專利名稱：仿細胞外層膜結構聚合物交聯納米膠束的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種仿細胞外層膜結構納米聚合物膠束的制備方法，屬于生物醫用材 料技術領域。
背景技術：
近幾十年來，制藥工業迅速發展，微球、脂質體、聚合物膠束等藥用載體已有了廣泛的研究。微球適合化學栓塞及局部注射，但不適于注射用藥，這種載體在使用過程中易 被網狀內皮吞噬系統非特異性吸收，使藥物到達不了網狀內皮系統以外的靶位。脂質體可 用于多種給藥途徑和制劑，當它作為抗癌藥物載體時可使藥物選擇性地殺傷癌細胞，提高 療效，但它的結構不穩定，且載藥率低。與之相比，聚合物膠束載藥范圍廣、結構穩定、具 有優良的組織滲透性、體內滯留時間長，能使藥物有效地到達靶點。而且，聚合物膠束粒 徑較小，一般在納米尺寸范圍內，遠小于體內細胞，多數與大蛋白大小相仿，在體內不易作 為異物受到排斥。近年來，兩親性聚合物膠束體系在藥物傳遞方面的應用已有廣泛的研 究(Kataoka K. , et al.Advanced DurgDelivery Reviews,2001,47 113-131 ；Kakizawa Y. , et al.Biomacromolecules, 2001, 2(2) 491-497 ；Shuai Χ. Τ. , et al.Bioconjugate Chemistry,2004,15(3) :441_448)。兩親聚合物在選擇性溶劑中，在分子間的疏水作用力、氫鍵、靜電相互作用等推動 下自發構筑形成聚合物膠束，溶解性差的片段形成膠束的核，溶解性好的片段形成溶劑化 殼層。膠束的疏水性內核為疏水性藥物提供了儲存的微環境，從而可以增加疏水性藥物的 溶解度，提高藥物的利用率。膠束親水性的外殼還可以避免納米粒子被蛋白質吸附和被巨 噬細胞識別并吞噬，有效延長藥物在體內的循環時間，提高治療作用。兩親性聚合物與小分 子表面活性劑相比，其臨界膠束濃度(CMC)很低，即當聚合物溶液濃度很低時也能形成膠 束；又由于其組成疏水核心的碳鏈長，使核心緊密而穩定，稀釋到濃度低于CMC時解締合也 很緩慢，即使經血液稀釋，膠束也在體內可以穩定存在并保持一定的藥物濃度，使得膠束在 解締合之前將包載的藥物送至靶位。從目前的研究進展來看，對于兩親聚合物自組裝膠束化的研究，主要集中在兩親 性的嵌段共聚物，尤其是結構規整的兩嵌段和三嵌段聚合物(TailleferJ.，et al. Journal of Pharmaceutical Sciences,2000,89(1) 52~62 ；Oh I. , et al. International Journal of Pharmaceutics,1999,181(1) 107-115 ；Zhou Y. X. ,et al. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces，2008，61(2) : 164-169)。EP03970307A2 公開了一種兩親性嵌段聚合物膠 束，并將治療活性藥物通過化學鍵連接在該聚合物疏水組分上。這種藥物載體的不利之處 在于，必須在嵌段共聚物中引入可反應的活性官能團。EP0520888A1公開了一種由聚乳酸和 聚(烯化氧)嵌段共聚物制成的納米級顆粒，該納米級顆粒顯示出降低被網狀內皮系統的 吸收。嵌段聚合物膠束由于其獨特的結構及良好的穩定性，在藥物傳輸和靶向載體方面的 的應用顯示出光明的前景。但是，嵌段共聚物的合成及純化過程較為復雜。近年來，有研究者嘗試無規雙親性共聚物在溶液中的自組裝行為。王曉工等在研究光誘導自組裝中證實光敏性無規共聚物聚(2-(4_偶氮苯基)苯氧乙基丙 烯酸酯/丙烯酸)(PPAPE)在選擇性溶劑中可組裝形成納米級膠體球(WangX.G.，et al. Macromolecules, 2006, 39 (3) 1108-1115)。Faysal 等以無規共聚物聚(4_(氯甲基)苯 乙烯_苯乙烯)，制備而成的含二胺吡啶胸腺嘧啶功能團通過氫鍵相互作用自組裝形成特 定形態(Faysal I. , et al. Journal of the AmericanChemical Society, 2000,122 (24) 5895-5896)。Liu等報道了 P(PS-C0-PMAA)可以在水溶液中進行自組裝，得到特殊的有序 結構多孔和碗狀聚集體(Liu X.Y.，et al. Macromolecules, 2005, 38 (16) :6749_6751)。 施冬健等報道了光敏性的雙親性無規共聚物聚ε“己內酯改性丙烯酸酯肉桂酸酯/甲基 丙烯酸在選擇性溶劑中可自組裝形成納米結構的膠束(施冬健等，高分子學報，2004(4) 600-604)。這些研究結果表明無規共聚物可以在選擇性溶劑中實現自組裝膠束化。隨著對于聚合物膠束作為藥物傳遞系統研究的進一步深入，人們發現在溶液中形 成的這種有序結構也存在不穩定的問題，往往會隨著外部環境如溶劑、溫度、ΡΗ、離子強度 等的變化而變化。在體循環中，大多數憎水及表面帶電荷的納米藥物載體不能完全躲避單 核巨噬細胞的吞噬。因此設計穩定的生物相容性納米材料是藥物載體設計的關鍵課題。磷酰膽堿是組成細胞膜的基本單元(如卵磷脂等)的親水端基(頭部)，是細胞 外層膜中的最外層(對外)基團。磷酰膽堿同時帶有正、負兩種電荷，因而具有很強的結合 水的能力。這種性質使富含磷酰膽堿基團的材料不易吸附及沉集蛋白質、脂質體、細胞等 生物體成分，已有大量研究表明，含有磷酰膽堿基團的高聚物材料都有著很好的生物相容 性(Ishihara K.，et al. Biomedical Materials Reserch,1998,39(2) 323-330 ；Ishihara K.，et al. PolymerJournal, 1990, 22 (5) :355_360)。在含磷酰膽堿類化合物的研究中，最 具代表性的是2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰膽堿(MPC)。MPC聚合物以納米膠束形式作為藥物 載體的應用也有研究。Lewis等將MPC與pH敏感性的單體甲基丙烯酸二異丙基氨基乙酯 (DPA)、甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯(DEA)分別進行共聚，在一系列pH條件下制備了聚合 物膠束，并研究了膠束的穩定性(SalvageJ. P.，et al. Journal of Controlled Release, 2005，104 259-270)。Ishihara等以MPC為親水基團、苯乙烯為憎水基團，通過自由基聚合 法合成了 MPC聚合物。透射電鏡測試表明該聚合物在一定條件下可形成尺寸分布較窄的球形納米膠束，可以通過改變單體的分子量和投料量調節膠束的大小。利用化學分析的電 子光譜對納米膠束進行測試，表明PMPC鏈傾向于分布在納米膠束的表面(shihara K.，et al.Journal of Polymer Science :Part A:Polymer Chemistry,2000, 38 :3052_3058)。中國專利ZL2006101050499公開了一種結構通式(I)所示的仿細胞膜結構共聚物
及其制備方法，該三元共聚物可用于制備仿細胞外層膜結構涂層。
發明內容
本發明目的在于提供一種穩定仿細胞外層膜納米聚合物膠束的制備方法，依照該 方法制備的聚合物膠束可作為藥物傳遞載體。一種仿細胞外層膜結構聚合物交聯納米膠束的制備方法，其特征在于 在χ、y、ζ中，χ摩爾百分數為20 80%，y為20 80%，ζ為10 40%，η = 2 18 ；用有機和/或無機堿調節結構式⑴所示的聚合物膠束溶液PH為8 11，催化三 甲氧基硅基團水解縮合，但不會使其側基酯鍵水解斷裂，得到聚合物交聯納米膠束，其粒徑 為 50 500nm。所述的有機/或無機堿為氨水、三乙胺、氫氧化鈉、氫氧化鉀。對于水溶性較好的結構式(I)所示的聚合物用直接溶解法，具體方法如下聚合 物用二次蒸餾水溶解，超聲搖振使聚合物完全溶解后，振蕩器搖振8 24h，離心處理后，上 清液用砂芯漏斗過濾，即可得到聚合物膠束溶液。對于在水中溶解性較差的結構式(I)所示的聚合物用溶劑揮發法，具體方法如 下聚合物溶解于四氫呋喃或氯仿中，然后用滴管吸取該聚合物溶液劇烈攪拌下緩慢滴加 入二次蒸餾水中，攪拌使溶液中的有機溶劑完全揮發，離心處理后，用砂芯漏斗過濾上清 液，即得到聚合物膠束溶液。本發明的優點與積極效果本發明得到的聚合物納米膠束具有仿細胞外層膜結構的殼層，在體內循環中可以避免網狀內皮系統及單核巨噬細胞的吞噬，延長藥物在體內的 滯留時間。通過改變可交聯基團的含量可以調節聚合物膠束的通透性，從而可以控制藥物 釋放速率。另一方面，交聯可以顯著提高膠束穩定性，避免了膠束結構隨外部環境的變化而 改變。這種具有仿細胞外層膜結構的聚合物交聯膠束在藥物控緩釋領域有著廣闊的應用前景。本發明從細胞膜仿生角度出發，以帶有磷酰膽堿基團的可聚合單體2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰膽堿(MPC)作為親水性單體，甲基丙烯酸烷基酯作為疏水性單體，甲基丙烯 酰氧丙基三甲氧基硅(TSMA)單體引入可交聯基團，通過自由基共聚得到可交聯的兩親性 三元隨機共聚物。磷酰膽堿基團的引入賦予該聚合物材料良好的生物相容性；長的疏水烷 基鏈能夠形成緊密的核；三甲氧基硅基團在適當條件下可以發生水解縮合。這種三元聚合 物在水中形成的聚合物膠束具有仿細胞外層膜結構的殼層，調節膠束溶液的PH，即可以得 到交聯的聚合物膠束溶液，使得聚合物膠束的穩定性進一步提高，保持自組裝后的膠束形 態保持不變。
圖1為仿細胞外層膜結構可交聯兩親性三元隨機共聚物聚合反應方程式；圖2為聚合物膠束掃描電鏡照片；圖3為交聯聚合物膠束掃描電鏡照片。
具體實施例方式可交聯兩親性三元隨機共聚物的合成參照CN1916040A公開的仿細胞膜結構聚合 物的制備方法反應三頸瓶中加入少量異丙醇，通氮氣，于50 90°C下恒溫，將三種單體按 一定比例溶于異丙醇中混勻，單體總質量0. 5 3%的引發劑偶氮二異丁腈(AIBN)溶于少 量四氫呋喃中。單體溶液和引發劑溶液混勻后，以6 7d/s的速度滴加到反應瓶中，滴加 完畢后改為密封體系。6h后補加1 5%。的引發劑。總反應時間為24h。反應完畢后根據 產物的極性選擇適當沉淀劑提純。向聚合物膠束溶液中加入一定量的有機和/或無機堿調節溶液pH為8 11，放置 在振蕩器上振搖24 48h后冷凍干燥即可得到交聯聚合物膠束，該聚合物膠束具有仿細胞 外層膜結構的親水殼層，因而在水中溶解性很好。聚合物膠束及交聯聚合物膠束的形貌和尺寸用掃描電鏡進行表征。具體方法如 下用微量移液器移取少量聚合物膠束溶液和交聯聚合物膠束溶液分別涂覆在蓋玻片上， 然后立即將玻璃片基置于已預先制冷至_45°C的真空冷凍干燥機中，真空冷凍干燥12h，即 可得到掃描電鏡測試樣品。樣品噴金后測試掃描電鏡。芘熒光探針法測得此類三元共聚物臨界膠束濃度在l(T6mg/mL數量級，遠小于小 分子表面活性劑。催化交聯之后聚合物臨界膠束濃度顯著降低，所得膠束穩定性提高。本發明所述仿細胞外層膜結構交聯納米聚合物主要用于包裹疏水性或略水溶性 的藥物。載藥聚合物膠束的制備方法將疏水性或略水溶性的藥物溶解于適當的有機溶劑 中，在劇烈攪拌下將該溶液緩慢滴加到聚合物膠束溶液中，敞口攪拌使溶液中的有機溶劑 完全揮發后冷凍干燥，即可得到載藥聚合物膠束溶液。
實施例1 分析天平稱取2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰膽堿(MPC) 1. 1301g溶解于 45mL異丙醇中，甲基丙烯酸十八烷基酯(SMA) 1.2968g溶解于45mL異丙醇中，微量移液器 移取548 μ L γ -甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅(TSMA)。單體溶液混勻后倒入恒壓滴液漏 斗中。稱取引發劑(AIBN)O. 0299g溶解于6mL四氫呋喃中。量筒移取4mL引發劑溶液加入 恒壓滴液漏斗中混勻。反應三頸瓶中加入IOmL異丙醇，通氮氣升溫至80°C。待溫度恒定 后開始滴加單體引發劑混合溶液。3 4. 5h滴完后改為密封體系。反應6h后一次性加入 剩余2mL引發劑溶液，繼續反應至24h。反應完畢后將反應瓶中的溶液倒入圓底燒瓶中旋 蒸濃縮后加入丙酮沉淀，沉淀用異丙醇溶解，丙酮沉淀兩次后所得產物30°C真空干燥，即得 PMST553聚合物。合成中所用的溶劑進行無水處理。實施例2 分析天平稱取2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰膽堿(MPC) 1. 4354g溶解于 50mL異丙醇中，甲基丙烯酸十八烷基酯(SMA)O. 7079g溶解于30mL異丙醇中，微量移液器移 取498 μ L γ -甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅(TSMA)。單體溶液混勻后倒入恒壓滴液漏斗 中。稱取引發劑(AIBN)O. 0266g溶解于6mL四氫呋喃中。量筒移取4mL引發劑溶液加入恒 壓滴液漏斗中混勻。反應三頸瓶中加入IOmL異丙醇，通氮氣升溫至80°C。待溫度恒定后開 始滴加單體引發劑混合溶液。約4. 5h滴完后改為密封體系。反應6h后一次性加入剩余2mL 引發劑溶液，繼續反應至24h。反應完畢后將反應瓶中的溶液倒入圓底燒瓶中旋蒸濃縮后加 入乙醚沉淀，沉淀用異丙醇溶解，乙醚沉淀兩次后所得產物30°C真空干燥，即得PMST733聚 合物。合成中所用的溶劑進行無水處理。實施例3
準確稱取PMST73310mg，用二次蒸餾水定容至10mL，超聲處理2min，搖振使聚合物 完全溶解后，振蕩器60r/min搖振12h，使膠束在溶液中分布均一。130Hz離心IOmin后，用 砂芯漏斗過濾上清液，即得到PMST733聚合物膠束溶液。實施例4 準確稱取PMST55350mg，用約3mL氯仿溶解，漩渦混勻器混勻。用滴管移取聚合物 的氯仿溶液在劇烈攪拌下滴加入30mL 二次蒸餾水中，敞口攪拌12h后將溶液轉入50mL容 量瓶中定容，超聲處理2min，振蕩器60r/min搖振12h，使膠束在溶液中分布均一。130Hz離 心IOmin后，用砂芯漏斗過濾上清液，即得到PMST553聚合物膠束溶液。從圖3可見，與圖 2相比，交聯后的聚合物膠束更為致密。實施例5 向10mLPMST733聚合物膠束溶液中加入100 μ L三乙胺，ρΗ試紙測得溶液ρΗ為 8 9。將該溶液放置在振蕩器上振搖48h，即得PMST733交聯聚合物膠束溶液。溶液冷凍 干燥后就可以得到PMST733交聯聚合物膠束粉末。實施例6 向IOmL PMST553聚合物膠束溶液中加入10 μ L 0. 1024Μ氫氧化鈉水溶液，ρΗ試 紙測得溶液PH約為9，將該溶液放置在振蕩器上振搖48h，即得PMST553交聯聚合物膠束溶 液。溶液冷凍干燥后就可以得到PMST553交聯聚合物膠束粉末。實施例7 向IOmL干凈的容量瓶中加入10 μ Li. 37Χ 10_4Μ芘(疏水性模型分子)的丙酮溶 液，敞口在通風櫥中放置lOmin，丙酮揮發完全后，加入10mLPMST553聚合物膠束溶液，將該溶液放置在振蕩器上振搖12h，即可得到載芘的聚合物膠束溶液，溶液冷凍干燥后就可以得 到載芘聚合物膠束粉末。實施例8 向IOmL干凈的容量瓶中加入10 μ Li. 37Χ 10_4Μ芘(疏水性模型分子)的丙酮溶 液，敞口在通風櫥中放置lOmin，丙酮揮發完全后，加入10mLPMST553聚合物膠束溶液，將該 溶液放置在振蕩器上振搖12h，得到載芘的聚合物膠束溶液。向溶液中加入100 μ L三乙胺， 搖勻后放置在振蕩器上振搖48h，即可得到載芘的交聯聚合物膠束，溶液冷凍干燥后得到載芘的交聯聚合物膠束粉末。
權利要求
一種仿細胞外層膜結構聚合物交聯納米膠束的制備方法，其特征在于在x、y、z中，x摩爾百分數為20～80％，y為20～80％，z為10～40％，n＝2～18；用有機和/或無機堿調節結構式(I)所示的聚合物膠束溶液pH為8～11，催化三甲氧基硅基團水解縮合，得到聚合物交聯納米膠束。FDA0000022070980000011.tif
2.根據權利要求1所述的仿細胞外層膜結構聚合物交聯納米膠束的制備方法，其特征 在于所述的有機/或無機堿為氨水、三乙胺、氫氧化鈉、氫氧化鉀。
3.根據權利要求1所述的仿細胞外層膜結構聚合物交聯納米膠束的制備方法，其特征 在于制備得到的聚合物交聯納米膠束粒徑為50 500nm。
4.根據權利要求1至3任意之一所述的仿細胞外層膜結構聚合物交聯納米膠束的制備 方法，其特征在于水溶性較好的結構式(I)所示的聚合物用直接溶解法，具體方法如下超 聲搖振使聚合物完全溶解于水，在振蕩器中搖振8 24h后離心，上清液用砂芯漏斗過濾， 即可得到聚合物膠束溶液。
5.根據權利要求1至3任意之一所述的仿細胞外層膜結構聚合物交聯納米膠束的制備 方法，其特征在于在水中溶解性較差的結構式(I)所示的聚合物用溶劑揮發法，具體方法 如下聚合物溶解于四氫呋喃或氯仿中，在劇烈攪拌下將聚合物溶液緩慢滴加入二次蒸餾 水中，攪拌使四氫呋喃或氯仿完全揮發，離心處理后，用砂芯漏斗過濾上清液，即得到聚合 物膠束溶液。
全文摘要
本發明公開了一種仿細胞外層膜結構聚合物交聯納米膠束的制備方法，屬于生物醫用材料和納米技術領域。本發明所述仿細胞外層膜結構聚合物交聯納米膠束是以一種帶有仿細胞外層膜結構的磷酰膽堿基團和長鏈疏水烷基以及三甲氧基硅基團的可交聯兩親性三元隨機共聚物在水中自組裝得到的具有核殼結構的納米膠束，并通過調節膠束溶液pH催化三甲氧基硅基團發生水解縮合，得到交聯的納米聚合物膠束。本發明得到的聚合物納米膠束具有仿細胞外層膜結構的殼層，在體內循環中可以避免網狀內皮系統及單核巨噬細胞的吞噬，延長藥物在體內的滯留時間，交聯可以顯著提高膠束穩定性，避免了膠束結構隨外部環境的變化而改變。
文檔編號C08F220/18GK101838374SQ20101019208
公開日2010年9月22日 申請日期2010年6月6日 優先權日2010年6月6日
發明者宮永寬, 張靜, 楊珊 申請人:西北大學