一種線形聚硫脲和超支化聚硫脲在制備抗腫瘤藥物及抗病毒或抗菌藥物中的應用
【技術領域】
[0001] 本發明屬于聚合物應用的技術領域，具體涉及一種線形聚硫脲和超支化聚硫脲在 制備抗腫瘤藥物及抗病毒或抗菌藥物中的應用。
【背景技術】
[0002] 聚合物在生物醫藥中有廣泛的應用，特別是在藥劑中作為藥用輔料，賦予藥物以 一定的劑型等作用，但是大多數聚合物本身沒有生物活性。將具有生物活性的分子作為單 體聚合，可得到具有生物活性的聚合物。如，申有青等（Tang et al.Curcumin polymers as anticancer conjugates. Biomaterials31, 7139-49 (2010))用具有抗腫瘤活性的中藥成分 姜黃素作為單體之一，制備了具有抗腫瘤能力的姜黃素聚合物。
[0003] 硫脲類化合物（TUs)是指分子結構中具有硫脲基團（-NH-CS-NH-，TU)的一 類化合物。許多具有含有硫脲基團的小分子化合物具有良好的生物活性，如廣譜的 抗菌、殺菌、抗病毒等性質（Liu J, Yang S, Li X et al·，Synthesis and antiviral bioactivity of chiral thioureas containing leucine and phosphonate moieties. Moleculesl5, 5112-5123(2010))。另一類復雜的含有硫脲基團的化合 物也具有抗腫瘤療效（Manjula S,Malleshappa Noolvi N,Vipan Parihar K et al., Synthesis and antitumor activity of optically active thiourea and their 2-aminobenzothiazole derivatives:A novel class of anticancer agents. Eur. J. Med. Chem. 44, 2923-2929 (2009))，但是，但是這些化合物均僅含一個硫脲基團，且水溶性極差， 它們仍是細胞毒類化學藥物，即它們是通過直接殺死腫瘤細胞來實現抗腫瘤的能力。
[0004] 主鏈或側鏈含有多個硫脲基團的聚合物為聚硫脲型聚合物。硫脲聚合物直接用于 疾病治療的報道較少。在1996年12月18日發布的中國專利CN1138323A中公開了一種水 溶性的磺酸陰離子型芳香族聚硫脲，為具有3~50個由陰離子基團取代的芳香二胺衍生的 重復單位并且數均分子量小于10, 〇〇〇的聚硫脲的低聚物。該聚硫脲具有抗人類免疫缺陷 病毒活性，可直接用于治療人類AIDS和AIDS相關復征（ARC)。但是這類線性聚硫脲分子的 制備過程極其繁瑣，所采用的原料的毒性極強，并且，它們起作用的機理是其陰離子和剛性 芳香基聚合物骨架與病毒粘附，并非由于本身所具有的硫脲基團。
[0005] 本發明中的含硫脲聚合物及超支化大分子，通過降低腫瘤病人體內及瘤內的過量 銅元素、阻斷腫瘤新生血管的生成而達到抗腫瘤效果。銅元素在人體必須的微量元素，正常 人體內含有受到嚴格的控制。但腫瘤本人體內銅及腫瘤內銅含量偏高，促進了腫瘤中血管 的增生和腫瘤的浸潤生長及轉移（Ishida, S.，Andreux, P.，Poitry-Yamate, C.，Auwerx, J. &Hanahan, D. Bioavailable copper modulates oxidative phosphorylation and growth of tumors. Proc. Natl. Acad. Sci. USA110, 19507-19512(2013))。通過降低體內銅元素， 可以抑制腫瘤的生長與轉移（Hassouneh，B.et al.Tetrathiomolybdate promotes tumor necrosis and prevents distant metastases by suppressing angiogenesis in head and neck cancer. Mol. Cancer Ther. 6, 1039-1045 (2007))。本發明中的含硫脈線性及超 支化聚合物能夠將Cu2+還原為Cu +并與之絡合（Krzewska, S.，Pajdowski, L. & Podsiadiy, H.Studies on the reaction of copper(II)with thiourea-II:The modification of bjerrum's method. The determination of equilibrium in simultaneous redox and complexation reactions. J. Inorg. Nucl. Chem. 42, 87-88 (1980))，從而降低體內有效銅濃 度，阻止腫瘤新血管生成、起到抗腫瘤和抗轉移效果。同時，硫脲基團能夠有效地降低腫瘤 細胞中的超氧自由基R0S，也起抗腫瘤作用。由于該含硫脲線性及超支化聚合物不是細胞毒 化物，基本上沒有細胞毒性，因而對正常細胞及組織沒有毒性，毒副作用少。
【發明內容】
[0006] 本發明提供了一種線形聚硫脲和超支化聚硫脲的應用。含硫脲的直鏈型和超支化 型聚合物中含有大量硫脲基團，對腫瘤組織具有顯著的生長抑制作用，同時對正常細胞顯 示很低的細胞毒性，可用于制備抗腫瘤藥物；還對多種菌株均具有較好的抑菌效果，可用于 制備抗病毒或抗菌藥物。
[0007] -種線形聚硫脲在制備抗腫瘤、抗病毒及抗菌藥物中的應用，所述的線形聚硫脲 具有如式I所示的結構式：
[0008]
[0009] 式中，RpR2獨立地選自氫、碳數為1~10的烷基、芳香基或含N、0、S的雜原子基 團，所述線形聚硫脲的數均分子量為50~50000。
[0010] 作為優選，用于制備抗腫瘤、抗病毒及抗菌藥物中的應用，所述的線形聚硫脲的結 構式選自下式中的一種：
[0011]
[1
[0013] 所述線形聚硫脲的制備方法：
[0014] 催化劑作用下，將含兩個異硫氰酸基團的單體或硫脲與含兩個胺基的單體溶于有 機溶劑中，在惰性氣體保護下，加熱縮聚反應后，再經純化處理得到所述的線形聚硫脲。
[0015] 本發明還提供了一種超支化聚硫脲在制備抗腫瘤、抗病毒及抗菌藥物中的應用， 所述的超支化聚硫脲的制備方法為：將含至少兩個異硫氰酸基團的單體或硫脲與含至少兩 個胺基的單體溶于有機溶劑中，在惰性氣體保護下縮聚反應后，再經純化處理得到所述的 超支化聚硫脲。
[0016] 作為優選，所述的含至少兩個異硫氰酸基團的單體為硫脲、丁二酰二異硫氰酸酯、 4, 4'-亞甲基二（異硫氰酸苯酯）或1，4-二硫異氰酸酯丁烷；
[0017] 所述的含至少兩個胺基的單體為乙二胺、2-羥基-1，3-丙二胺、賴氨酸或 二_(2_胺基乙基）胺。
[0018] 所述的催化劑選用本領域縮聚反應常用的催化劑即可，如對甲苯磺酸、樟腦磺酸 等中的一種或多種；通過調整催化劑用量，可得到不同分子量的上述聚硫脲分子。
[0019] 所述的有機溶劑選用本領域縮聚反應常用的有機溶劑即可，如二甲基亞砜 (DMS0)、N，N-二甲基甲酰胺（DMF)、N，N-二甲基乙酰胺（DMAc)、N-甲基吡咯烷酮（NMP)等， 優選 DMAc、NMP。
[0020] 所述的反應時間根據所選用的加熱方式的不同而進行優選。
[0021] 所述的純化處理根據制備得到的聚硫脲分子的特性用溶劑沉淀純化即可，一般采 用無水乙醚進行沉淀后，再用少量冰水洗滌純化。
[0022] 進一步優選，所述的超支化聚硫脲的數均分子量為200~200000,超支化聚硫脲 的重復單元選自式II -1或式II -2 :
[0023]
[0024] 所述的線形或超支化聚硫脲分子按分子結構可溶于或不溶于水溶液，不溶于水的 聚硫脲可連接親水性聚合物PEG使其能夠溶于水。
[0025] 所述的線形或超支化硫脲聚合物用于抗腫瘤藥物的應用，其有效劑量為lmg/kg 至它們的最尚允許劑量（即開始顯不$父尚毒性的劑量）；
[0026] 本發明還提供了一種抗腫瘤藥物組合物，以所述的線形聚硫脲或超支化聚硫脲作 為活性成分，與藥學適用附加劑制備而成的藥劑。所述的藥劑通過口服或靜脈給藥。
[0027] 本發明還提供了一種抗菌組合物，以所述的線形聚硫脲或超支化聚硫脲作為活性 成分，與藥學適用附加劑制備而成的抗菌藥劑。
[0028] 與現有技術相比，本發明具有如下優點：
[0029] 本發明公開了一種線形聚硫脲和超支化聚硫脲的新用途，經體外細胞毒性實驗表 明，所述線形聚硫脲和超支化聚硫脲對人類腫瘤細胞株或者人類正常細胞株均無細胞毒 性；但是，體內抗腫瘤實驗表明，所述線形聚硫脲和超支化聚硫脲對腫瘤組織具有顯著的生 長抑制作用，尤其對人肺腺癌細胞（A549)、人乳腺癌細胞（BCap-37)、人口腔表皮樣癌細胞 (KB)、人肺成纖維細胞（HFL1)及人支氣管上皮細胞（BEAS-2B)均顯示很低的細胞毒性，同 時具有很好的抗腫瘤效果。
[0030] 所述的線形聚硫脲和超支化聚硫脲若為水溶性，可直接使用，若為疏水性，與常規 藥用配方下，對腫瘤組織具有明顯生長抑制作用。
[0031] 所述的線形聚硫脲和超支化聚硫脲若為水溶性，可直接使用，若為疏水性，與常規 藥用配方下，對細菌等微生物和病毒的生長有抑制作用。
【附圖說明】
[0032] 圖1為實施例1中制備的聚乙二醇化的含硫脲線性聚合物對裸鼠的人大腸癌腫瘤 模型的腫瘤抑制效果圖；
[0033] 圖2為實施例2中制備的聚乙二醇化的含硫脲超支化聚合物對裸鼠的人大腸癌腫 瘤模型的腫瘤抑制效果圖；
[0034] 圖3為實施例3制備的聚硫脲分子對正常細胞與癌細胞的毒性效果圖；
[0035] 圖4為實施例3制備的聚硫脲分子的體內抗癌實驗中腫瘤體積變化圖，并以PBS 緩沖液作為對比，下同；
[0036] 圖5為實施例3制備的聚硫脲分子的體內抗癌實驗中裸鼠體重變化圖；
[0037] 圖6為實施例3制備的聚硫脲分子的體內抗癌實驗結束后剝取的腫瘤重量圖。
【具體實施方式】：
[0038] 實施例1利用1，4-二硫異氰酸酯丁烷與乙二胺反應制備線性硫脲聚合物反應式 如下：
[0039]
[0040] 將 1，4-二硫異氰酸酯丁燒（0. 69g，4mmol)與乙二胺（0. 24g，4mmol)混合于 2mL 二氯甲烷，在室溫下攪拌24小時。用乙醚沉淀3次后，得到無色粘稠物，產率90%，數均分 子量為14500。
[0041] 將上述所得粘稠物（0. 7g)和PEG550-NH2(lg)溶于5mL的二氯甲烷。反應液在室 溫下攪拌過夜后，用乙醚沉淀3次，得到聚乙二醇化的含硫脲線性聚合物（1. 0g)。
[0042] 以實施例1合成的聚乙二醇化的含硫脲線性聚合物對裸鼠的人大腸癌腫瘤模型 進行體內抑瘤試驗，設置對照組和實驗組，每組7只荷瘤裸鼠，每次給藥劑量為50 μπιο?硫 脲基團/kg，共給藥5次。每次給藥前，記錄裸鼠腫瘤的大小以及裸鼠的體重，具體結果分別 如圖1所示。其中，腫瘤體積按下列公式計算：