生物體病灶部位觸發(fā)釋藥的多糖修飾的氧化石墨烯載體及其藥學(xué)組合物的制備和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于藥物制劑領(lǐng)域，涉及一種生物體內(nèi)特異性降解多糖修飾氧化石墨烯作 為藥物載體，本發(fā)明還涉及該載體的制備方法及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 納米級(jí)氧化石墨烯片層內(nèi)C原子共同形成一個(gè)大的31鍵，能通過(guò)非共價(jià)π-π堆 積、疏水相互作用以及氫鍵吸附大量客體分子，尤其是具有偶氮芳香性的化合物，因而是這 類藥物分子非常高效的載體。但同時(shí)研宄表明，石墨烯類碳納米材料在正常生理?xiàng)l件下中 會(huì)因電荷屏蔽效應(yīng)而發(fā)生聚集，表現(xiàn)出極低的穩(wěn)定性和不良的安全性。然而對(duì)該類材料進(jìn) 行表面修飾可以解決這一棘手的問(wèn)題。一般經(jīng)過(guò)親水性高分子材料修飾后的氧化石墨烯會(huì) 具有良好的穩(wěn)定性以及可控性。
[0003] 對(duì)氧化石墨烯進(jìn)行的高分子材料必須滿足具有良好的生物相容性和生物可降解 性、且無(wú)毒性和無(wú)免疫原性的條件。大多數(shù)合成高分子均存在著或多或少的溶血、熱原反應(yīng) 及滲透性等方面缺陷；生物大分子中各種水溶性蛋白質(zhì)則易被蛋白酶水解，在體內(nèi)降解速 度較快。因此，天然存在的多糖，就顯現(xiàn)出其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
[0004] 天然多糖來(lái)源廣泛，作為藥用高分子材料具有很多優(yōu)點(diǎn)：①具有優(yōu)良的生物相容 性和可降解性，在體內(nèi)可以生物降解為小分子，最終的代謝產(chǎn)物為C0 2、H2O和尿素等；②一 些多糖材料具有廣譜腫瘤靶向性，例如低分子量透明質(zhì)酸可以誘導(dǎo)受體介導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)化。 作為抗腫瘤藥物載體，通過(guò)與眾多腫瘤細(xì)胞表面高度表達(dá)的透明質(zhì)酸受體CD44結(jié)合，從而 將抗腫瘤藥物轉(zhuǎn)移到腫瘤細(xì)胞質(zhì)中；③多糖結(jié)構(gòu)中含有大量的活性基團(tuán)，如羧基、氨基、羥 基、醛基等，為對(duì)多糖進(jìn)行化學(xué)修飾提供了足夠的反應(yīng)位點(diǎn)。現(xiàn)已有部分多糖修飾的氧化石 墨烯處于研宄階段，但這些多糖修飾的氧化石墨烯作為藥物載體仍存在著明顯的缺點(diǎn)：連 接多糖和氧化石墨烯的化學(xué)鍵多為酰胺鍵或酯鍵，這兩種化學(xué)鍵的體內(nèi)穩(wěn)定性較高，使得 多糖的降解脫落非常緩慢，由此導(dǎo)致了氧化石墨烯表面長(zhǎng)時(shí)間被多糖遮蔽，產(chǎn)生很大的空 間位阻，阻礙吸附在氧化石墨烯表面藥物的釋放，不利于療效的發(fā)揮。
[0005] 針對(duì)以上問(wèn)題，本專利以氧化石墨烯為骨架，通過(guò)含二硫鍵的生物體內(nèi)特異性降 解連接臂與多糖的羧基、經(jīng)衍生化形成的羧基、氨基或經(jīng)衍生化形成的氨基鏈接，制備多糖 修飾還原敏感型氧化石墨烯親水材料用于荷載偶氮芳香化合物。新型生物體內(nèi)特異性降解 多糖修飾氧化石墨烯作為藥物載體具有以下特征：①多糖修飾氧化石墨烯具有較母體顯著 提高的穩(wěn)定性和生物相容性。②多糖與氧化石墨烯間的連接臂含有二硫鍵，此二硫鍵在細(xì) 胞外的內(nèi)環(huán)境中穩(wěn)定性較高，但易被腫瘤細(xì)胞內(nèi)高濃度的還原性物質(zhì)（如谷胱甘肽等）降 解，可在細(xì)胞內(nèi)特異性的快速釋放藥物，避免了吸附在多糖包裹的氧化石墨烯表面的藥物 未能釋放和作用于藥效部位即被清除的缺點(diǎn)，可顯著提高生物利用度和藥效。通過(guò)含二硫 鍵的生物體內(nèi)特異性降解連接臂對(duì)氧化石墨烯進(jìn)行多糖修飾尚未見(jiàn)任何文獻(xiàn)和專利報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種生物體內(nèi)特異性降解的多糖修飾氧化石墨烯。該修飾型 氧化石墨烯具有良好的生物相容性；在水介質(zhì)中可穩(wěn)定分散成納米級(jí)片層，可避免有機(jī)溶 劑、加熱條件的使用，制備工藝簡(jiǎn)單；并可以通過(guò)非共價(jià)堆積、疏水相互作用以及氫 鍵吸附大量且穩(wěn)定荷載偶氮芳香化合物。此外，該修飾型氧化石墨烯可對(duì)細(xì)胞內(nèi)環(huán)境有特 異性響應(yīng)，多糖可在細(xì)胞內(nèi)快速脫落，除去藥物釋放的空間屏障，使氧化石墨烯表面的藥物 迅速釋放，提高療效。該載體具有載藥量高、穩(wěn)定性好、藥效提高、毒副作用降低的特征。
[0007] 本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供上述載體的制備方法。
[0008] 本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供上述載體在制藥中的應(yīng)用。
[0009] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種生物體內(nèi)特異性降解多糖修飾氧化石墨烯，其 結(jié)構(gòu)如下列化學(xué)式所示：
[0010]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種具有生物病灶部位觸發(fā)釋藥的多糖修飾的氧化石墨烯載體，其特征在于該載體 是在氧化石墨烯通過(guò)含二硫鍵的可特異降解的連接臂引入多糖修飾，使多糖修飾的氧化石 墨烯通過(guò)非共價(jià)作用力荷載藥物到達(dá)病灶部位后，二硫鍵連接臂可被病灶細(xì)胞內(nèi)高濃度還 原性物質(zhì)谷胱甘肽降解，親水性多糖的脫落導(dǎo)致藥物快速?gòu)难趸┍砻驷尫?，作用?病灶部位，可顯著提高病灶部位游離藥物的濃度、療效和生物利用度，該載體結(jié)構(gòu)如下列化 學(xué)式所示：
其中GLY為多糖分子鏈，n+m為連接臂所含亞烷基個(gè)數(shù)，GO為氧化石墨烯，R為氧化石 墨烯連接上連接臂的個(gè)數(shù)。
2. 如權(quán)利要求1所述的生物體病灶部位觸發(fā)釋藥的多糖修飾的石墨烯載體，其特征在 于所述多糖包括透明質(zhì)酸、未分級(jí)肝素、低分子量肝素、脫硫酸化肝素、軟骨素、多硫酸化軟 骨素、海藻酸、葡聚糖、真菌多糖、殼聚糖以及含有羧基、氨基或羥基的衍生物。
3. 如權(quán)利要求1所述的生物體病灶部位觸發(fā)釋藥的多糖修飾的石墨烯載體，其特征在 于連接臂含有病灶部位特異性降解的二硫鍵，且兩端的反應(yīng)基團(tuán)為氨基或羧基或一端反應(yīng) 基團(tuán)為氨基另一端反應(yīng)基團(tuán)為羧基，連接臂亞烷基個(gè)數(shù)為2~16。
4. 如權(quán)利要求1所述的生物體病灶部位觸發(fā)釋藥的多糖修飾的石墨烯載體，其特征在 于所述氧化石墨稀GO的高度為0. 8~I. 2nm，尺寸為0. 1~5. 0 μ m。
5. 如權(quán)利要求1所述的生物體病灶部位觸發(fā)釋藥的多糖修飾的石墨烯載體，其特征 在于多糖分子與連接臂通過(guò)酰胺鍵或酯鍵相連，連接臂與氧化石墨烯通過(guò)酰胺鍵或酯鍵相 連。
6. 如權(quán)利要求1所述的生物體病灶部位觸發(fā)釋藥的多糖修飾的石墨烯載體的制備方 法，其特征在于包括下列步驟： (1) 將含有羧基的多糖或者含有羧基的多糖衍生物溶于反應(yīng)溶劑中，采用含有二硫鍵 且兩端含有氨基的連接臂，以1-乙基-(3-二甲基氨基丙基）碳二亞胺（EDC)和羥基琥珀酰 亞胺（NHS)或1-乙基-(3-二甲基氨基丙基）碳二亞胺（EDC)和1-羥基苯并三唑（HOBt) 為活化劑進(jìn)行縮合反應(yīng)，多糖與連接臂的一端氨基反應(yīng)得到中間體；將中間體以及氧化石 墨烯溶于反應(yīng)溶劑中，以1-乙基-(3-二甲基氨基丙基）碳二亞胺（EDC)和羥基琥珀酰亞 胺（NHS)或1-乙基-(3-二甲基氨基丙基）碳二亞胺（EDC)和1-羥基苯并三唑（HOBt)為 活化劑，氧化石墨烯的羧基進(jìn)一步和中間體連接臂上另一端氨基縮合反應(yīng)，即得到具有生 物體病灶部位觸發(fā)釋藥的多糖修飾的石墨烯載體。 (2) 將含有羧基的多糖或者含有羧基的多糖衍生物溶于反應(yīng)溶劑中，采用含有二硫鍵 且一端為羧基另一端為氨基的連接臂，以1-乙基-(3-二甲基氨基丙基）碳二亞胺（EDC)和 羥基琥珀酰亞胺（NHS)或1-乙基-(3-二甲基氨基丙基）碳二亞胺（EDC)和1-羥基苯并三 唑（HOBt)為活化劑進(jìn)行縮合反應(yīng)，多糖與連接臂的一端氨基（羥基）反應(yīng)得到中間體；將 中間體以及氧化石墨烯溶于反應(yīng)溶劑中，以1-乙基-(3-二甲基氨基丙基）碳二亞胺（EDC) 和羥基琥珀酰亞胺（NHS)或1-乙基-(3-二甲基氨基丙基）碳二亞胺（EDC)和1-羥基苯并 三挫（HOBt)為活化劑，氧化石墨稀的羧基進(jìn)一步和中間體連接臂上另一端氨基縮合反應(yīng)， 即得到具有生物體病灶部位觸發(fā)釋藥的多糖修飾的石墨烯載體。
7. 權(quán)利要求7所述的生物體病灶部位觸發(fā)釋藥的多糖修飾的石墨烯載體的制備方法， 其特征在于所述反應(yīng)溶劑為水、甲醇、N，N-二甲基甲酰胺、四氫呋喃、二甲基亞砜、甲酰胺、 水與甲醇的混合溶劑、水與N，N-二甲基甲酰胺的混合溶劑、水與甲酰胺的混合溶劑，或N， N-二甲基甲酰胺與甲酰胺的混合溶液。
8. 權(quán)利要求1所述的生物體病灶部位觸發(fā)釋藥的多糖修飾的石墨烯載體的應(yīng)用，其特 征在于可以用于血管內(nèi)或者肌肉內(nèi)注射或口服、外用的帶有藥學(xué)活性或藥理活性偶氮芳香 化合物的載體。
9. 權(quán)利要求9所述的應(yīng)用，其特征在于該氧化石墨烯載體荷載藥物的制備方法包括以 下步驟：多糖修飾的還原敏感氧化石墨烯載體與水按重量比為1~50 : 1000的比例溶解， 將治療有效量的偶氮芳香化合物用藥學(xué)上可接受溶劑溶解后，與所述多糖修飾的還原敏感 氧化石墨烯溶液混合后，經(jīng)超聲處理，溶液用透析法或離心法除去非水溶劑和小分子，凍干 制得粒徑為10~1000 nm的載藥納米粒。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種生物體病灶部位觸發(fā)釋藥的多糖修飾的還原敏感型氧化石墨烯載體。這類載體是在氧化石墨烯通過(guò)含二硫鍵的可特異降解的連接臂引入多糖修飾，使多糖修飾的氧化石墨烯通過(guò)非共價(jià)作用力荷載藥物后具有還原敏感型釋藥特征。多糖修飾的還原敏感氧化石墨烯負(fù)載藥物到達(dá)病灶部位后，二硫鍵連接臂可被病灶細(xì)胞內(nèi)高濃度還原性物質(zhì)谷胱甘肽降解，親水性多糖的脫落導(dǎo)致藥物快速?gòu)难趸┍砻驷尫牛梢燥@著提高病灶部位游離藥物的濃度、療效和生物利用度。本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，具有優(yōu)良的生物相容性、水溶性和病灶部位觸發(fā)釋藥性，是遞藥系統(tǒng)上的創(chuàng)新。
【IPC分類】C01B31-04, A61K47-48, A61K47-36
【公開(kāi)號(hào)】CN104826128
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510225402
【發(fā)明人】周建平, 霍美蓉, 樸瑪杜, 殷婷婕, 趙媛媛
【申請(qǐng)人】中國(guó)藥科大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年8月12日
【申請(qǐng)日】2015年4月30日