專利名稱：一種混合結構plga-pll-peg靶向多聚物載體的制備及其應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及高分子材料技術領域，具體涉及聚乳酸羥基乙酸-聚賴氨酸-聚乙二醇多聚物的合成方法及其在靶向納米粒制備中的應用。
背景技術：
傳統的化療依然是現階段腫瘤治療的主要手段，化療藥物本身對腫瘤細胞的殺傷作用很強，但多為非選擇性藥物，體內分布廣泛，常規治療劑量即可對正常組織器官產生顯著的毒副作用，導致患者不能耐受，因此提高藥物對腫瘤組織的靶向性，減少其在非靶向部位的聚集是提高抗腫瘤藥物療效的關鍵。腫瘤治療中遇到的難題不是缺少能夠殺滅癌細胞的藥物，而是缺少能夠將抗腫瘤藥物精確輸送到腫瘤組織的靶向載體。靶向載體的優勢在于能夠把抗腫瘤藥物選擇性輸送到特定的腫瘤組織或細胞，使藥物在腫瘤組織有相對較高的濃度并能保持較長作用時間，從而充分發揮其對腫瘤靶細胞的殺傷或抑制作用，同時減少了藥物對其他組織器官的毒副作用，達到高效低毒的治療效果。1906年Enrilich首先提出祀向給藥的概念即使藥物選擇性分布于病變部位使病變組織的藥物濃度增大，從而提高藥物生物利用度，并降低其對正常組織的毒副作用。靶向給藥的特點能將藥物最大限度地運送到靶區，使藥物在靶區濃集，直接作用于病變組織、器官和細胞；延長藥物與靶部位的作用時間，使達到需藥部位的藥量增加，從而減少用藥量、藥物的毒副作用，達到高效低毒的治療效果。但在20世紀中葉前，靶向給藥缺少實施的手段，僅僅停留在概念階段，難以實現。進入20世紀后半葉，生物學發生了革命性的進展，分子生物學的出現導致了臨床醫學包括腫瘤學的重大變革。靶向治療正是這一變革的產物，化療藥的靶向給藥具有較低的不良反應和良好療效，能明顯提高患者的生活質量，代表著腫瘤治療的未來趨勢 。現代醫學對靶向治療的認知歷經了從器官被動靶向到細胞和分子主動靶向的提高，其中分子主動靶向是靶向治療中精準性最高的層次，也是特異性和靶向性最好的層次。分子主動靶向主要針對細胞中特定的蛋白質分子、核苷酸片段或基因產物進行治療。腫瘤分子靶向治療是指在腫瘤分子細胞生物學的基礎上，利用腫瘤組織或細胞所具有的特異性(或相對特異的)結構分子作為靶點，使用某些能與這些靶分子特異結合的抗體、配體等達到直接治療或導向治療目的的一類療法。相對于傳統化療，分子靶向治療更具有“治本”功效，能高效并選擇性地殺傷腫瘤細胞，減少對正常組織的損傷，而這正是傳統化療藥物所要實現的臨床目標。藥物靶向載體常用的偶聯配體有RGD分子、轉鐵蛋白分子及單克隆抗體
坐寸ο目前用于制備納米給藥系統的載體主要有合成的高分子聚合物和天然的高分子材料兩大類。合成的高分子聚合物主要有聚α-羥基酸，如乳酸-羥基乙酸共聚物(PLGA);交聯聚酯，如聚氰基丙烯酸烷酯(PACA)等。
PLGA是美國FDA批準的可用于人體的生物可降解材料，被廣泛用于組織工程及藥物載體研究中，具有載體支架和增加緩釋效果的雙重作用。由于PLGA同時具有親水基團和疏水基團，因此能夠包載多種藥物，臨床常用的抗腫瘤藥物如奧沙利鉬、紫杉醇、阿霉素、柔紅霉素等均可用PLGA包載。PLGA降解后產生酸性低聚物或者乳酸、乙醇酸等單體，這些物質同時也是人體正常代謝的副產物，因此PLGA對人體無毒，反復給藥也不會在體內蓄積，是非常好的一種載體材料。現已有多個PLGA制劑產品獲FDA批準上市，如Takeda公司的亮丙瑞林微球Lupron Depot, Debiopharm公司的曲普瑞林微球Trelstar Depot和Novartis公司的奧曲肽微球Sandostatin Depot等。但單純以PLGA作為載體材料還存在兩個主要不足之處=(I)PLGA在體循環中易被網狀內皮系統豐富的器官如肝、脾所攝取，導致藥物在體循環數量減少。(2)PLGA易降解，常導致藥物早期突釋、后期藥物加速降解等問題，影響到體內用藥的安全性。為解決這些問題，常需對PLGA的結構進行改進，接入其他高分子聚合物，本發明采用PLL和PEG對PLGA進行表面修飾，制備PLGA-PLL-PEG多聚物。聚乙二醇(PEG)是一種具有生物相容性的非離子水溶性聚合物，現已得到FDA的認證，被廣泛用作聚合物的親水鏈段。在聚合物載體上引入PEG鏈段能夠減少載體粒子被內皮網狀系統(RES)吞噬，可延長藥物在體內的循環時間，增加載體的穩定性。Schoenhammer等用PEG對PLGA納米粒子進行表面修飾后，發現PLGA納米粒子的穩定性增強，在特定條件下可以存放至少2個月。聚賴氨酸(PLL)的降解產物賴氨酸是人體內源性物質，因此安全系數很高，在藥劑學領域已有幾十年的應用歷史。PLL作為藥物載體具有如下優點含有較多的ε_氨基，細胞攝取率較高；主鏈上有大量的肽鍵，在體內能夠酶解，生物降解性和相容性較好；PLL側鏈上的伯胺可以用作引入配基或其他基團的官能團。有研究表明，PLGA納米粒經過PLL修飾后，可顯著增加細胞的攝取率，其細胞黏附性和吸收均顯著增強，被人肺腺癌細胞(A549)攝取量是未被修飾納米粒的17倍。目前能夠檢索到的以PLGA、PLL、PEG為原料合成三嵌段聚合物的專利只有一個段友容、孫穎等制備了聚乙二醇單`甲醚-聚乳酸羥基乙酸-聚賴氨酸(mPEG-PLGA-PLL)嵌段聚合物，并將之用于制備納米粒(CN101732723B)。該專利主要存在以下不足①載體合成反應步驟較多，會導致反應產率降低，產物純化難度增加。②每段聚合物載體中PEG含量較少，這樣可能減弱后期制備納米粒的體內穩定性，減少體循環時間；③一般載體設計中，為了增加靶向性而連接的靶向配體，通常會連接在PEG末端，而此發明中聚合物只有PLL末端的羧基可以連接蛋白配體，結合位點相對較少，導致其靶體的適用范圍較窄，與配體的交聯率較低。
發明內容
本發明選用相容性好的生物可降解材料PLL、PEG來修飾PLGA，通過調節合成反應條件和控制聚合物分子量及配比，制備出高性能的聚乳酸羥基乙酸-聚賴氨酸-聚乙二醇多聚物(PLGA-PLL-PEG聚合物)，該聚合物可用于包載多種藥物，并可偶聯多種配體，實現靶向給藥。本發明設計使用PLGA-b-PLL-g-PEG的嵌段-接枝結構，合成路線完全不同且合成步驟較少，反應條件溫和，材料易得，產物純化方便。由于PLL側鏈氨基較多，可連接較多的PEG，增加水化作用，防止被網狀內皮系統的攝取，增加體內穩定性，同時可以利用較多的PEG末端連接靶向配體，增加配體的交聯率。本發明聚乳酸羥基乙酸-聚賴氨酸-聚乙二醇多聚物的制備方法，包括聚乳酸羥基乙酸與側鏈保護的聚賴氨酸經脫水劑作用后通過嵌段方式連接形成中間體，中間體脫保護后與活化的聚乙二醇以接枝方式連接，得到分子量為4X IO4 5 X IO5的聚乳酸羥基乙酸-聚賴氨酸-聚乙二醇多聚物。其中側鏈保護基團優選卞氧羰基(CBZ)或叔丁氧羰基(Boc)0本發明中聚乳酸羥基乙酸粘度范圍優選O. 15 O. 8dL/g ;聚賴氨酸分子量范圍優選500 20000g/mol ;聚乙二醇分子量范圍優選1000 8000g/mol。本發明更優選的制備方法包括以下步驟a、以側鏈保護的賴氨酸單體為原料，以伯胺為引發劑，以無水N，N-二甲基甲酰胺(DMF)為溶劑，通過自由基聚合反應生成聚賴氨酸；b、聚乳酸羥基乙酸與聚賴氨酸在脫水劑作用下脫水縮合生成聚乳酸羥基乙酸-聚賴氨酸聚合物；C、聚乳酸羥基乙酸-聚賴氨酸聚合物在20% -40wt% HBr乙酸溶液中脫去側鏈保護基團；d、經活化的聚乙二醇與聚乳酸羥基乙酸-聚賴氨酸在無水N，N- 二甲基甲酰胺中氮氣保護下反應即得。其中a步驟中伯胺優選三乙胺、乙二胺或己二胺。
a步驟中側鏈保護基團優選卞氧羰基(CBZ)或叔丁氧羰基(Boc)b步驟中脫水劑為優選1-乙基-(3- 二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽、二環己基碳二亞胺或4- 二甲氨基吡啶。該步驟溶劑優選N，N- 二甲基甲酰胺。b步驟優選在氮氣保護下反應。反應時間優選24 72h。b步驟中聚乳酸羥基乙酸與聚賴氨酸的摩爾比優選1:1 1: 3，聚乳酸羥基乙酸與脫水劑的摩爾比優選1: 2 1: 4。d步驟中活化的聚乙二醇優選下列方法得到聚乙二醇溶于二氧六環中，氮氣保護，20 40°C恒溫條件下與過量N，N'-羰基二咪唑(⑶I)反應I 4h，形成活化的聚乙二醇。d步驟中聚乳酸羥基乙酸-聚賴氨酸與活化的聚乙二醇優選以1: 4 1: 10的摩爾比投料，反應時間優選24h 48h。下面是本發明的部分合成反應式
權利要求
1.一種聚乳酸羥基乙酸-聚賴氨酸-聚乙二醇多聚物的制備方法，其特征在于包括聚乳酸羥基乙酸與側鏈保護的聚賴氨酸經脫水劑作用后通過嵌段方式連接形成中間體，中間體脫保護后與活化的聚乙二醇以接枝方式連接，得到分子量為4X IO4 5X IO5的聚乳酸羥基乙酸-聚賴氨酸-聚乙二醇多聚物。
2.權利要求1的制備方法，其中聚乳酸羥基乙酸粘度范圍O.15 O. 8dL/g ;聚賴氨酸分子量范圍500 20000g/mol ;聚乙二醇分子量范圍1000 8000g/mol。
3.權利要求1的制備方法，包括下列步驟a、以側鏈保護的賴氨酸單體為原料，以伯胺為引發劑，以無水N，N-二甲基甲酰胺為溶劑，通過自由基聚合反應生成聚賴氨酸；b、聚乳酸羥基乙酸與聚賴氨酸在脫水劑作用下脫水縮合生成聚乳酸羥基乙酸-聚賴氨酸聚合物；C、聚乳酸羥基乙酸-聚賴氨酸聚合物在20% -40wt% HBr乙酸溶液中脫去側鏈保護基團；d、經活化的聚乙二醇與聚乳酸羥基乙酸-聚賴氨酸在無水N，N- 二甲基甲酰胺中氮氣保護下反應即得。
4.權利要求3的制備方法，其中a步驟中伯胺為三乙胺、乙二胺或己二胺。
5.權利要求3的制備方法，其中a步驟中側鏈保護基團為卞氧羰基或叔丁氧羰基。
6.權利要求3的制備方法，其中b步驟中脫水劑為1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽、二環己基碳二亞胺或4- 二甲氨基吡啶；溶劑為N，N- 二甲基甲酰胺。
7.權利要求3的制備方法，其中b步驟是在氮氣保護下反應24 72h。
8.權利要求3的制備方法，其中b步驟中聚乳酸羥基乙酸與聚賴氨酸的摩爾比為1:1 1: 3，聚乳酸羥基乙酸與脫水劑的摩爾比為1: 2 1: 4。
9.權利要求3的制備方法，其中d步驟中活化的聚乙二醇由下列方法得到聚乙二醇溶于二氧六環中，氮氣保護，20 401恒溫條件下與過量1^ -羰基二咪唑反應I 4h，形成活化的聚乙二醇。
10.權利要求3的制備方法，其中d步驟中聚乳酸羥基乙酸-聚賴氨酸與活化的聚乙二醇以1: 4 1: 10的摩爾比投料，反應時間24h 48h。
全文摘要
本發明涉及高分子材料技術領域，具體涉及一種混合結構PLGA-PLL-PEG(聚乳酸羥基乙酸-聚賴氨酸-聚乙二醇)的制備及其應用，其特征是包括聚乳酸羥基乙酸與側鏈保護的聚賴氨酸經脫水劑作用后通過嵌段方式連接形成中間體，中間體脫保護后與活化的聚乙二醇以接枝方式連接，得到分子量為4×104～5×105的聚乳酸羥基乙酸-聚賴氨酸-聚乙二醇多聚物。該聚合物可用于包載多種藥物，并可偶聯多種配體，實現靶向給藥。本發明合成步驟較少，反應條件溫和，材料易得，產物純化方便。
文檔編號A61K47/34GK103044686SQ20121045894
公開日2013年4月17日 申請日期2012年11月15日 優先權日2012年11月15日
發明者李學明, 陳寶安, 王永祿, 陳衛, 劉苒, 殷海祥, 郭莉婷, 程堅, 張孝平, 鮑文 申請人:南京工業大學