 将0.073g(0.013mmol)聚合物P3溶解在5mL四氢呋喃中，加入0.011g(0.012mmol)紫杉醇，在10min内将DCC在DMF中的溶液加入到25mL反应瓶中，再加入催化量的DMAP，在常温下搅拌48h；反应结束后，过滤除去不溶物；反应结束后乙醚沉降即可得到水溶性抗肿瘤前药。其结构表征见核磁氢谱图(图5)，说明该聚合物已成功合成
[0057] 5、为侧链键接上阿霉素药物分子的水溶性抗肿瘤前药的制备
[0058] 在氮气保护下，依次将聚合物P3、EDC·HCl、NHS加入到干燥的反应瓶中，抽放气三次之后，加入50mL的二氯甲烷，室温下搅拌反应24h后，加入250mL二氯甲烷稀释，用饱和食盐水洗三次，加入无水MgSO4干燥，旋干后用乙醚沉 降，得到粘稠状固体，真空干燥过夜。所得产物在氮气保护下加入到干燥的反应瓶中，再继续加入盐酸阿霉素69.6mg(0.12mmol)，抽放气三次后，加入无水的DMF，逐滴加入TEA12.1mg(0.12mmol)，在
30℃下反应72h。反应结束后，反应结束后乙醚沉降得红色固体。其结构表征见红外图(图
6E)，说明该聚合物已成功合成。
