本發(fā)明屬于兩親性自組裝納米材料及其制備和應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及一種兩親性聚氨酯自組裝納米顆粒及其制備和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

聚氨酯(PU)主要通過二異氰酸酯和二元醇或多元醇為基本原料加聚獲得,由Bayer公司在1947年首次合成,到目前為止已經(jīng)有60多年的發(fā)展歷史。兩親性聚氨酯是親水鏈段和疏水鏈段構(gòu)成的嵌段共聚物或接枝共聚物。在水溶液中自組裝形成顆粒，可用來做包封藥物的載體，是目前藥物控釋體系研究的主要熱點。

兩親性自組裝納米顆粒所形成的膠束能夠用作藥物載體的優(yōu)點主要有以下幾點：第一，制備條件相對簡單，相比于表面活性劑膠束，兩親性高分子的膠束更穩(wěn)定。第二，膠束的核有很高的藥物負載能力，可以包埋的藥物很多，固體或液體，疏水性等藥物或親水性藥物，也可以是單方藥物或復(fù)方藥物。第三，他可以直接形成親水表面，有效的防止蛋白質(zhì)的吸附和網(wǎng)狀系統(tǒng)的捕捉。第四，由于膠束的粒徑小而且分布范圍非常窄，可以通過分子設(shè)計來調(diào)節(jié)粒徑的大小和對藥物的釋放速率。膠束的尺寸大小和脂蛋白、病毒以及人體內(nèi)的組織單元大小相近，因此很容易穿過生理屏障，可以相對容易的實現(xiàn)靶向定位。而其膠束在人體內(nèi)的分布主要和粒徑尺寸大小以及它的表面形態(tài)有關(guān)系，和膠束核內(nèi)包裹藥物本身的性質(zhì)關(guān)系不大。第五，膠束的表面可以進行修飾，如帶上具有專一識別功能的基團或物質(zhì)，就可以實現(xiàn)主動的靶向定位給藥。靶向藥物釋放系統(tǒng)既可以通過藥物對目標組織的親和性進行設(shè)計，也可以利用病患組織性能的病理信號來達到導向定位的目的。由于很多藥物都有令人擔心的副作用，如抗癌藥物，它可以在殺死癌細胞的同時，也殺死很多的正常細胞。和其他藥物進入人體后會分散到各個組織和器官相比，納米載藥系統(tǒng)進入人體后則可以在病變組織有選擇性的聚集起來，達到良好的治療效果。所以，兩親性高分子納米膠束在藥物的控制釋放、藥物的靶向釋放等方面具有很好的性能，具有很好的發(fā)展前景。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種兩親性聚氨酯自組裝納米顆粒及其制備和應(yīng)用，本發(fā)明制備的兩親性聚氨酯可在水溶液中自組裝形成納米顆粒，該納米顆粒同時具有可降解、包載藥物的特性，這一特性拓寬了在組織工程支架、藥物緩釋等領(lǐng)域的應(yīng)用前景。

本發(fā)明的一種兩親性聚氨酯自組裝納米顆粒，將兩親性聚氨酯在水溶液中自組裝形成納米

顆粒；

其中兩親性聚氨酯的結(jié)構(gòu)式為：

其中n值為10～33。

本發(fā)明的一種兩親性聚氨酯自組裝納米顆粒的制備方法，包括：

(1)將聚乙二醇PEG溶于溶劑中置于帶有轉(zhuǎn)子的圓底燒瓶中，抽真空維持3-5min之后通入高純氮氣，重復(fù)抽真空通氮氣三次，達到氮氣保護使反應(yīng)體系內(nèi)保持無水無氧狀態(tài)，加入六亞甲基二異氫氰酸酯HDI和二月桂酸二丁基錫，80℃條件下攪拌反應(yīng)3h，然后降至室溫，再加入N-BOC-絲氨醇的溶液，80℃條件下反應(yīng)18h，提純，干燥，得到中間產(chǎn)物PB(含BOC基團的聚合物)；其中PEG、HDI與N-BOC-絲氨醇的投料摩爾比為1：1.2：1～1：2：1。；

(2)將上述中間產(chǎn)物PB溶于溶劑中，然后室溫脫保護氣體0.5-1h，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)去除溶劑，中和，透析后凍干，得到含氨基聚氨酯PN，然后加入水中，攪拌，即得兩親性聚氨酯自組裝納米顆粒。

步驟(1)整個制備過程是在氮氣保護和攪拌條件下進行。

所述步驟(1)中聚乙二醇的平均分子量為600～20000；聚乙二醇為干燥后的聚乙二醇。

步驟(1)中的溶劑均為二甲基亞砜DMSO。

步驟(1)中提純，干燥為用無水乙醚沉淀提純1-3次后放于真空干燥箱中干燥24-48h。

所述步驟(2)中溶劑為50:50的氯仿、三氟乙酸混合溶劑(體積比為50/50)；中間產(chǎn)物PB溶于溶劑后的濃度為5％(w/v，g/ml)。

步驟(2)中中和為：采用PH＝8.3的2％(w/v，g/ml)碳酸氫鈉中和殘留三氟乙酸。

本發(fā)明的一種兩親性聚氨酯自組裝納米顆粒的應(yīng)用，兩親性聚氨酯自組裝納米顆粒作為靶向藥物載體的應(yīng)用，其中具體包括：

將葉酸FA溶于溶劑中，加入碳化二亞胺/羥基琥珀酰亞胺EDC/NHS活化20-30min，然后逐滴加入含氨基聚氨酯PN溶液，室溫避光磁力攪拌過夜，透析，冷凍干燥，得到PN-FA；

將藥物配成溶液，然后滴加入PN-FA溶液中，攪拌1-2h，透析，凍干，然后溶于去離子水中攪拌，得到作為靶向藥物載體的納米顆粒膠束。溶劑及溶液溶劑均為二甲基亞砜DMSO；EDC與NHS的投料摩爾比為3:1；FA在PN-FA中的摩爾含量為8％。

藥物為阿霉素；阿霉素配成溶液具體為：阿霉素溶于DMSO中，加入三乙胺消耗掉鹽酸阿霉素中的酸，配成溶液。

所述透析為放入截留分子量為1000的透析袋中透析12h。

未特別說明的透析袋所用截留分子量為3500。

本發(fā)明中親水鏈段選用擁有良好水溶性的PEG，容易通過代謝排出體外，且其在體內(nèi)幾乎沒有毒副作用。而HDI為小分子，對身體也沒有毒副作用，可作為聚合物的疏水基團。通過具有疏水性的BN-BOC-絲氨醇、HDI和具有親水性的聚乙二醇(PEG)聚合形成的聚氨酯能夠呈現(xiàn)兩親性，也同時具備生物降解性，為生物醫(yī)學提供新的生物降解高分子材料，在藥物控制釋放領(lǐng)域具有非常好的應(yīng)用前景。

有益效果

(1)本發(fā)明制備的兩親性聚氨酯可在水溶液中自組裝形成納米顆粒，該納米顆粒同時具有可降解、包載藥物的特性，這一特性拓寬了在組織工程支架、藥物緩釋等領(lǐng)域的應(yīng)用前景；

(2)本發(fā)明所用原料PEG擁有良好的水溶性，容易通過代謝排出體外，且其在體內(nèi)幾乎沒有毒副作用，因此可選擇其作為聚合物中的親水鏈段；而HDI為小分子，對身體也沒有毒副作用，亦可作為聚合物的疏水基團，通過具有疏水性的BN-BOC-絲氨醇、HDI和具有親水性的聚乙二醇(PEG)聚合形成的聚氨酯能夠呈現(xiàn)兩親性，良好的生物相容性，也同時具備生物降解性，為生物醫(yī)學提供新的生物降解高分子材料，并且能夠包載藥物以達到緩釋的效果，在藥物控制釋放領(lǐng)域具有非常好的應(yīng)用前景；

(3)本發(fā)明所制備的兩親性聚氨酯的結(jié)構(gòu)通過傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)、核磁共振譜(¹HNMR)分析得到驗證，進一步通過凝膠滲透色譜(GPC)可驗證所制備的產(chǎn)品分子量符合預(yù)期要求，并且由所制備的兩親性聚氨酯可通過自組裝形成膠束，膠束尺寸在20～200nm，具有納米材料的相關(guān)性質(zhì)。

(4)本發(fā)明原料來源豐富和制備工藝簡單；所制備的兩親性聚氨酯具有良好的生物相容性、優(yōu)異的生物可降解性、較高的載藥能力的特點，用作藥物載體時可達到高效、低毒和緩釋的效果。在藥物載體方面具有很可觀的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1是兩親性聚氨酯的合成路線及靶向接枝原理圖；

圖2是兩親性聚氨酯自組裝形成納米顆粒原理圖；

圖3是兩親性聚氨酯自組裝形成納米顆粒電鏡圖(PEG為600)；

圖4是兩親性聚氨酯自組裝納米顆粒包載阿霉素和緩釋阿霉素原理圖；

圖5是兩親性聚氨酯自組裝納米顆粒作為靶向藥物載體對癌細胞的抑制效果(PEG為1500)其中，PN-DOX表示兩親性聚氨酯包載阿霉素，PN-FA-DOX表示靶向接枝兩親性聚氨酯包載阿霉。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。

實施例1

一種自組裝兩親性聚氨酯納米顆粒作為靶向藥物載體的制備方法。所述原料為分子量為600的PEG，HDI，N-BOC-絲氨醇。

具體步驟是：

a.精確稱量1.2g分子量為600的干燥PEG溶于無水DMSO中，氮氣保護使反應(yīng)體系內(nèi)保持無水無氧狀態(tài)；加入0.642mL HDI和2滴二月桂酸二丁基錫，80℃條件下攪拌反應(yīng)3小時，然后再降至室溫。加入0.382g N-BOC-絲氨醇的DMSO溶液。80℃條件下反應(yīng)18h。將反應(yīng)產(chǎn)物用無水乙醚沉淀提純2次后放于真空干燥箱中干燥48h，得到中間產(chǎn)物PB。

b.將1g PB溶于10mL氯仿和10mL三氟乙酸混合溶劑，濃度為5％(w/v)，室溫脫保護1小時后，旋蒸除去溶劑，再用碳酸氫鈉(2％，PH＝8.3)中和殘留三氟乙酸，放入截留分子量為35000的透析袋中透析3天，凍干即得到含氨基聚氨酯PN。

c.稱取0.22mg葉酸溶解于DMSO中，室溫避光磁力攪拌至溶解后加入0.191mg EDC和0.382mg NHS活化30min，逐滴加入溶解好的10mg/mL的PN/DMSO溶液，室溫避光磁力攪拌過夜，放入截留分子量為35000的透析袋中透析3天，凍干即得產(chǎn)物PN-FA。

d.稱取27mg的阿霉素，溶于2.25m L的DMSO中，再加入9μL的三乙胺，配成溶液A，取27mg PN-FA溶于2.25m L DMSO溶液中，配成溶液B。把A溶液緩慢滴加到B溶液中，攪拌2h，放入截留分子量為1000的透析袋中透析12h，凍干即得目標產(chǎn)物。

e.將1mg目標產(chǎn)物溶于1mL去離子水中攪拌，即形成了目標納米顆粒膠束。

實施例2

一種自組裝兩親性聚氨酯納米顆粒作為靶向藥物載體的制備方法。所述原料為分子量為1000的PEG，HDI，N-BOC-絲氨醇。具體步驟是：

a.精確稱量2g分子量為1000的干燥PEG溶于無水DMSO中，氮氣保護使反應(yīng)體系內(nèi)保持無水無氧狀態(tài)；加入0.642mL HDI和2滴二月桂酸二丁基錫，80℃條件下攪拌反應(yīng)3小時，然后再降至室溫。加入0.382g N-BOC-絲氨醇的DMSO溶液。80℃條件下反應(yīng)18h。將反應(yīng)產(chǎn)物用無水乙醚沉淀提純2次后放于真空干燥箱中干燥48h，得到中間產(chǎn)物PB。

b.將1g PB溶于10mL氯仿和10mL三氟乙酸混合溶劑，濃度為5％(w/v)，室溫脫保護1小時后，旋蒸去除溶劑，再用2％碳酸氫鈉(PH＝8.3)中和殘留三氟乙酸，放入截留分子量為35000的透析袋中透析3天，凍干即得到含氨基聚氨酯PN。

c.稱取0.22mg葉酸溶解于DMSO中，室溫避光磁力攪拌至溶解后加入0.191mg EDC和0.382mg NHS活化30min，逐滴加入溶解好的10mg/mL的PN/DMSO溶液，室溫避光磁力攪拌過夜，放入截留分子量為35000的透析袋中透析3天，凍干即得產(chǎn)物PN-FA。

d.稱取27mg的阿霉素，溶于2.25m L的DMSO中，再加入9μL的三乙胺，配成溶液A，取27mg PN-FA溶于2.25m L DMSO溶液中，配成溶液B。把A溶液緩慢滴加到B溶液中，攪拌2h，放入截留分子量為1000的透析袋中透析12h，凍干即得目標產(chǎn)物。

e.將1mg目標產(chǎn)物溶于1mL去離子水中攪拌，即形成了目標納米顆粒膠束。

實施例3

一種自組裝兩親性聚氨酯納米顆粒作為靶向藥物載體的制備方法。所述原料為分子量為1500的PEG，HDI，N-BOC-絲氨醇。具體步驟是：

a.精確稱量3g分子量為1500的干燥PEG溶于無水DMSO中，氮氣保護使反應(yīng)體系內(nèi)保持無水無氧狀態(tài)；加入0.642mL HDI和2滴二月桂酸二丁基錫，80℃條件下攪拌反應(yīng)3小時，然后再降至室溫。加入0.382g N-BOC-絲氨醇的DMSO溶液。80℃條件下反應(yīng)18h。將反應(yīng)產(chǎn)物用無水乙醚沉淀提純2次后放于真空干燥箱中干燥48h，得到中間產(chǎn)物PB。

b.將1g PB溶于10mL氯仿和10mL三氟乙酸混合溶劑，濃度為5％(w/v)，室溫脫保護1小時后，旋蒸去除溶劑，再用碳酸氫鈉(2％，PH＝8.3)中和殘留三氟乙酸，放入截留分子量為35000的透析袋中透析3天，凍干即得到含氨基聚氨酯PN。

c.稱取0.22mg葉酸溶解于DMSO中，室溫避光磁力攪拌至溶解后加入0.191mg EDC和0.382mg NHS活化30min，逐滴加入溶解好的10mg/mL的PN/DMSO溶液，室溫避光磁力攪拌過夜，放入截留分子量為35000的透析袋中透析3天，凍干即得產(chǎn)物PN-FA。

d.稱取27mg的阿霉素，溶于2.25m L的DMSO中，再加入9μL的三乙胺，配成溶液A，取27mg PN-FA溶于2.25m L DMSO溶液中，配成溶液B。把A溶液緩慢滴加到B溶液中，攪拌2h，放入截留分子量為1000的透析袋中透析12h，凍干即得目標產(chǎn)物。

e.將1mg目標產(chǎn)物溶于1mL去離子水中攪拌，即形成了目標納米顆粒膠束。

實施例4

一種自組裝兩親性聚氨酯納米顆粒作為靶向藥物載體的制備方法。所述原料為分子量為2000的PEG，HDI，N-BOC-絲氨醇。具體步驟是：

a.精確稱量4g分子量為2000的干燥PEG溶于無水DMSO中，氮氣保護使反應(yīng)體系內(nèi)保持無水無氧狀態(tài)；加入0.642mL HDI和2滴二月桂酸二丁基錫，80℃條件下攪拌反應(yīng)3小時，然后再降至室溫。加入0.382g N-BOC-絲氨醇的DMSO溶液。80℃條件下反應(yīng)18h。將反應(yīng)產(chǎn)物用無水乙醚沉淀提純2次后放于真空干燥箱中干燥48h，得到中間產(chǎn)物PB。

b.將1g PB溶于10mL氯仿和10mL三氟乙酸混合溶劑，濃度為5％(w/v)，室溫脫保護1小時后，旋蒸去除溶劑，再用碳酸氫鈉(2％，PH＝8.3)中和殘留三氟乙酸，放入截留分子量為35000的透析袋中透析3天，凍干即得到含氨基聚氨酯PN。

c.稱取0.22mg葉酸溶解于DMSO中，室溫避光磁力攪拌至溶解后加入0.191mg EDC和0.382mg NHS活化30min，逐滴加入溶解好的10mg/mL的PN/DMSO溶液，室溫避光磁力攪拌過夜，放入截留分子量為35000的透析袋中透析3天，凍干即得產(chǎn)物PN-FA。

d.稱取27mg的阿霉素，溶于2.25m L的DMSO中，再加入9μL的三乙胺，配成溶液A，取27mg PN-FA溶于2.25m L DMSO溶液中，配成溶液B。把A溶液緩慢滴加到B溶液中，攪拌2h，放入截留分子量為1000的透析袋中透析12h，凍干即得目標產(chǎn)物。

e.將1mg目標產(chǎn)物溶于1mL去離子水中攪拌，即形成了目標納米顆粒膠束。

實施例5

根據(jù)實施例1所示方法制備自組裝兩親性聚氨酯納米顆粒，通過凝膠滲透色譜(GPC)測得分子量為34784，元素分析測得含氮量為5.47％，動態(tài)光散射測得粒徑為119nm，計算得載藥量為38.5％，緩釋100h后累計釋放出23％，靶向載藥后對癌細胞有抑制作用。

實施例6

根據(jù)實施例2所示方法制備自組裝兩親性聚氨酯納米顆粒，通過凝膠滲透色譜(GPC)測得分子量為82106，元素分析測得含氮量為4.40％，動態(tài)光散射測得粒徑為78.4nm，計算得載藥量為12.8％，緩釋100h后累計釋放出50％，靶向載藥后對癌細胞有抑制作用。

實施例7

根據(jù)實施例3所示方法制備自組裝兩親性聚氨酯納米顆粒，通過凝膠滲透色譜(GPC)測得分子量為87925，元素分析測得含氮量為3.30％，動態(tài)光散射測得粒徑為24.8nm，計算得載藥量為12.3％，緩釋100h后累計釋放出51％，靶向載藥后對癌細胞有抑制作用，如圖。

實施例8

根據(jù)實施例4所示方法制備自組裝兩親性聚氨酯納米顆粒，通過凝膠滲透色譜(GPC)測得分子量為108774，元素分析測得含氮量為2.26％，動態(tài)光散射測得粒徑為85nm,計算得載藥量為8.4％，緩釋100h后累計釋放出84％，靶向載藥后對癌細胞有抑制作用。

實施例9

根據(jù)實施例1所示方法制備自組裝兩親性聚氨酯納米顆粒，溶于水溶液中形成濃度為1mg/ml的膠束。通過透射電鏡觀察為均一圓形顆粒。如圖。

本具體實施方式所制備兩親性聚氨酯自組裝納米顆粒作為靶向藥物載體如圖所示，圖1為實施例1所制備的一種兩親性聚氨酯的結(jié)構(gòu)示意圖。從圖2可以看出此結(jié)構(gòu)具有親水片段和疏水片段，可在水溶劑中自組裝形成核殼結(jié)構(gòu)的膠束。從圖3為實施例9描述的透射電鏡圖，可以看出兩親性聚氨酯自組裝形成的納米顆粒(PEG為600)粒徑約為25nm。從圖4可以看出由于這種載體的兩親性結(jié)構(gòu)，從而使其對藥物有一定的負載能力。從圖5可以看出靶向接枝的兩親性聚氨酯自組裝納米顆粒比未靶向組對癌細胞的抑制效果有明顯提高。