一種聚電解質(zhì)三元共聚物及其納米膠束的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種聚電解質(zhì)復(fù)合納米膠束作為藥物載體的制備方法。以蘋果酸(MA)、乳酸(LA)、PEG做為原料，二水合氯化氬錫為催化劑，進行直接共縮聚反應(yīng)，得到雙親性聚電解質(zhì)三元共聚物。然后將抗癌藥物阿霉素與該雙親性聚電解質(zhì)三元共聚物在水溶液中復(fù)合，通過陰、陽離子之間的相互作用形成納米膠束。將該納米膠束進行體外藥物釋放研究。該膠束的特點是藥物阿霉素參與膠束形成，是膠束的一個組成部分。膠束具有載藥率高、藥物不泄露、可減少藥物的毒副作用、提高藥物的生物利用度等優(yōu)點。釋放過程具有明顯的緩釋性，釋放速度由介質(zhì)的pH值及離子強度控制，累積釋放量高達94％。
【專利說明】一種聚電解質(zhì)三元共聚物及其納米膠束的制備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種生物可降解的一種聚電解質(zhì)三元共聚物及其納米膠束的制備，屬 于載體與緩釋材料【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 以共價鍵連接的雙親性共聚物在水中通過自組裝可以形成納米膠束，但是合成過 程需要用到有機溶劑，毒性較大，合成復(fù)雜，成本較高，且對一些離子型藥物的負載率低。近 年來，人們逐漸開始研究以其他方式如離子鍵、氫鍵、靜電作用力連接，并以天然高分子為 材料制備膠束用作藥物載體。聚電解質(zhì)復(fù)合物（Polyelectrolyte Complex，簡寫為PEC)是 由兩種帶相反電荷的組分通過靜電作用形成的。聚復(fù)合離子膠束作為功能材料的一個顯著 優(yōu)點就是膠束的核能夠作為帶電化合物（如：DNA、酶和離子型藥物）的微儲存器，并且能夠 調(diào)節(jié)他們的性質(zhì)，如：溶解性、反應(yīng)性以及穩(wěn)定性等。
[0003] 阿霉素是一種普通的抗癌化療藥物，對多種癌癥具有明顯療效。但是阿霉素的毒 副作用也非常大。因此降低其毒副作用，增強療效是研究中的一個難題。在目前大多數(shù)納 米膠束藥物載體的研究中，藥物是通過與載體的物理相互作用或者共價連接方式進行負載 的，避免不了載藥率和包封率低、藥物泄露和控釋困難的缺點。
[0004] 蘋果酸（MA)、乳酸（LA)做為原料，來源廣泛，價格低廉，其聚合物具有良好的生物 相容性和降解性，降解產(chǎn)物能參與體內(nèi)三羧酸循環(huán)而被生物體吸收。聚乙二醇是一種pH中 性、無毒、親水性較高、非免疫原性的聚合物，常被用作各種微粒體的立體保護劑，能有效地 避免與免疫球蛋白作用，阻礙載體與吞噬細胞粘合，延長載體的體內(nèi)循環(huán)時間。聚蘋果酸分 子含有懸掛羧基，具有與陽離子復(fù)合的功能。
[0005] 本發(fā)明首先設(shè)計和制備了一種雙親性聚電解質(zhì)三元共聚物，通過配方的設(shè)計將聚 蘋果酸分子引入共聚物，使共聚物側(cè)鏈含有陰離子基團，從而能夠有效地與阿霉素分子中 的氨基通過陰、陽離子的復(fù)合作用形成膠束，共聚物的疏水性鏈段與阿霉素分子位于膠束 的內(nèi)核，外層由親水性的聚乙二醇保護膠束的穩(wěn)定性，防止藥物泄露。將該膠束進行藥物體 外釋放，具有載藥量高、防止藥物泄露和控制釋放的特點。本發(fā)明制備方法簡單、不使用有 機溶劑、膠束結(jié)構(gòu)獨特、控釋性能好。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明目的是提供一種聚電解質(zhì)三元共聚物及其納米膠束作為藥物載體的制備 方法，選用來源廣泛、無毒無刺激、生物相容性好的蘋果酸、乳酸和聚乙二醇，采用"一步法" 進行直接縮聚反應(yīng)，得到一種雙親性聚電解質(zhì)三元共聚物，側(cè)鏈含有懸掛的-C00H，利用聚 離子復(fù)合法制備載藥膠束，作為阿霉素藥物的載體。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0008] (1)三元無規(guī)共聚物的合成：控制蘋果酸（MA)、乳酸（LA)、PEG200摩爾比為 2 : 1 : 1、1 : 1 : 1、1 : 2 : 1、0.5 : 0.5 : 1，二水合氯化亞錫為催化劑，120°C下熔融 聚合4h，然后升溫130°C，減壓蒸餾（壓力范圍8-9kPa)，聚合4-5h，得到一系列淡黃色粘稠 液體，分別簡稱MLP-211、MLP-111、MLP-121、MLP-05051。將反應(yīng)物溶于THF中，然后在乙醚 和石油醚的混合溶劑中沉淀得到最終的產(chǎn)物，干燥后備用。
[0009] (2)載藥膠束的制備：阿霉素（D0X ·Η(：1)溶液的制備方法：稱取lOmgDOX ·Η(：1，溶 于超純水中，攪拌完全溶解后滴加5 μ L三乙胺，磁力攪拌2h，除去鹽酸阿霉素中的鹽酸。 [0010] 采用聚離子復(fù)合法制備載藥膠束。將一定質(zhì)量的共聚物（MLP-111)溶于水，磁力 攪拌至共聚物完全溶解，逐漸滴加阿霉素水溶液，至溶液呈現(xiàn)紅色且有明顯的丁達爾現(xiàn)象 時停止，隨后繼續(xù)攪拌24h使載藥膠束穩(wěn)定。將載藥膠束溶液轉(zhuǎn)入截留分子量為3500的透 析袋中，避光狀態(tài)下在超純水中透析24h。透析液冷凍干燥后得紅色粉末狀固體即載藥膠 束。
[0011] 本發(fā)明的有益效果：
[0012] (1)本發(fā)明的雙親性聚電解質(zhì)三元共聚物可用于藥劑學領(lǐng)域中，方法為"一步法"， 簡單方便，整個反應(yīng)僅一步，較開環(huán)聚合法制備聚酯而言，避免了繁瑣的合成步驟、昂貴的 單體和有機溶劑的使用，具有"綠色"反應(yīng)的優(yōu)點。
[0013] ⑵采用聚離子復(fù)合法制備載藥膠束，步驟簡單，以超純水做為溶劑，無毒環(huán)保，特 別是藥物參與膠束的形成，載藥量包括形成膠束內(nèi)核的藥物和物理包裹的藥物，不僅提高 了載藥量，也保證了藥物的穩(wěn)定性，膠束具有pH值和鹽濃度敏感性，從而使其具有優(yōu)異的 載藥和控釋效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1雙親性聚電解質(zhì)三元共聚物的合成路線。
[0015] 圖2雙親性聚電解質(zhì)三元共聚物的的紅外譜圖。
[0016] 圖3雙親性聚電解質(zhì)三元共聚物的熱重分析（TG)曲線。
[0017] 圖4載藥納米膠束掃描電鏡（SEM)和透射電鏡（TEM)照片。
[0018] 圖5載藥納米膠束在PBS緩沖液中藥物釋放曲線；pH = 5. 8PBS中（ ) ;pH = 7. 4PBS 中（·）；pH = 8. 0PBS 中（▲)
[0019] 圖6載藥納米膠束在NaCl溶液中藥物釋放曲線；0· 3 % NaCl ( ) ;0· 6 % NaCl( · ) ；0. 9% NaCl( A ) 〇

【具體實施方式】
[0020] 以下結(jié)合實例對本發(fā)明進一步詳細說明，但本發(fā)明并不局限于此。
[0021] 實施例1
[0022] 三元無規(guī)共聚物的合成：準確稱取蘋果酸4. 5g，乳酸6. 7g，PEGlOg，二水合氯化亞 錫0· 12g為催化劑，120°C下熔融聚合4h，然后升溫130°C，減壓蒸餾（壓力范圍8-9kPa)，聚 合4-5h，得到淡黃色粘稠液體，將反應(yīng)物溶于THF中，然后在乙醚和石油醚的混合溶劑中沉 淀得到最終的產(chǎn)物，干燥后備用。
[0023] 實施例2
[0024] MA、LA和PEG的摩爾比為2 : 1 : 1，其他合成過程和實施例1相同。
[0025] 實施例3
[0026] MA、LA和PEG的摩爾比為1 : 2 : 1，其他合成過程和實施例1相同。
[0027] 實施例4
[0028] MA、LA和PEG的摩爾比為0. 5 : 0. 5 : 1，其他合成過程和實施例1相同。
[0029] 實例 5
[0030] 分別將 MLP-211、MLP-111、MLP-121、MLP-05051 溶于 THF 中，采用 KBr 鹽片涂膜 法，烘干后測試。用傅里葉紅外光譜儀在4000?500CHT1的波數(shù)范圍內(nèi)進行紅外吸收掃描， 得到紅外譜圖。圖2為各自聚合物的紅外譜圖，從圖中可以看出，abed出峰位置基本一致。 1110. 9CHT1是酯基C-0伸縮振動峰，證明共聚物中-C00-基團的存在，由此可知縮聚反應(yīng)發(fā) 生；2877. 6CHT1處是-C-H的伸縮振動；1737. 7CHT1處是-C = 0-的伸縮振動峰，3400. lcnT1 處是-0H的伸縮振動峰，說明聚合物中含有可以反應(yīng)的-C00H。
[0031] 實施例6
[0032] 稱取 MLP-211、MLP-111、MLP-121、MLP-05051 各 10mg 做熱重曲線。圖 3 為不同配 比共聚物的TG曲線，從圖上可以看出共聚物的熱分解溫度介于不同的均聚物之間，裂解分 為兩個階段，第一階段失重率為10%，為水分的蒸發(fā)；第二階段是共聚物主鏈的裂解。abed 的熱分解溫度基本一致，說明投料比的改變對熱性能影響不大，熱分解溫度在300°C左右， 可知共聚物在生理條件下具有很高的熱力學穩(wěn)定性。
[0033] 實施例7
[0034] 將載藥膠束滴在銅網(wǎng)上，自然干燥后分別做SEM和TEM測試，圖4為載藥納米粒子 的掃描電鏡和透射電鏡照片。圖中可以清晰的看到粒子的形貌和分布，納米粒子形態(tài)規(guī)整， 呈規(guī)則的球形，分布比較均勻，有明顯的核殼結(jié)構(gòu)，內(nèi)層為疏水的阿霉素，外層為親水的PEG 鏈段，粒徑為100?200nm左右。TEM和SEM顯示的粒徑總是小于納米粒度儀的測定結(jié)果， 這是由于膠束的殼失水塌縮所造成。
[0035] 實施例8
[0036] 載藥膠束的制備：阿霉素溶液的制備方法：稱取lOmgDOX · HC1，溶于超純水中，攪 拌完全溶解后滴加5μ L三乙胺，磁力攪拌lh，除去鹽酸阿霉素中的鹽酸。
[0037] 采用聚離子復(fù)合法制備載藥膠束。將0. 304g的共聚物（MLP-111)溶于20g水，磁 力攪拌至共聚物完全溶解，逐漸滴加阿霉素水溶液，至溶液呈現(xiàn)紅色且有明顯的丁達爾現(xiàn) 象時停止，隨后繼續(xù)攪拌24h使載藥膠束穩(wěn)定。將載藥膠束溶液轉(zhuǎn)入截留分子量為3500的 透析袋中，避光狀態(tài)下在超純水中透析24h。透析液冷凍干燥后得紅色粉末狀固體即載藥膠 束。計算三元共聚物載藥膠束的載藥量為（18. 2%)，包封率為（70.6)%。
[0038] 載藥膠束在不同介質(zhì)中的釋放研究：將透析好的載藥膠束取5mL于透析袋內(nèi)，分 別置于250mL介質(zhì)為0. 01M pH為5. 8、7. 4、8. 0的磷酸鹽緩沖溶液（PBS)中；0. 3%、0. 6%、 0. 9%的NaCl溶液中，與37±0. 5°C恒溫慢速磁力攪拌，間隔一定時間取樣4mL并加入相同 體積相同溫度的新鮮釋放介質(zhì)以保持溶液體積不變，紫外分光光度計測試透析液的A 483，再 利用公式計算累積釋放藥物量并繪制體外釋放曲線。
[0039] 圖5為載藥膠束在PBS緩沖液中的藥物釋放曲線。藥物釋放結(jié)果表明：載藥膠束 具有非常明顯的緩釋效應(yīng)和較強的pH敏感性。在pH = 5. 8、7. 4、8. 0的緩釋溶液中，藥物 的釋放速率依次減緩。l〇h時，累積釋藥百分率依次為78%、66%、42%。說明藥物的釋放 強烈依賴于pH值。pH值為5. 8的酸性介質(zhì)中，共聚物中的部分羧基質(zhì)子化，破壞了膠束的 結(jié)構(gòu)，使得阿霉素釋放出來。然而當pH值高于7時，粒子內(nèi)層的核會隨著pH值的增大，相 互作用力增強，藥物釋放緩慢。
[0040] 圖6載藥膠束在NaCl溶液中的藥物釋放曲線?？梢钥闯霭⒚顾氐睦鄯e釋放速率 會隨著介質(zhì)中NaCl濃度的增大而增大，這是因為NaCl鹽中的Na+和Cr會屏蔽共聚物和阿 霉素之間聚電解質(zhì)離子對的形成，使得膠束核殼的靜電復(fù)合效應(yīng)減弱，膠束結(jié)構(gòu)變得松散， 而利于阿霉素從擴散出來。
[0041] 上述實施例用來解釋說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進行限制，在本發(fā)明的精神和 權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)，對本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種聚電解質(zhì)三元共聚物的制備，其特征是以蘋果酸、乳酸、聚乙二醇做為原料，通 過直接共縮聚反應(yīng)，得到雙親性聚電解質(zhì)三元共聚物。該共聚物的特征是主鏈含有疏水性 的蘋果酸與乳酸的共聚物鏈段，親水性鏈段則由聚乙二醇組成。在共聚物的聚蘋果酸結(jié)構(gòu) 單元上含有懸掛的-COOH基團，具有與陽離子化合物進行復(fù)合的功能。該聚電解質(zhì)三元共 聚物的結(jié)構(gòu)如圖1所示。聚合物的分子量分布在1. 15之間，蘋果酸、乳酸與聚乙二醇的結(jié) 構(gòu)單元比為1 : 0. 74 : 0. 56。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚電解質(zhì)三元共聚物的制備方法，其特征是：按照表1所示 用量控制蘋果酸、乳酸、聚乙二醇摩爾比，二水合氯化亞錫為催化劑，120°C下熔融聚合4小 時，然后升溫130°C，減壓蒸餾，壓力范圍8-9kPa，聚合4-5小時，得到淡黃色粘稠液體，將反 應(yīng)物溶于四氫呋喃中，然后在乙醚和石油醚的混合溶劑中沉淀得到最終的產(chǎn)物，干燥后備 用。
3. -種載藥納米膠束的制備，其特征是通過權(quán)利要求1所述的聚電解質(zhì)三元共聚物與 阿霉素的復(fù)合制備。阿霉素溶液的制備：稱取lOmgDOX *HC1，溶于10g超純水中，攪拌完全 溶解后滴加5 ii L三乙胺，磁力攪拌2h，除去鹽酸阿霉素中的鹽酸。 采用聚離子復(fù)合法制備載藥膠束。將〇. 304g的共聚物（MLP-111)溶于20g水，磁力攪 拌至共聚物完全溶解，逐漸滴加阿霉素水溶液，至溶液呈現(xiàn)紅色且有明顯的丁達爾現(xiàn)象時 停止，隨后繼續(xù)攪拌24h使載藥膠束穩(wěn)定。將載藥膠束溶液轉(zhuǎn)入截留分子量為3500的透析 袋中，避光狀態(tài)下在超純水中透析24h。透析液冷凍干燥后得紅色粉末狀固體即載藥膠束。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的納米膠束的應(yīng)用。其特征是：將透析好的載藥膠束取5mL于 透析袋內(nèi)，分別置于250mL介質(zhì)為0. 01M pH為5. 8、7. 4、8. 0的磷酸鹽緩沖溶液（PBS)中； 0. 3%、0. 6%、0. 9%的NaCl溶液中，與37±0. 5°C恒溫慢速磁力攪拌，間隔一定時間取樣 4mL并加入相同體積相同溫度的新鮮釋放介質(zhì)以保持溶液體積不變，紫外分光光度計測試 透析液的A4S3，再利用公式計算累積釋放藥物量并繪制體外釋放曲線。
式中(；和Cm分別為第n、n-l次取樣時介質(zhì)內(nèi)的藥物濃度（mg/L)，W(I為原液中藥物的 量（mg)，n為取樣次數(shù)（n彡1，且為整數(shù)）。
【文檔編號】A61P35/00GK104277209SQ201310282561
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年7月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月8日
【發(fā)明者】倪才華, 張亞南, 王潔, 張猛, 李旺 申請人:江南大學