一种用于治疗去势抵抗性前列腺癌的靶向前药及其纳米制剂
和制备方法
技术领域
[0001] 本
发明涉及
肿瘤靶向递送与缓释
给药系统技术领域，尤其涉及一种用于治疗去势抵抗性前列腺癌的靶向前药，该前药的制备方法，及该前药的纳米制剂和该纳米制剂的制备方法。
背景技术
[0002] 前列腺癌是全球范围内男性中第一位最常见的癌症，2012年新诊断的前列腺癌患者为110万，约占新增癌症病例总数的15％。近十年来，我国前列腺癌发病率呈现高发趋势，大城市更成为前列腺癌发病率的“重灾区”。前列腺癌是一种
激素依赖性
恶性肿瘤，雄激素在前列腺癌的发生、发展过程中发挥着重要的作用。去势(手术或药物)或联合雄激素阻断治疗是目前晚期前列腺癌的主要治疗方法，对大多数患者起初都有效。但大多数患者经过14～30个月的治疗后均逐渐发展为去势抵抗性前列腺癌(CRPC)，甚至扩散至前列腺以外的其它器官(如骨骼)成为转移性去势抵抗性前列腺癌。目前，CRPC治疗仍是临床上的一个难题，缺乏有效的治疗手段(Cheng et al.,Journal of Controlled Release,2014,187,
118-132)。
[0003] 喜树
碱(Camptothecin，CPT)是从喜树的皮和树干中分离到的一种喹啉类
生物碱，对包括前列腺癌在内的多种肿瘤(如
肺癌、
乳腺癌、结肠癌、胃癌、卵巢癌、黑色素瘤、淋巴瘤等)具有显著
抗肿瘤效果(Prestidge et al.,Journal of Controlled Release,2013,172,48-61)。研究表明，CPT是一种有效的拓扑异构酶I(Topoisomerase I，Topo I)
抑制剂，它可以不可逆地结合DNA-Topo I形成复合物，并且以共价连接DNA的方式固定化酶。该酶复合物随后发生泛素化并被26S蛋白酶体破坏，最终将胞内拓扑异构酶消耗殆尽。CPT可有效地使细胞停留在S期，并最终诱导细胞凋亡。然而，CPT
水溶性极差、毒
副作用大和生物利用度低等严重缺点限制了其在临床进一步发挥作用。
[0004] 有研究表明，多肽序列ANTPCGPYT
HDCPVKR(AR16)对去势抵抗性前列腺癌有特异性靶向作用，可有效促进修饰有AR16的高分子在去势抵抗性前列腺癌部位的富集(Huang et al.,Mol Pharm.,2014,11(10):3251-60)。
[0005] 为了解决
现有技术中存在的上述问题，
发明人拟通过酯酶敏感的β-硫代酯键将CPT共价连接到高分子上可以有效克服CPT
水溶性差的问题。由于β-硫代键在酯酶作用下可以迅速
水解释放CPT原药，使其发挥药物，可以有效避免普通化学键改性药物造成的药物活性大幅度下降的问题。同时，在高分子链上共价连接对去势抵抗性前列腺癌有特异性靶向功能的多肽AR16，以促进其在肿瘤组织部位富集，提高药物的生物利用度。以含有β-硫代羧基的高分子，P(OEGMA-co-BSMA)，为
基础，采用酯化与
氨解反应将CPT和AR16共价改性到
聚合物上得到靶向性CPT大分子前药，P(OEGMA-co-CPT-co-AR16)。
发明内容
[0006] 针对现有技术中存在的种种不足，
申请人旨在提供了一种对去势抵抗性前列腺癌具有特异性靶向功能的纳米药物。
[0007] 第一方面，本发明提供了一种用于治疗去势抵抗性前列腺癌的靶向前药，其为P(OEGMA-co-CPT-co-AR16)。其中，POEGMA为具有长循环功效的水溶性高分子，CPT为具有抗肿瘤活性的
化疗药物喜树碱，AR16为能够对去势抵抗性前列腺癌特异性靶向的多肽。
[0008] 第二方面，本发明提供了一种上述用于治疗去势抵抗性前列腺癌的靶向前药的制备方法，包括以下步骤：
[0009] (1)制备中间产物P(OEGMA-co-BSMA)：
[0010] 将一定量可逆加成断裂链转移引发剂三硫代酯BPTPA、寡聚乙二醇甲基
丙烯酸酯OEGMA、含β-硫代羧基的
单体BSMA、
溶剂和自由基引发剂加入玻璃管中，
真空冻融三次后封管；之后，在20-80℃条件下反应0.5-40小时，得粗产物P(OEGMA-co-BSMA)；最后将该粗产物P(OEGMA-co-BSMA)纯化处理得所述P(OEGMA-co-BSMA)；
[0011] (2)制备目标产物P(OEGMA-co-CPT-co-AR16)：
[0012] 将一定量P(OEGMA-co-BSMA)、N-羟基丁二酰亚胺、CPT、缩合剂和催化剂溶于
有机溶剂中，于反应容器内室温搅拌1-72小时；然后，加入一定量AR16继续反应1-48小时，得粗产物P(OEGMA-co-CPT-co-AR16)；最后将该粗产物P(OEGMA-co-CPT-co-AR16)纯化处理得所述目标产物P(OEGMA-co-CPT-co-AR16)。
[0013] 该技术方案所要解决的核心技术问题在于如何有效的将CPT和AR16连接到聚合物载体上，使之既能够克服CPT水溶性差，生物利用度低等问题又能够有效促使纳米药物在去势抵抗性前列腺癌部位的富集，从而最大限度地发挥药物疗效。
[0014] 优选地，上述用于治疗去势抵抗性前列腺癌的靶向前药的制备方法中，所述纯化处理为：水中
透析，然后
冷冻干燥。
[0015] 优选地，上述用于治疗去势抵抗性前列腺癌的靶向前药的制备方法中，所述步骤(1)中的所述OEGMA的分子量为200-50000。
[0016] 优选地，上述用于治疗去势抵抗性前列腺癌的靶向前药的制备方法中，所述步骤(1)中的所述溶剂选自DMF、DMSO、NMP、异丙醇、甲醇、
乙醇、二
氧六环和四氢呋喃中的一种或多种。
[0017] 优选地，上述用于治疗去势抵抗性前列腺癌的靶向前药的制备方法中，所述步骤(1)中的所述自由基引发剂选自过氧化环己
酮、过氧化二苯甲酰、叔丁基过氧化氢、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的一种或多种。
[0018] 优选地，上述用于治疗去势抵抗性前列腺癌的靶向前药的制备方法中，所述步骤(1)中的所述BPTPA:OEGMA:BSMA:自由基引发剂的摩尔比为1：10-500：0.5-500：0.01-1。
[0019] 优选地，上述用于治疗去势抵抗性前列腺癌的靶向前药的制备方法中，所述步骤(2)中的所述缩合剂选自二环己基
碳二亚胺(DCC)、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)、N,N'-二异丙基碳二亚胺(DIC)中的一种或多种。
[0020] 优选地，上述用于治疗去势抵抗性前列腺癌的靶向前药的制备方法中，所述步骤(2)中的所述催化剂选自吡啶、二甲氨基吡啶(DMAP)、三乙胺和羟基苯并三氮唑中的一种或多种。
[0021] 优选地，上述用于治疗去势抵抗性前列腺癌的靶向前药的制备方法中，所述步骤(2)中的所述P(OEGMA-co-BSMA)中的BSMA：N-羟基丁二酰亚胺：CPT：缩合剂：催化剂：AR16的摩尔比为1：0.01-0.1：0.1-0.99：1-10：0.01-0.5：0.01-0.1。
[0022] 第三方面，本发明提供了一种上述用于治疗去势抵抗性前列腺癌的靶向前药的纳米制剂，其特征在于，其中的
纳米粒子的粒径为10～2000nm，包含的所述靶向前药为P(OEGMA-co-CPT-co-AR16)。其中的P(OEGMA-co-CPT-co-AR16)纳米粒子是以POEGMA为亲水壳层，以CPT为疏水核的纳米药物。
[0023] 本发明所述的纳米制剂可在机械搅拌、超声、高压均质机作用下制得，其粒径在10～2000nm，表面光滑、均匀度好、颗粒规则无粘连、再分散性好、载药率和包封率高；其可用于制备静脉或肌肉注射或口服给药的缓释纳米粒，作为肿瘤靶向给药。制备的纳米制剂可以分散在固体、半固体或溶液中。优选的是制成注射给药的药物制剂形式，尤其是供静脉注射用。
[0024] 优选地，所述纳米制剂为纳米药物溶液，其中，所述P(OEGMA-co-CPT-co-AR16)的摩尔浓度为0.0001-300μmol/L，所述P(OEGMA-co-CPT-co-AR16)经过人体内代谢后，释放的活性拓扑异构酶I抑制剂CPT的摩尔浓度为0.00001-10000μmol/L，且释放的多肽序列AR16的摩尔浓度为0.0001-10000μmol/L。
[0025] 第四方面，本发明提供了一种上述纳米药物溶液的制备方法，其特征在于，选自以下方法中的一种：复乳法，
薄膜乳化法，乳化
蒸发法，界面沉淀法，自组装法。其中，所用到的有机溶剂包括乙酸乙酯、二氯甲烷、三氯甲烷、丙酮、乙醇和二甲亚砜等各种适合于制备纳米药物溶液的有机溶剂。
[0026] 优选地，所述制备方法为复乳法，包括步骤：取4mg P(OEGMA-co-CPT-co-AR16)溶于200μL二氯甲烷或二氯甲烷和丙酮的混合溶剂中，超声乳化(10s x 4)，再加入2.2mL浓度为1％的pluronic F68水分散介质中，再次超声乳化(10s x 4)。然后室温下搅拌0.5-5h除去有机相，即得纳米药物溶液。
[0027] 优选地，所述制备方法为薄膜乳化法，包括步骤：取4mg P(OEGMA-co-CPT-co-AR16)溶于400μL丙酮溶剂中，
旋转蒸发成膜，随后加入4mL的水溶液，室温下搅拌0.5-6h，即得纳米药物溶液。
[0028] 优选地，所述制备方法为乳化蒸发法，包括步骤：取4mg P(OEGMA-co-CPT-co-AR16)溶于400μL丙酮/二氯甲烷的混合溶剂中，加入2.2mL浓度为2％的含聚乙烯醇(PVA)的水分散介质中，超声或高压乳匀乳化，乳液在室温下搅拌2-4h，挥尽有机溶剂，即得纳米药物溶液。
[0029] 优选地，所述制备方法为界面沉淀法，包括步骤：取4mg P(OEGMA-co-CPT-co-AR16)溶于400μL丙酮溶剂中，在不断的搅拌条件下，将上述溶液注入2.2mL的浓度为2％的含聚乙烯醇(PVA)水分散介质中，加压挥发去除丙酮，即得纳米药物溶液。
[0030] 优选地，所述制备方法为自组装法，包括步骤：取4mg P(OEGMA-co-CPT-co-AR16)溶于200μL DMSO中，将溶液滴入2mL搅拌着的水中，之后将溶液装入透析袋中透析除去有机溶剂，即得纳米药物溶液。
[0031] 进一步优选地，所述超声的强度为10-1000W。
[0032] 进一步优选地，所述透析袋的截留分子量的范围为1000-100000Da。
[0033] 进一步优选地，所述的水分散介质的
质量百分浓度为0.01-10％。
[0034] 优选地，所述纳米制剂为纳米冻干剂，其中，冻干
支架剂选自海藻糖、
葡萄糖、乳糖、煎糖、右旋糖苷、山梨醇、甘露醇和聚乙二醇中的一种或多种，且所述冻干支架剂的质量百分浓度为0.01-20％。
[0035] 本发明所述的各种制备方法简便，适于大规模生产，特别适用于制备具有可
生物降解、缓释、主动靶向、运送活性物质、抗肿瘤的药物，尤其是制备抗去势抵抗性前列腺癌的药物。采用本发明的方法获得的抗肿瘤的前药及其纳米制剂适合于静脉注射、肌肉注射、皮下注射、皮内注射、口服或
经皮给药等方式。本发明所述的P(OEGMA-co-CPT-co-AR16)靶向前药纳米制剂，可在较低剂量条件下有效地杀伤癌细胞，并且对去势抵抗性前列腺癌具有优异的特异性识别作用。
附图说明
[0036] 图1为本发明所述的靶向前药P(OEGMA-co-CPT-co-AR16)的一个优选
实施例的合成路线图；
[0037] 图2为本发明所述的P(OEGMA-co-CPT-co-AR16)在CDCl3中的1H NMR图谱；
[0038] 图3为本发明所述的一个优选实施例中的P(OEGMA-co-CPT-co-AR16)中CPT的(a)激发与(b)发射
光谱；
[0039] 图4为本发明所述的一个优选实施例中的P(OEGMA-co-CPT-co-AR16)纳米粒子的粒径分布图；
[0040] 图5为本发明所述的一个优选实施例中的P(OEGMA-co-BSMA)细胞毒性实验；
[0041] 图6为本发明所述的一个优选实施例中的P(OEGMA-co-CPT-co-AR16)纳米粒子对DU145细胞株作用48小时和72小时后的细胞存活率图；
[0042] 图7为本发明所述的一个优选实施例中的10μmol/L CPT当量的(a)自由CPT；(b)非靶向纳米前药；和(c)靶向纳米前药；作用于DU145细胞2小时的
荧光图。
具体实施方式
[0043] 下面结合具体实施方式对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施方式。
[0044] 第一方面，本发明提供了一种用于治疗去势抵抗性前列腺癌的靶向前药，其为P(OEGMA-co-CPT-co-AR16)。其中，POEGMA为具有长循环功效的水溶性高分子，CPT为具有抗肿瘤活性的化疗药物喜树碱，AR16为能够对去势抵抗性前列腺癌特异性靶向的多肽。
[0045] 第二方面，本发明提供了一种上述用于治疗去势抵抗性前列腺癌的靶向前药的制备方法，所述方法的合成路线如图1所示，具体包括以下步骤：
[0046] (1)制备中间产物P(OEGMA-co-BSMA)：
[0047] 将一定量可逆加成断裂链转移引发剂三硫代酯BPTPA、寡聚乙二醇甲基丙烯酸酯OEGMA、含β-硫代羧基的单体BSMA、溶剂和自由基引发剂加入玻璃管中，真空冻融三次后封管；之后，在20-80℃条件下反应0.5-40小时，得粗产物P(OEGMA-co-BSMA)；最后将该粗产物P(OEGMA-co-BSMA)纯化处理得所述P(OEGMA-co-BSMA)；
[0048] (2)制备目标产物P(OEGMA-co-CPT-co-AR16)：
[0049] 将一定量P(OEGMA-co-BSMA)、N-羟基丁二酰亚胺、CPT、缩合剂和催化剂溶于有机溶剂中，于反应容器内室温搅拌1-72小时；然后，加入一定量AR16继续反应1-48小时，得粗产物P(OEGMA-co-CPT-co-AR16)；最后将该粗产物P(OEGMA-co-CPT-co-AR16)纯化处理得所述目标产物P(OEGMA-co-CPT-co-AR16)。
[0050] 在一个优选实施例中，所述纯化处理为：水中透析，然后冷冻干燥。
[0051] 在一个优选实施例中，所述步骤(1)中的所述OEGMA的分子量为200-50000。
[0052] 在一个优选实施例中，所述步骤(1)中的所述溶剂选自DMF、DMSO、NMP、异丙醇、甲醇、乙醇、二氧六环和四氢呋喃中的一种或多种。
[0053] 在一个优选实施例中，所述步骤(1)中的所述自由基引发剂选自过氧化环己酮、过氧化二苯甲酰、叔丁基过氧化氢、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的一种或多种。
[0054] 在一个优选实施例中，所述步骤(1)中的所述BPTPA:OEGMA:BSMA:自由基引发剂的摩尔比为1：10-500：0.5-500：0.01-1。
[0055] 在一个优选实施例中，所述步骤(2)中的所述缩合剂选自二环己基碳二亚胺(DCC)、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)、N,N'-二异丙基碳二亚胺(DIC)中的一种或多种。
[0056] 在一个优选实施例中，所述步骤(2)中的所述催化剂选自吡啶、二甲氨基吡啶(DMAP)、三乙胺和羟基苯并三氮唑中的一种或多种。
[0057] 在一个优选实施例中，所述步骤(2)中的所述P(OEGMA-co-BSMA)中的BSMA：N-羟基丁二酰亚胺：CPT：缩合剂：催化剂：AR16的摩尔比为1：0.01-0.1：0.1-0.99：1-10：0.01-0.5：0.01-0.1。
[0058] 第三方面，本发明提供了一种上述用于治疗去势抵抗性前列腺癌的靶向前药的纳米制剂，其特征在于，其中的纳米粒子的粒径为10～2000nm，包含的所述靶向前药为P(OEGMA-co-CPT-co-AR16)。
[0059] 在一个优选实施例中，所述纳米制剂为纳米药物溶液，其中，所述P(OEGMA-co-CPT-co-AR16)的摩尔浓度为0.0001-300μmol/L，所述P(OEGMA-co-CPT-co-AR16)经过人体内代谢后，释放的活性拓扑异构酶I抑制剂CPT的摩尔浓度为0.00001-10000μmol/L，且释放的多肽序列AR16的摩尔浓度为0.0001-10000μmol/L。
[0060] 第四方面，本发明提供了一种上述纳米药物溶液的制备方法，其特征在于，选自以下方法中的一种：复乳法，薄膜乳化法，乳化蒸发法，界面沉淀法，自组装法。其中，所用到的有机溶剂包括乙酸乙酯、二氯甲烷、三氯甲烷、丙酮、乙醇和二甲亚砜等各种适合于制备纳米药物溶液的有机溶剂。
[0061] 在一个优选实施例中，所述制备方法为复乳法，包括步骤：取4mg P(OEGMA-co-CPT-co-AR16)溶于200μL二氯甲烷或二氯甲烷和丙酮的混合溶剂中，超声乳化(10s x 4)，再加入2.2mL浓度为1％的pluronic F68水分散介质中，再次超声乳化(10s x 4)。然后室温下搅拌0.5-5h除去有机相，即得纳米药物溶液。
[0062] 在一个优选实施例中，所述制备方法为薄膜乳化法，包括步骤：取4mg P(OEGMA-co-CPT-co-AR16)溶于400μL丙酮溶剂中，旋转蒸发成膜，随后加入4mL的水溶液，室温下搅拌0.5-6h，即得纳米药物溶液。
[0063] 在一个优选实施例中，所述制备方法为乳化蒸发法，包括步骤：取4mg P(OEGMA-co-CPT-co-AR16)溶于400μL丙酮/二氯甲烷的混合溶剂中，加入2.2mL浓度为2％的含聚乙烯醇(PVA)的水分散介质中，超声或高压乳匀乳化，乳液在室温下搅拌2-4h，挥尽有机溶剂，即得纳米药物溶液。
[0064] 在一个优选实施例中，所述制备方法为界面沉淀法，包括步骤：取4mg P(OEGMA-co-CPT-co-AR16)溶于400μL丙酮溶剂中，在不断的搅拌条件下，将上述溶液注入2.2mL的浓度为2％的含聚乙烯醇(PVA)水分散介质中，加压挥发去除丙酮，即得纳米药物溶液。
[0065] 在一个优选实施例中，所述制备方法为自组装法，包括步骤：取4mg P(OEGMA-co-CPT-co-AR16)溶于200μL DMSO中，将溶液滴入2mL搅拌着的水中，之后将溶液装入透析袋中透析除去有机溶剂，即得纳米药物溶液。
[0066] 在一个进一步优选的实施例中，所述超声的强度为10-1000W。
[0067] 在一个进一步优选的实施例中，所述透析袋的截留分子量的范围为1000-100000Da。
[0068] 在一个进一步优选的实施例中，所述的水分散介质的质量百分比为0.01-10％。
[0069] 在一个优选实施例中，所述纳米制剂为纳米冻干剂，其中，冻干支架剂选自海藻糖、葡萄糖、乳糖、煎糖、右旋糖苷、山梨醇、甘露醇和聚乙二醇中的一种或多种，且所述冻干支架剂的质量百分浓度为0.01-20％。
[0070] 实施例1
[0071] AR16肽修饰的具有特异性靶向去势抵抗性前列腺癌的聚(甲基丙烯酸寡聚乙二醇酯-co-喜树碱-co-AR16)大分子前药，即P(OEGMA-co-CPT-co-AR16)靶向前药的制备：
[0072] (1)P(OEGMA-co-BSMA)的制备：将一定量BPTPA(33mg,0.1mmol)、OEGMA(2.70g,9.0mmol)、BSMA(218mg,1.0mmol)和AIBN(1.6mg,0.01mmol)加入玻璃管中。加入10mL二氧六环进行真空冻融三次后封管。之后，70℃反应5小时。所得反应粗产物在水中透析24小时除去杂质，冷冻干燥。经1H NMR分析，P(OEGMA-co-BSMA)的聚合度为74，OEGMA与BSMA的摩尔百分比分别为88％和12％。经GPC测定，P(OEGMA-co-BSMA)分子量Mn＝22,000，分子量分布Mw/Mn＝1.02。
[0073] (2)P(OEGMA-co-CPT-co-AR16)的制备：将一定量P(OEGMA-co-BSMA)(215mg)、NHS-OH(2.5mg,22μmol)、CPT(29mg,83μmol)、DCC(27mg,130μmol)和DMAP(1mg)溶于有机溶剂中室温搅拌48小时。然后加入AR16(34mg)继续搅拌12小时。反应粗产物在水中透析24小时除去杂质，冷冻干燥。经1H NMR分析，P(OEGMA-co-CPT-co-AR16)中CPT与AR16的摩尔百分比分别为10.5％和1.5％。经GPC测定，P(OEGMA-co-CPT-co-AR16)分子量Mn＝23,600，分子量分布Mw/Mn＝1.14。P(OEGMA-co-CPT-co-AR16)的核磁氢谱如图2所示。由于CPT具有蓝色荧光，其荧
光激发与发射光谱如图3所示。
[0074] 实施例2
[0075] P(OEGMA-co-CPT-co-AR16)纳米药物溶液的制备：
[0076] 取10mg P(OEGMA-co-CPT-co-AR16)溶于1mL DMSO中，将溶液滴入9mL搅拌的水中，之后将溶液装入透析袋(截留分子量为7,000Da)中透析24小时，除去有机溶剂，即得纳米药物溶液。其粒径约85.8nm(±1.56)(见图4),电势-4.5mV(±0.18)。
[0077] 实施例3
[0078] 纳米空载体及靶向纳米前药细胞毒性实验
[0079] 选取去势抵抗性前列腺癌代表性细胞株DU145，将培养好的DU145细胞以5000个/孔的
密度种在96孔板中。24小时后，加入不同浓度的纳米空载体及靶向纳米前药，分别观察并记录48小时和72小时后的细胞存活率。细胞毒性实验表明，纳米空载体P(OEGMA-co-BSMA)在较高的浓度下依然具有良好的
生物相容性(见图5)。靶向纳米前药P(OEGMA-co-CPT-co-AR16)可在较低剂量条件下有效地杀伤DU145细胞(见图6)。
[0080] 实施例4
[0081] 靶向纳米前药的靶向性检测
[0082] 选取去势抵抗性前列腺癌代表性细胞株DU145，将培养好的DU145细胞以5000个/孔的密度种在共聚焦专用培养皿中。24小时后，加入10μM CPT当量的自由CPT、非靶向纳米前药和靶向纳米前药，培养2小时后用激光共聚焦观察各组细胞内CPT荧光强度。纳米化的前药进细胞能
力较自由CPT明显提升，而修饰有AR16肽的纳米前药进细胞能力较非靶向纳米药物明显增强，说明AR16肽改性的纳米前药对去势抵抗性前列腺癌有特异性识别作用，会导致更多的药物分子进入癌细胞内发挥药效。
[0083] 以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同
修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。
