包含紫杉烷的納米顆粒及其用圖

包含紫杉烷的納米顆粒及其用圖
【技術領域】
[0001] 本公開涉及表面改性的支化聚合物（MBP)或線性聚合物，其可以是表面改性的對 稱支化聚合物（SBP)、表面改性的非對稱支化聚合物（ABP)、或具有至少一條鏈末端被疏水 性基團改性的線性聚合物，其暴露于不溶于水或水溶性差的紫杉烷中可形成復合納米顆粒 或納米聚集體，其中該藥物在疏水性結構域（如在疏水性部分、片段或位點所在的表面或 結構中）或附近分散或沉積。感興趣的顆粒或聚集體是穩定的，例如，可以干燥和再水化。 所述納米顆粒或納米聚集體的直徑在約20nm至500nm的范圍內。疏水的、靜電的、金屬配 體相互作用、氫鍵和其他分子相互作用可參與到不溶于水或水溶性差的紫杉烷和均聚物的 自發相互作用中以形成聚集體。感興趣的顆粒或聚集體具有控制釋放的特性，從而具有實 用性，例如作為在宿主中控制釋放紫杉烷的載體用于治療合適的疾病等。例如，本公開涉及 這類聚合物用于體內遞送紫杉烷，如紫杉醇及其衍生物的用途，并且在治療癌癥中具有低 毒性、改善的溶解性、更大的生物利用度以及提高的效率。
【背景技術】 對稱支化聚合物
[0002] 最近開發并研究了一類新的被稱為樹枝狀聚合物（dendriticpolymer)的聚合 物--包括星形樹枝狀大分子（Starburstdendrimer)(或致密星狀聚合物）和梳形樹枝 狀接枝物（Combburstdendrigraft)(或超梳狀支化聚合物）--的各種工業應用。這些 聚合物通常具有：(a)定義明確的核心分子，（b)至少兩個具有對稱（相等長度）分支和 分支連接點的同心的樹枝狀層（代），以及（c)外表面基團，如在美國專利號4,435, 548、 4, 507, 466、4, 568, 737、4, 587, 329、5, 338, 532、5, 527, 524 和 5, 714, 166 中記載的基于聚酰 胺-胺（PAMAM)的支化聚合物和樹枝狀大分子。其他的實例包括聚亞乙基亞胺（PEI)樹枝 狀大分子，如在美國專利號4, 631，337中記載的那些；聚亞丙基亞胺（PPI)樹枝狀大分子， 如在美國專利號5, 530, 092、5, 610, 268和5, 698, 662中記載的那些；Frechet型聚醚和聚 酯樹枝狀大分子、核殼構造樹枝狀大分子（coreshelltectodendrimer)和其他，例如在 Newkome等編輯的"DendriticMolecules"，VCHWeinheim，1996 中；Frechet&Tomalia編輯 的"DendrimersandOtherDendriticPolymers"，JohnWiley&Sons,Ltd.，2001 ;以及美 國專利號7, 754, 500中記載。
[0003] 梳形樹枝狀接枝物由核心分子和具有對稱分支的同心層通過分步合成方法構 建。與樹枝狀大分子不同，梳形樹枝狀接枝物或聚合物由單分散的線性聚合的構造塊 (buildingblock)產生（美國專利號 5, 773, 527、5, 631，329 和 5, 919, 442)。此外，分支模 式與樹枝狀大分子的不同。例如，梳形樹枝狀接枝物沿聚合物骨架（主鏈）形成分支連接 點（鏈分支），而星形樹枝狀大分子常常在末端形成分支（末端分支）。由于所使用的活性 聚合技術，那些聚合物（核心和分支）的分子量分布（Mw/Mn)常常很窄。因此，通過在接枝 上接枝（graft-on-graft)的方法制備的梳形樹枝狀接枝物中明確定義的Mw/Mn比例常常接 近1。
[0004] SBP(如樹枝狀大分子）主要是經過發散或收斂合成方法通過重復的保護和去保 護步驟制備。由于樹枝狀大分子利用小分子作為核心和分支的構造塊，樹枝狀大分子的分 子量分布常常是確定的。在低代的情況下，可獲得單一分子量的樹枝狀大分子。盡管樹枝 狀大分子常常利用小分子單體作為構造塊，樹枝狀接枝物卻使用線性聚合物作為構造塊。
[0005] 除了樹枝狀大分子和樹枝狀接枝物之外，其他SBP包括對稱星形或梳形聚合物， 如對稱星形或梳形聚環氧乙烷（PEO)、聚乙二醇（PEG)、PEI、PPI、聚噁唑啉（POX)、聚甲基噁 唑啉（ΡΜ0Χ)、聚乙基噁唑啉（ΡΕ0Χ)、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷或其結 合物。 不對稱支化聚合物
[0006] 與SBP不同，不對稱支化聚合物（ABP)尤其是不對稱支化樹枝狀大分子或規則的 ABP(規則-ABP)常常具有核心、受控制的或明確定義的不對稱（不同的長度）分支和不對 稱分支連接點，如美國專利號4, 289, 872、4, 360, 646和4, 410, 688中記載。
[0007]另一方面，無規ABP(無規-ABP)具有：a)無核心、b)外部和內部的官能團、c)無 規/可變化的分支長度和模式（即末端分支和鏈分支）以及d)不均勾分布的內部空隙空 間。
[0008]Jones等，J.Org.Chem. 9,125 (1944) ;Jones等，J.Org.Chem. 30, 1994 (1965)和 Dick等，J.Macromol.Sci.Chem.，A4 (6)，1301-1314，（1970)報道 了無規-ABP的合成 和機理，如由PEI制備的那些。LittCLMacromol·Sci.Chem.A9 (5) ,703-727 (1975))和 Warakomski(J.Polym.Sci.Polym.Chem. 28, 3551 (1990))報道了由Ρ0Χ，BP聚（2-甲基嚼P坐 啉）和聚（2-乙基噁唑啉）制備的那些無規-ABP。無規-ABP的合成常常涉及一鍋煮發散 法（one-potdivergent)或一鍋煮收斂法（one-potconvergent) 〇 均聚物
[0009] 均聚物可涉及由相同重復單元構成的聚合物或聚合物骨架，也就是說，均聚物由 相同的單體產生（例如，PEI線性聚合物、Ρ0Χ線性聚合物、PEI樹枝狀大分子、聚酰胺-胺 (PAA)樹枝狀大分子或Ρ0Χ樹枝狀接枝物和無規支化聚合物）。所述單體可以是簡單的化 合物或復合物或化合物的組裝物（assemblage)，其中所述組裝物或復合物是均聚物中的重 復單元。因此，如果一個組裝物是由三種化合物A、B和C構成，則該復合物可被描述為ABC。 另一方面，出于本公開的目的，由（ABC)-(ABC)-(ABC)…構成的聚合物是均聚物。均聚物可 以是線性的或支化的。因此，在無規支化PEI的情況下，盡管存在不同長度的分支和隨機存 在的分支，出于本公開的目的，該分子是均聚物，因為支化聚合物是由單一的單體--亞乙 基亞胺或氮丙啶重復單元--構成的。而且，可以將一種或多種單體或復合物單體組分進 行改性、取代、衍生化等，例如經改性以攜帶官能團。出于本公開的目的，這類分子為均聚 物，因為骨架由單一的簡單或復雜的單體構成。 水溶性差的藥物：紫杉烷
[0010] 紫杉醇是一種不溶于水的藥物，由Bristol-MyersSquibb以Tax〇l_3i:出售。紫杉 醇來源于太平洋紫杉樹，短葉紅豆杉（Wan等，J.Am.Chem.Soc. 93:2325,1971)。紫杉烷類， 包括紫杉醇和多西紫杉醇，被用于治療各種癌癥，包括乳腺癌、卵巢癌和肺癌、以及結腸、和 頭部、頸部癌癥等。
[0011] 然而，紫杉醇的低水溶性已阻礙了其廣泛應用。目前，使用乙醇：Cremaplior? (聚乙氧基化蓖麻油）的1:1溶液配制Tsaxoi?和仿制藥以使藥物溶解。C:r_e_maphor?的存在與嚴重的過敏反應有關，因此患者需要服用皮質類固醇（例如，地塞米松）和抗組胺 劑。
[0012] 或者，綴合的紫杉醇--例如.Abraxane?,其通過將紫杉醇與人血清白蛋白混 合而制備一一已消除了對皮質類固醇和抗組胺注射劑的需求。然而，Abraxane?產生不 良副作用，如嚴重的心血管作用，包括胸痛、心臟驟停、室上性心動過速、水腫、血栓形成、肺 血栓栓塞、肺栓塞、高血壓等，這阻止了高心血管風險的患者使用該藥物。 水溶性差的藥物的遞送
[0013] 盡管支化聚合物（包括SBP和ABP)已經被用于藥物遞送，但是嘗試仍主要集中 在藥物與聚合物的化學連接，或這類藥物通過單分子封裝在內部的物理封裝（美國專利號 5, 773, 527、5, 631，329、5, 919, 442 和 6, 716, 450)。
[0014] 例如，如美國專利號5, 338, 532、5, 527, 524和5, 714, 166對致密星形聚合物和 美國專利號5, 919, 442對超梳狀支化聚合物的記載，認為樹枝狀大分子和樹枝狀接枝 物使用單分子封裝方法可物理包埋生物活性分子。類似地，Tomalia等，纟即6￥.〇16111· Int.Ed.Engl.，1990, 29,138，以及由Frechet&Tomalia編輯的"DendrimersandOther DendriticPolymers, "JohnWiley&Sons，Ltd.，2001，第 387-424 頁報道了使用SBP對各 種藥物的單分子封裝以形成"樹枝狀大分子盒（dendrimerbox)"。
[0015] 具有疏水核和親水殼的支化核殼聚合物可通過分子封裝來包埋水溶性差的藥 物。具有親水核和疏水殼的無規支化和超支化核殼結構也可以通過單分子封裝和預制的 納米膠束而用于攜帶藥物（美國專利號6, 716, 450和Liu等，Biomaterials2010,10， 1334-1341)。然而，那些單分子和預制的膠束結構是在沒有藥物時產生的。
[0016] 在實施方案中，觀察到嵌段共聚物一一如雜臂聚合物（即Y形/ab2-型星形聚合 物）和線性（A)-樹枝狀（B)嵌段共聚物--與紫杉醇形成立體復合物（Nederberg等， Biomacromolecules2009,10,1460-1468 和Luo等，BioconjugateChem. 2010,21，1216)〇 那些嵌段共聚物與傳統的脂質或AB型線性嵌段共聚物極其相似，其是公知的用于產生膠 束的表面活性劑。
[0017] 然而，這類支化嵌段共聚物難以制備，因此不適于大生產。
[0018] 沒有用疏水性基團對支化或線性均聚物進行改性的說明，所述均聚物在暴露于難 溶或不溶于水的藥物中時，自發地形成穩定的聚集體，其適用于受控的藥物遞送。

【發明內容】

[0019] -方面，本公開涉及使用改性的支化聚合物（MBP)或線性聚合物以提高紫杉烷如 紫杉醇及其衍生物的溶解性。
[0020] 在本公開的另一方面，不對稱支化聚合物（ABP)具有隨機的或規則的不對稱分 支。無規ABP也可具有末端支化模式和鏈支化模式的混合。
[0021] 在本公開的另一方面，ABP和SBP都可以在特定的時間被至少一個能夠形成其他 分支的分子或基團改性，使得可實現新材料的特性，其中還可連接另外的官能團。所有改性 的聚合物可被定義為改性的SBP或ABP。
[0022] 在本公開的另一方面，未改性的和改性的支化聚合物可通過發散或收斂方法制 備，或可使用分步或一步合成方法。
[0023] 在本公開的另一方面，所述SBP包括但不限于PAA樹枝狀大分子、PEI樹枝狀大 分子、PPI樹枝狀大分子、聚醚樹枝狀大分子、聚酯樹枝狀大分子、梳形支化/星形支化聚 合物，如PAA、聚環氧乙烷（ΡΕ0)、聚乙二醇（PEG)、PM0X、PE0X、聚甲基丙烯酸甲酯（PMA)、聚 苯乙烯、聚丁二烯、聚異戊二烯和聚二甲基硅氧烷；梳形支化樹枝狀接枝大分子，如ΡΕ0Χ、 ΡΜ0Χ、聚丙基噁唑啉（ΡΡ0Χ)、聚丁基噁唑啉、PEI、PAA等。
[0024] 在本公開的另一方面，SBP可具有內部空隙空間，而ABP可具有不均勻分布的空隙 空間。
[0025] 在本公開的另一方面，混合支化聚合物也可以用于產生所述感興趣的藥物誘導的 聚集體或納米顆粒，所述混合支化聚合物包括上述SBP如樹枝狀大分子或樹枝狀接枝物， 以及ABP如規則和無規支化聚合物，以及星形支化和梳形支化聚合物，或其組合。
[0026] 在本公開的另一方面，支化聚合物被官能團改性，所述官能團例如但不限于NH2、 NHR、NR2、NR3+、C00R、C00H、C00、OH、C(0)R、C(0)NH2、C(0)NHR或C(0)NR2,其中R可以為任 意的脂族基團、芳族基團或其結合；脂族基團（例如烴鏈），其可為支化的，可含有一個或多 個雙鍵和/或三鍵和/或可以被取代；芳族基團，其可含有多個稠合的或分離的環，所述環 可以具有不同的大小和/或可包含取代基；全氟化碳鏈；糖和/或多糖，其可以具有不同的 環大小，所述環可以含有雜原子如硫或氮原子，可以被取代，可以包含多于一種的糖，可以 是支化的和/或可以是被取代的；聚乙二醇等。
[0027] 所述MBP的分子量為約500至超過5, 000, 000、約500至約1，000, 000、約1，000 至約 500, 000、約 2, 000 至約 100, 000。
[0028] 在本公開的另一方面，將所述SBP和ABP的表面進行改性使表面基團的物理特性 與紫杉烷更相容，從而使紫杉烷更混溶于MBP的表面基團區域、結構域、部分或片段。
[0029] 在一個實施方案中，對支化聚合物或線性聚合物的鏈末端的改性是用疏水性官能 團一一如脂族鏈（例如包含1至約22個碳原子的烴鏈，不管是直鏈還是支鏈）、芳族結構 (例如包含一個或多個芳族環，其可以是稠合的）或其結合一一進行的。
[0030] 與已知的藥物載體相比，本發明的支化或線性聚合物結構不會把紫杉烷物理包埋 在各聚合物分子內。相反，紫杉烷可被定位于或分散于各支化或線性聚合物的包含官能團 的結構域/區域中。
[0031] 任選地，可以保存所得的感興趣的結構，例如通過凍干或其他形式的干燥，這可進 一步穩定感興趣的結構。一旦再溶解于水或緩沖液中，可獲得直徑為約50至約500nm的納 米顆粒。
[0032] 多個、通常官能化的分支的存在使得分子內和分子間形成交聯，這可以使包含紫 杉燒的納米顆粒穩定。在稀釋時，所述物理聚集體或納米顆粒解構（deconstruct)，以受控 的速率釋放藥物。
[0033] 在本公開的另一方面，也可以利用線性和支化的聚合物的混合物來封裝紫杉烷。 所述線性和/或支化的聚合物中至少一個端基是用疏水性部分或官能團改性的。疏水性部 分或官能團可包括但不限于烴鏈（包含1-22個碳原子，具有飽和或不飽和的化學鍵