一種生物響應性靶向雙藥物緩釋載體材料及其制備方法
【專利摘要】本發明屬于靶向藥物緩釋載體材料領域，具體涉及一種生物響應性靶向雙藥物緩釋載體材料及其制備方法。所述生物響應性靶向雙藥物緩釋載體材料是一種雙殼層生物響應性復合納米微球，其內殼層是由雙親性高分子團聚而成的納米微球，外殼層為介孔二氧化硅。所述內殼層的直徑為160nm～800nm，外殼層介孔二氧化硅的介孔孔徑為2～4nm。本發明所述內殼層雙親性高分子納米微球可以為疏水性藥物提供負載位點，外殼層介孔二氧化硅可以為親水性藥物提供負載位點，因此，所述生物響應性靶向雙藥物緩釋載體材料可以負載兩種不同的藥物，實現雙藥物的緩釋，以達到雙藥物協同治療的目的。
【專利說明】
一種生物響應性靶向雙藥物緩釋載體材料及其制備方法
技術領域
[0001] 本發明屬于靶向藥物緩釋載體材料領域，具體涉及一種生物響應性靶向雙藥物緩 釋載體材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著社會工業化程度加大，環境污染越來越嚴重，人類的患癌率逐年攀升。與此同 時，隨著社會文明的進步，人們越來越注意注重自身的生活質量和身體健康。所以治療癌癥 成為20世紀以來，科學家和醫學家迫切解決的問題。目前治療癌癥的藥物主要是由一些含 有大量苯環類或者吡啶類基團的疏水性有機分子組成。而人體血液是親水性環境，藥物很 難溶于血液，這對疏水性藥物的運輸和吸收提出了一項重大挑戰。同時藥物在達到病灶之 前，大部分藥物就已提前釋放，實際達到病灶的藥量很少，這嚴重地降低了藥物的利用效 率。此外，化療藥物對正常細胞具有毒副作用，在達到病灶之前釋放的藥物，對正常細胞有 很大的損傷。為了解決這些問題，靶向藥物釋放體系，尤其是生物響應性靶向藥物釋放體系 便成為了研究的重點。在不改變藥物分子結構的前提下，采用功能化的高分子包埋疏水性 藥物的辦法，不僅解決了藥物分子的水溶性難題，還能實現藥物分子的響應釋放(如pH響 應，光響應，酶響應，氨基酸響應等），避免了藥物在到達病灶前提前釋放，在提高藥物利用 率的同時，也減少藥物對正常細胞的傷害。
[0003] 此外，在生物響應性靶向藥物釋放體系的基礎上，提出生物響應性雙藥物釋放體 系，該體系在解決藥物的毒副作用以及雙藥物的協同作用方面具有獨特的優勢。用生物相 容性的介孔材料(SiO 2)對包埋了疏水性藥物的功能化高分子進行再次包埋，該體系除了實 現藥物分子的響應釋放之外，還能夠負載兩種不同性質的藥物，其中一種藥物能夠殺死病 變細胞，另一種藥物能夠修復受損機體，起到既能殺死病變細胞，又能保護正常細胞的作 用。或著負載兩種不同的化療藥物，這兩種藥物可以協同作用，其協同作用遠遠大于其中一 種藥物所產生的殺死癌細胞的作用。因為生物響應性雙藥物釋放體系具有上述優勢，近幾 年來，生物響應性雙藥物釋放體系受到了科學家的青睞。
【發明內容】
[0004] 本發明針對現有技術的不足，目的在于提供一種生物響應性靶向雙藥物緩釋載體 材料及其制備方法。
[0005] 為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案為：
[0006] -種生物響應性靶向雙藥物緩釋載體材料，其特征在于，所述生物響應性靶向雙 藥物緩釋載體材料是一種雙殼層生物響應性復合納米微球，其內殼層是由雙親性高分子團 聚而成的納米微球，外殼層為介孔二氧化硅。
[0007] 上述方案中，所述內殼層的直徑為160nm~800nm。
[0008]上述方案中，所述雙親性高分子以納米膠(Nano-gel)的形式存在，其結構式為
[0009]
[0010] 上述方案中，所述雙親性高分子的分子量為6000Da~24000Da，親水端比例為 30wt% ~70wt%。
[0011] 上述方案中，所述外殼層是由硅源水解而成的介孔二氧化硅，所述介孔的孔徑為2 ~4nm〇
[0012] 上述生物響應性靶向雙藥物緩釋載體材料的制備方法，包括如下步驟：
[0013] (1)雙親性高分子單鏈的制備：將RAFT試劑、PDSEMA (吡啶二硫基甲基丙烯酸乙 酯）、聚乙二醇甲基丙烯酸脂和AIBN(偶氮二異丁腈)溶解于DMF(二甲基甲酰胺）中，用冷凍 解凍栗循環法提純脫氣3次以上;然后密封反應混合物，放入油浴鍋中反應;反應所得混合 物溶于二氯甲烷中，隨后沉降于正己烷中；將沉降物再次溶解于二氯甲烷，隨后重新沉降于 乙醚中，得到未還原的雙親性高分子單鏈；
[0014] (2)雙親性高分子納米微球的制備：將步驟（1)所得雙親性高分子單鏈溶于丙酮 中，向其中緩慢滴加二硫蘇糖醇(DTT);攪拌10分鐘，加入去離子水，再在室溫下攪拌過夜， 讓有機物充分揮發后，得到雙親性高分子納米微球；
[0015] (3)雙殼層的生物響應性復合納米微球的合成:將雙親性高分子納米微球分散于 水中，加入三乙醇胺和表面活性劑;在80°C下攪拌2h，再加入正硅酸四乙酯，80°C下繼續攪 拌8h;所得的產物過濾、洗滌、烘干后，即得到雙殼層的生物響應性復合納米微球。
[0016] 上述方案中，所述RAFT試劑為1-十二烷基-2-(2,2-異丁酸)-三硫代碳酸酯，結構 式為
[0017]
[0018] 上述方案中，步驟（1)所述RAFT試劑、PDSEMA、聚乙二醇甲基丙烯酸脂和AIBN的比 例為90mg: 5g: 4g: IOmg;所述反應的油浴溫度為70 °C~80 °C，反應時間為12h~14h。
[0019]上述方案中，步驟(2)所述雙親性高分子單鏈和二硫蘇糖醇的比例為10mg:2mg。
[0020]上述方案中，步驟(3)所述雙親性高分子納米微球、三乙醇胺、表面活性劑和正硅 酸四乙酯的比例為 80uL ~100uL:0.21g:(h22g:1.22mL。
[0021 ]上述方案中，步驟(3)所述表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨、十六烷基氯化銨 和十六烷基溴化銨中的一種。
[0022] 上述方案中，所述RAFT試劑通過如下步驟制備得到：（1)將十二硫醇和四丁基溴化 銨溶于丙酮，再將其與KOH溶液混合；（2)將二硫化碳逐滴緩慢加入到步驟(1)所得混合溶液 中，攪拌30分鐘，向其中加入三氯甲烷，再攪拌IOmin;然后將混合溶液置于(TC條件下，邊攪 拌邊滴加 KOH溶液，滴加完成后，置于室溫下攪拌過夜；（3)向步驟(2)所得溶液中加入去離 子水，然后加入濃鹽酸酸化;所得產物真空干燥得到固體產物；用異丙醇重結晶，然后真空 干燥去除異丙醇;再用正己烷重結晶，然后真空干燥去除正己烷，得到RAFT試劑。
[0023] 上述方案中，步驟（1)所述十二硫醇、四丁基溴化銨、二硫化碳和三氯甲烷的比例 為 9 · 5~10 · Ig: 0 · 64g~0 · 68g: 2 · 6mL~3 · OmL: 5mL，步驟（1)所述KOH溶液的濃度為0 · 9g/mL ~I .Og/mL，步驟⑵所述KOH溶液的的濃度為1.2g/mL~1.3g/mL。
[0024] 上述方案中，所述PDSEMA通過如下步驟制備得到：（1)將2，2' -二硫二吡啶溶解于 甲醇，攪拌條件下向其中加入冰醋酸；（2)將巰基乙醇溶解于甲醇中，在室溫攪拌條件下逐 滴緩慢的加入到步驟(1)所得溶液中，滴加完全后，繼續攪拌3h~4h;然后旋轉蒸發溶劑，得 到粗產物；（3)粗產物通過柱層析分離提純，得到吡啶二硫乙醇(PDSE);將吡啶二硫乙醇加 入到二氯甲烷中，再加入三乙胺，在冰浴中攪拌冷卻；（4)將甲基丙烯酰氯溶入二氯甲烷中， 然后在攪拌條件下緩慢加入到步驟(3)所得溶液中，再室溫條件下繼續攪拌6h~7h，得到 PDSEM粗產物，最后通過柱層析分離提純，得到H)SEMA;
[0025] 上述方案中，所述2，2 ' -二硫二吡啶、冰醋酸和巰基乙醇的比例為15g: ImL: 2.65g; 所述吡啶二硫乙醇、三乙胺和甲基丙稀酰氯的比例為4.60g~4.70g:3g:2.58g。
[0026] 本發明的有益效果：
[0027] (1)本發明所述生物響應性靶向雙藥物緩釋載體材料具有很好的生物響應性，能 夠利用生物響應實現靶向釋放。
[0028] (2)本發明所述內殼層雙親性高分子納米微球可以為疏水性藥物提供負載位點， 外殼層介孔二氧化硅可以為親水性藥物提供負載位點，因此，所述生物響應性靶向雙藥物 緩釋載體材料可以負載兩種不同的藥物，實現雙藥物的緩釋，以達到雙藥物協同治療的目 的。
[0029] (3)本發明所述內殼層雙親性高分子納米微球和外殼層介孔二氧化硅均具有生物 相容性，且在人體內容易被降解，不會對人體產生毒副作用。
【附圖說明】
[0030] 圖1為本發明實施例1制備所得生物響應性靶向雙藥物緩釋載體材料的小角XRD圖 譜。
[0031] 圖2為本發明實施例1中內殼層雙親性高分子納米微球的動態光散射粒徑分布圖 譜。
[0032] 圖3為本發明實施例1中內殼層雙親性高分子納米微球在被介孔二氧化硅包埋前 (a)和包埋后(b)的SEM圖片。
[0033] 圖4為本發明實施例1制備所得生物響應性靶向雙藥物緩釋載體材料的紅外圖譜。
[0034] 圖5為本發明實施例2中內殼層雙親性高分子納米微球在被介孔二氧化硅包埋前 (a)和包埋后(b)的SEM圖片。
[0035] 圖6本發明實施例3中內殼層雙親性高分子納米微球在被介孔二氧化硅包埋前(a) 和包埋后(b)的SEM圖片。
【具體實施方式】
[0036] 為了更好地理解本發明，下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，但本發明的 內容不僅僅局限于下面的實施例。
[0037] 以下實施例中，所述雙親性高分子單鏈的分子量為6000Da~24000Da，親水端比例 為30wt% ~70wt%。
[0038] 實施例1
[0039] -種生物響應性靶向雙藥物緩釋載體材料的制備方法，包括如下步驟：
[0040] (I)RAFT試劑的合成：
[0041 ] a.將2.5g KOH溶于2.5mL H2O中得到KOH溶液;將10.1 g十二硫醇和0.64g四丁基溴 化銨溶于25mL丙酮，再將其與KOH溶液混合；
[0042] b.將2.6mL二硫化碳逐滴緩慢加入到步驟(a)所得混合溶液中，攪拌30分鐘，向其 中加入5mL三氯甲烷，再攪拌IOmin;將溶液置于0°C條件下，邊攪拌邊滴加 KOH溶液（I2.Og KOH溶于IOmL H2O中制備得到），滴加完成后，置于室溫下攪拌過夜；
[0043] c.向步驟(b)所得溶液中加入60mL去離子水，然后加入IOmL濃鹽酸酸化;所得產物 真空干燥得到固體產物；用異丙醇重結晶，然后真空干燥去除異丙醇;再用正己烷重結晶， 然后真空干燥去除正己烷，得到RAFT試劑；
[0044] (2)PDSEMA 的合成：
[0045] a.將15g 2，2 二硫二吡啶溶解于75mL甲醇中，攪拌條件下向其中加入ImL冰醋 酸；
[0046] b.將2.65g巰基乙醇溶解于15mL甲醇中，在室溫攪拌條件下逐滴緩慢的加入到步 驟(a)所得溶液中，滴加完全后，繼續攪拌3h;然后旋轉蒸發溶劑，得到粗產物；
[0047] c.通過柱層析對上述粗產物進行提純，其中使用硅膠作為靜止相，乙酸乙酯/正己 烷混合液作為洗脫劑;首先通過15Vt% (體積比例）乙酸乙酯/正己烷混合液洗脫出多余的 二硫二吡啶;再采用40Vt%乙酸乙酯/正己烷混合液洗脫出無色油狀產物，即吡啶二硫乙醇 (PDSE)；
[0048] d.將步驟(c)所得產物吡啶二硫乙醇加入到20mL二氯甲烷中，再加入3g三乙胺，然 后再冰浴中攪拌冷卻；
[0049] e.將2.58g甲基丙烯酰氯溶入IOmL二氯甲烷中，然后在攪拌條件下將該溶液緩慢 加入到步驟(d)所得溶液中，再室溫條件下繼續攪拌6h，得到粗產物;用蒸餾水清洗三次，再 用濃鹽水清洗，保留有機層，再用無水硫酸鈉干燥水分，然后過濾，收集黃色油狀粗產物，通 過柱層析分離提純，其中使用硅膠作為靜止相，25Vt %乙酸乙酯/正己烷混合液作為洗脫 劑，提純得到PDSEMA;
[0050] (3)雙親性高分子單鏈的制備:將90mg RAFT試劑、5g PDSEMA、4g聚乙二醇甲基丙 烯酸脂(Mw 500)和IOmg AIBN溶解于IOmL DMF中，用冷凍解凍栗循環法提純脫氣3次以上； 然后密封反應混合物，放入預熱好的70°C油浴鍋中反應12h;反應所得混合物溶于5mL二氯 甲烷中，隨后沉降于20mL正己烷中；將沉降物再次溶解于5mL二氯甲烷，隨后重新沉降于 20mL乙醚中，得到未還原的雙親性高分子單鏈；
[00511 (4)雙親性高分子納米微球的制備:將IOmg雙親性高分子單鏈溶于200yL丙酮中， 向其中緩慢滴加 DTT;攪拌10分鐘，加入ImL去離子水，再在室溫下攪拌過夜，與空氣接觸，讓 有機物充分揮發后，得到雙親性高分子納米微球(NG);
[0052] (5)雙殼層的生物響應性復合納米微球的合成:將步驟(4)所得雙親性高分子納米 微球分散于1201^水中，加入0.218三乙醇胺和0.22 8十六烷基三甲基溴化銨;在80°(：下攪拌 2h，再加入1.22ml的正硅酸四乙酯，在80°C下攪拌8h;所得的產物過濾、洗滌、烘干后，即得 到雙殼層的生物響應性復合納米微球。
[0053] 本實施例所得到產物(雙殼層的生物響應性復合納米微球)經過小角X射線衍射分 析(X射線衍射的圖譜見圖1)確定外層二氧化硅為介孔二氧化硅，介孔的直徑為2nm~4nm。 動態光散射粒度儀分析結果（見圖2)顯示，介孔二氧化硅包埋前雙親性高分子納米微球 (NG)的直徑為160nm左右。雙親性高分子納米微球(NG)包埋前與包埋后的SEM圖片見圖3， 包埋前因在電鏡高壓作用下，雙親性高分子納米微球團聚而形成尺寸較大的球，包埋后雙 殼層的生物響應性復合納米微球的直徑約Ιμπι左右。紅外光譜分析顯示(見圖4)，生物響應 性靶向雙藥物緩釋載體材料同時具備雙親性高分子和SiO 2的吸收峰。
[0054] 實施例2
[0055] -種生物響應性靶向雙藥物緩釋載體材料的制備方法，包括如下步驟：
[0056] (I)RAFT試劑的合成：同實施例1;
[0057] (2)PDSEMA 的合成：
[0058] (3)雙親性高分子單鏈的制備:將90mg RAFT試劑、7g PDSEMA、4g聚乙二醇甲基丙 烯酸脂(Mw 500)和IOmg AIBN溶解于IOmL DMF中，用冷凍解凍栗循環法提純脫氣3次以上； 然后密封反應混合物，放入預熱好的70°C油浴鍋中反應12h;反應所得混合物溶于5mL二氯 甲烷中，隨后沉降于20mL正己烷中；將沉降物再次溶解于5mL二氯甲烷，隨后重新沉降于 20mL乙醚中，得到未還原的雙親性高分子單鏈；
[0059] (4)雙親性高分子納米微球的制備:將IOmg雙親性高分子單鏈溶于200yL丙酮中， 向其中緩慢滴加 DTT;攪拌10分鐘，加入ImL去離子水，再在室溫下攪拌過夜，與空氣接觸，讓 有機物充分揮發后，得到雙親性高分子納米微球(NG);
[0060] (5)雙殼層的生物響應性復合納米微球的合成:將步驟(4)所得雙親性高分子納米 微球分散于1201^水中，加入0.218三乙醇胺和0.22 8十六烷基三甲基溴化銨;在80°(：下攪拌 2h，再加入1.22ml的正硅酸四乙酯，在80°C下攪拌8h;所得的產物過濾、洗滌、烘干后，即得 到雙殼層的生物響應性復合納米微球。
[0061] 本實施制備所得生物響應性復合納米微球的SEM掃描電鏡分析(見圖5)結果顯示， 介孔二氧化硅包埋前雙親性高分子納米微球的直徑為800nm左右，相比實施例1略有增大， 包埋后為光滑的規整的球形，雙殼層的生物響應性復合納米微球的直徑約Iym左右，與實施 例1相當。
[0062] 實施例3
[0063] -種生物響應性靶向雙藥物緩釋載體材料的制備方法，包括如下步驟：
[0064] (I)RAFT試劑的合成：同實施例1;
[0065] (2)PDSEMA 的合成：
[0066] (3)雙親性高分子單鏈的制備:將90mg RAFT試劑、5g PDSEMA、4g聚乙二醇甲基丙 烯酸脂(Mw 500)和IOmg AIBN溶解于IOmL DMF中，用冷凍解凍栗循環法提純脫氣3次以上； 然后密封反應混合物，放入預熱好的70°C油浴鍋中反應12h;反應所得混合物溶于5mL二氯 甲烷中，隨后沉降于20mL正己烷中；將沉降物再次溶解于5mL二氯甲烷，隨后重新沉降于 20mL乙醚中，得到未還原的雙親性高分子單鏈；
[0067] (4)雙親性高分子納米微球的制備：將IOmg雙親性高分子單鏈溶于200yL丙酮中， 向其中緩慢滴加 DTT;攪拌10分鐘，加入ImL去離子水，再在室溫下攪拌過夜，與空氣接觸，讓 有機物充分揮發后，得到雙親性高分子納米微球(NG);
[0068] (5)雙殼層的生物響應性復合納米微球的合成:將步驟(4)所得雙親性高分子納米 微球分散于1201^水中，加入0.218三乙醇胺和0.22 8十六烷基三甲基溴化銨;在80°(：下攪拌 2h，再加入1.22ml的正硅酸四乙酯，在80°C下攪拌8h;所得的產物過濾、洗滌、烘干后，即得 到雙殼層的生物響應性復合納米微球。
[0069]本實施制備所得生物響應性復合納米微球的SEM掃描電鏡分析(見圖6)結果顯示， 介孔二氧化硅包埋前雙親性高分子納米微球的直徑為600nm左右，相比實施例1略有增大， 包埋后為光滑的規整的球形，雙殼層的生物響應性復合納米微球的直徑約Iym左右，與實施 例1相當。
[0070]顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的實例，而并非對實施方式的限制。對 于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或 變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而因此所引申的顯而易見的變化或變 動仍處于本發明創造的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種生物響應性靶向雙藥物緩釋載體材料，其特征在于，所述生物響應性靶向雙藥 物緩釋載體材料是一種雙殼層生物響應性復合納米微球，其內殼層是由雙親性高分子團聚 而成的納米微球，外殼層為介孔二氧化硅。2. 根據權利要求1所述的生物響應性靶向雙藥物緩釋載體材料，其特征在于，所述內殼 層的直徑為160nm~800nm〇3. 根據權利要求1所述的生物響應性靶向雙藥物緩釋載體材料，其特征在于，所述雙親 性高分子的分子量為6000Da~24000Da，親水端比例為30wt %~70wt %。4. 根據權利要求1所述的生物響應性靶向雙藥物緩釋載體材料，其特征在于，所述雙親 性高分子以納米膠的形式存在，其結構式為5. 根據權利要求1所述的生物響應性靶向雙藥物緩釋載體材料，其特征在于，所述外殼 層是由硅源水解而成的介孔二氧化硅，所述介孔的孔徑為2~4nm。6. 權利要求1~5任一所述生物響應性靶向雙藥物緩釋載體材料的制備方法，其特征在 于，包括如下步驟： (1) 雙親性高分子單鏈的制備：將RAFT試劑、吡啶二硫基甲基丙烯酸乙酯、聚乙二醇甲 基丙烯酸脂和偶氮二異丁腈溶解于二甲基甲酰胺中，用冷凍解凍栗循環法提純脫氣3次以 上;然后密封反應混合物，放入油浴鍋中反應;反應所得混合物溶于二氯甲烷中，隨后沉降 于正己烷中；將沉降物再次溶解于二氯甲烷，隨后重新沉降于乙醚中，得到未還原的雙親性 尚分子單鏈； (2) 雙親性高分子納米微球的制備:將步驟（1)所得雙親性高分子單鏈溶于丙酮中，向 其中緩慢滴加二硫蘇糖醇;攪拌10分鐘，加入去離子水，再在室溫下攪拌過夜，讓有機物充 分揮發后，得到雙親性高分子納米微球； (3) 雙殼層的生物響應性復合納米微球的合成:將雙親性高分子納米微球分散于水中， 加入三乙醇胺和表面活性劑;在80°C下攪拌2h，再加入正硅酸四乙酯，80°C下繼續攪拌8h; 所得的產物過濾、洗滌、烘干后，即得到雙殼層的生物響應性復合納米微球。7. 根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述RAFT試劑為1-十二烷 基-2-(2,2-異丁酸)-三硫代碳酸酯;所述RAFT試劑、吡啶二硫基甲基丙烯酸乙酯、聚乙二醇 甲基丙稀酸脂和偶氮二異丁腈的比例為90mg: 5g: 4g: 10mg;所述反應的油浴溫度為70 °C~ 80°C，反應時間為12h~14h。8. 根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述雙親性高分子單鏈和二 硫蘇糖醇的比例為1 〇mg: 2mg。9. 根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述雙親性高分子納米微球、 三乙醇胺、表面活性劑和正硅酸四乙酯的比例為80uL~100uL :0.21g:0.22g:1.22mL。10. 根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述表面活性劑為十六烷基 三甲基溴化銨、十六烷基氯化銨和十六烷基溴化銨中的一種。
【文檔編號】A61K47/32GK105943520SQ201610375335
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月31日
【發明人】陽曉宇, 范思宇, 胡執, 胡執一, 別亞琦, 李宗鑫, 胡潔, 劉之狀, 楊婧男, 蘇寶連
【申請人】武漢理工大學