側(cè)鏈帶有氨基的aba型三嵌段可生物降解聚氨酯及其制備方法和用途
【專利摘要】本發(fā)明提供一種側(cè)鏈帶有氨基的ABA型三嵌段可生物降解聚氨酯及其制備方法和用途，屬于生物醫(yī)用材料領(lǐng)域。解決現(xiàn)有的可生物降解聚氨酯分子量不可控、分子量分布指數(shù)寬且自組裝復(fù)雜的問題。該側(cè)鏈帶有氨基的ABA型三嵌段可生物降解聚氨酯如結(jié)構(gòu)式Ⅰ或Ⅱ所示，本發(fā)明的聚合物分子量可控，分子量分布窄，還可以作為藥物載體使用，該聚氨酯通過物理包裹或化學(xué)鍵合的手段，將藥物分子、靶向分子或熒光分子接枝到活性的側(cè)基上，構(gòu)建具有非靶向、靶向、pH敏感、光敏感、酶敏感或熒光探針等功能中的一種功能或多種功能的載藥體系。
【專利說明】側(cè)鏈帶有氨基的ABA型三嵌段可生物降解聚氨酯及其制備方法和用途
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物醫(yī)用材料領(lǐng)域，具體涉及了一種側(cè)鏈帶有氨基的ABA型三嵌段可生物降解聚氨酯及其制備方法和用途。
【背景技術(shù)】
[0002]癌癥作為人類健康的殺手時刻威脅著人類的生命?！?012中國腫瘤登記年報》發(fā)布:“全國每分鐘就有6人被確診為癌癥，每天有8550人成為癌癥患者，每七到八人中就有一人死于癌癥。” “全國癌癥發(fā)病形勢嚴(yán)峻，發(fā)病率與死亡率呈持續(xù)上升趨勢，每年新發(fā)癌癥病例約350萬，因癌癥死亡約250萬?！?009年，中國人發(fā)病率最聞的癌癥依次為肺癌、胃癌、結(jié)直腸癌、肝癌和食管癌，死亡最多的癌種第一位是肺癌，其次為肝癌、胃癌、食管癌和結(jié)直腸癌。由此可見，癌癥嚴(yán)重威脅國人的健康，并且愈演愈烈。傳統(tǒng)的化療藥物毒副作用強(qiáng)，在殺死癌細(xì)胞的同時也殺死健康細(xì)胞，導(dǎo)致病人免疫力低下，還會造成嘔吐、脫發(fā)、局部組織壞死等等，治療的同時給患者帶來了巨大的痛苦。
[0003]根據(jù)統(tǒng)計資料，中國抗癌藥市場約500億元人民幣，其中前幾位的是:多西紫杉醇(7.05%，35億元)、紫杉醇(6.38%，32億元)、鉬類藥物(5.84%, 29.2億元)、胸腺肽I (5.74%，28.7億元)、胸腺五肽(5.32%，26.6億元)。它們市場巨大，但都有各自的缺點，例如紫杉醇的溶解性極差，使用聚氧乙烯蓖麻油作溶媒過敏反應(yīng)很嚴(yán)重，鉬類藥物毒副反應(yīng)很強(qiáng)烈，容易產(chǎn)生抗藥性，多肽類藥物容易免疫消除，療效不夠理想。針對這些缺點，國外的公司在努力開發(fā)新藥的同時，也致力于研發(fā)以紫杉醇、阿霉素和鉬類抗癌小分子藥物為基礎(chǔ)的納米高分子藥物，有的已經(jīng)進(jìn)入了臨床研究，如以NK105 (紫杉醇)，NC-6004 (順鉬)，SP1049C (阿霉素等為代表的包裹型納米高分子藥物)，XYOTAX (紫杉醇)和PKl (阿霉素)等為代表的鍵合型納米高分子藥物，與小分子藥 物相比，這類高附加值納米高分子藥物具有靶向、毒副作用小和療效好的優(yōu)點。
[0004]從已知的抗癌藥物出發(fā)，開發(fā)高分子納米藥物，從技術(shù)上講，就是開發(fā)已知藥物的以高分子材料為載體的納米劑型，分為包裹型和鍵合型兩大類，統(tǒng)稱“納米高分子藥物(NPD)”。劑型開發(fā)比從頭開發(fā)一種抗癌新藥投資少、見效快，風(fēng)險小。這類藥物可以通過“增強(qiáng)滲透滯留效應(yīng)”(EPR)，在腫瘤部位富集，通過細(xì)胞內(nèi)吞作用，進(jìn)入到細(xì)胞中形成內(nèi)涵體，與溶酶體結(jié)合形成后期溶酶體，釋放出小分子藥物，最終殺死癌細(xì)胞。NPD具有延長藥物的體內(nèi)循環(huán)時間、增強(qiáng)藥效、減輕毒副作用，改善患者的生存質(zhì)量。近些年來，兩親性高分子藥物載體成功地用于藥物的包裹和鍵合，相應(yīng)的研發(fā)產(chǎn)品已經(jīng)上市或正在進(jìn)行臨床研究。該類載體的親水鏈段為PEG，疏水鏈段多為聚酯、聚氨基酸和聚氨酯等。例如，韓國的SAMYANG公司開發(fā)出mPEG-PDLLA高分子藥物載體，用于紫杉醇的擔(dān)載，載藥率達(dá)到16.7%，粒徑50nm左右，目前已經(jīng)在韓國上市，并且在美國正進(jìn)行臨床III期試驗。 申請人:所在課題組制備帶有羧基和羥基的聚乙二醇-聚碳酸酯的藥物載體，實現(xiàn)了紫杉醇、阿霉素和鉬類藥物的包裹和鍵合，體外細(xì)胞和小鼠體內(nèi)動物實驗結(jié)果表明這類藥物具有良好的抑制腫瘤細(xì)胞和腫瘤的生長的能力。[0005]以上高分子載體的親水段通常是聚乙二醇。選擇聚乙二醇作為藥物載體是因為聚乙二醇(PEG)具有無毒、非抗原性、非免疫原性和優(yōu)異的水溶性，經(jīng)常用于藥物的化學(xué)修飾，提高藥物的體內(nèi)循環(huán)時間，顯著提高藥效，降低體內(nèi)代謝酶引起的降解，降低甚至消除所修飾或所保護(hù)蛋白的免疫原性。將藥物化學(xué)連接到PEG上稱為藥物的PEG化技術(shù)，該技術(shù)主要是通過偶聯(lián)反應(yīng)，將帶有活性基團(tuán)的蛋白、多肽或其它藥物小分子接枝到活化的PEG末端，形成PEG鍵合藥。目前，用于活化PEG的基團(tuán)一般為羧基、雙鍵、三鍵、碳酸酯、醛基、異氰酸酯、二硫鍵和氨基等。所采用的偶聯(lián)的方式可分為直接法和間接法。其中，直接法指的是將目標(biāo)物直接與活化PEG進(jìn)行鍵合，間接法指的是通過刺激敏感間隔臂實現(xiàn)活化PEG與目標(biāo)物的鍵合，通過體內(nèi)的酶和病患處的PH變化等因素促進(jìn)間隔臂的斷裂，實現(xiàn)藥物的釋放，發(fā)揮藥效。用于PEG化的藥物可為從天然礦物、動植物中提取的有效成分，以及經(jīng)過化學(xué)合成或生物合成而制得的藥物。譬如，具有生物活性的多肽和蛋白質(zhì)藥物，如酶、抗體和細(xì)胞因子等。用于治療癌癥的小分子藥物，如阿霉素、紫杉醇、喜樹堿和鉬類藥物等。
[0006]高分子載體的疏水段往往是脂肪族聚酯、聚酯酰胺或聚氨基酸。其中聚乙二醇-聚乳酸生物安全性好，用于直接包裹紫杉醇，已經(jīng)在韓國批準(zhǔn)上市。用帶有羧基、氨基的氨基酸制成的聚氨基酸便于與藥物分子鍵合，因而成為很重要的一大類藥物載體，例如聚谷氨酸-紫杉醇鍵合藥(ΧΥ0ΤΑΧ，又名CT-2103)已經(jīng)進(jìn)入臨床III期研究，該藥物的紫杉醇擔(dān)載量達(dá)到37wt%，可以溶解在緩沖溶液中，滿足注射的要求。XYOTAX在24小時內(nèi)，僅水解12%，然而藥物進(jìn)入癌細(xì)胞中的溶酶體后，在組織蛋白酶B的作用下，快速水解釋放出小分子的紫杉醇，通過促進(jìn)微管蛋白聚合抑制解聚，保持微管蛋白穩(wěn)定，抑制細(xì)胞有絲分裂，發(fā)揮療效。在許多臨床的癌癥模型中，都呈現(xiàn)了 ERP介導(dǎo)的被動靶向，在腫瘤部位富集，提高藥效，同時減少了在正常組織部位的富集。Kataoka制備出聚乙二醇-聚(天冬氨酸-阿霉素)鍵合藥(NK911)，正在進(jìn)行臨床II期研究，另外，該小組開發(fā)出的聚氧乙烯-聚谷氨酸/環(huán)己二氨合鉬和聚氧乙烯-聚谷氨酸/順鉬兩種鉬類藥物的載藥體系，也在進(jìn)行臨床研究。
[0007]近些年來，一些具有溫度、酶、pH等敏感的藥物可控傳輸體系相繼被設(shè)計開發(fā)出來，通過被動靶向作用，實現(xiàn)了藥物在病患處的可控釋放。在此基礎(chǔ)上，將靶向單元引入載體中，實現(xiàn)了納米載藥體系的被動靶向和主動靶向的協(xié)同作用，提高了藥物的治療效果。
[0008]目前，聚氨酯由于具有良好的生物相容性和力學(xué)性能，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在醫(yī)療領(lǐng)域，作為藥物載體受到了廣泛地研究。專利“側(cè)鏈帶有氨基的可生物降解聚氨酯及其制備和用途(專利申請?zhí)?201310066138.7)”中所述的聚氨酯藥物載體屬于多嵌段結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)明確。硬段側(cè)鏈上的氨基反應(yīng)活性高，有助于藥物的擔(dān)載和進(jìn)一步的化學(xué)修飾。通過改變氨基的含量可以調(diào)控藥物的含量。然而，上述體系卻存在著分子量不可控，分子量分布指數(shù)寬(1.5-2.0),自組裝行為復(fù)雜等缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的可生物降解聚氨酯分子量不可控、分子量分布指數(shù)寬且自組裝復(fù)雜的問題，而提供一種側(cè)鏈帶有氨基的ABA型三嵌段可生物降解聚氨酯及其制備方法和用途。[0010]本發(fā)明首先提供一種側(cè)鏈帶有氨基的ABA型三嵌段可生物降解聚氨酯，A段為聚乙二醇烷基醚，B段是脂肪族二異氰酸酯OCN-R2-NCO和側(cè)鏈上帶有氨基的二元醇HO-R3-OH
反應(yīng)的產(chǎn)物，結(jié)構(gòu)式如式I所示:
[0011]
【權(quán)利要求】
1.一種側(cè)鏈帶有氨基的ABA型三嵌段可生物降解聚氨酯，其特征在于，A段為聚乙二醇烷基醚，B段是脂肪族二異氰酸酯OCN-R2-NCO和側(cè)鏈上帶有氨基的二元醇HO-R3-OH反應(yīng)的產(chǎn)物，結(jié)構(gòu)式如式I所示:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種側(cè)鏈帶有氨基的ABA型三嵌段可生物降解聚氨酯，其特征在于，所述的氨基的保護(hù)基團(tuán)為叔丁氧羰基、芐氧羰基、2-聯(lián)苯基-2-丙氧羰基、鄰苯二甲酰亞胺基、對甲苯磺?；?、三苯甲基、甲酰基、三氟乙酰基或芴甲氧羰基。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種側(cè)鏈帶有氨基的ABA型三嵌段可生物降解聚氨酯，其特征在于，所述的脂肪族二異氰酸酯為賴氨酸二異氰酸酯、六次甲基二異氰酸酯、1，4- 丁烷二異氰酸酯、二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯或異佛爾酮二異氰酸酯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種側(cè)鏈帶有氨基的ABA型三嵌段可生物降解聚氨酯，其特征在于，所述的帶有氨基的二元醇的結(jié)構(gòu)式如(I) - (6)所示:
5.一種側(cè)鏈帶有氨基的ABA型三嵌段可生物降解聚氨酯的制備方法，其特征在于，制備式I ’所示結(jié)構(gòu)的步驟包括: 在反應(yīng)容器中加入脂肪族二異氰酸酯、帶有保護(hù)氨基基團(tuán)的二元醇和聚乙二醇烷基醚，再加入反應(yīng)溶劑和催化劑，攪拌混合均勻，在60-90°C下反應(yīng)1-8小時，即得到式I ’結(jié)構(gòu)的側(cè)鏈帶有氨基的ABA型三嵌段可生物降解聚氨酯；
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種側(cè)鏈帶有氨基的ABA型三嵌段可生物降解聚氨酯的制備方法，其特征在于，還包括:將式I ’結(jié)構(gòu)的側(cè)鏈帶有氨基的ABA型三嵌段可生物降解聚氨酯和氨基脫保護(hù)試劑反應(yīng)，得到式I ”結(jié)構(gòu)的側(cè)鏈帶有氨基的ABA型三嵌段可生物降解聚氨酯；

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種側(cè)鏈帶有氨基的ABA型三嵌段可生物降解聚氨酯的制備方法，其特征在于，所述的反應(yīng)溫度為0-30°C，反應(yīng)時間為0.2-12小時。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種側(cè)鏈帶有氨基的ABA型三嵌段可生物降解聚氨酯的制備方法，其特征在于，所述的氨基脫保護(hù)試劑包括三氟乙酸、HC1、H2/Pd/C或HBr。
9.一種側(cè)鏈帶有氨基的ABA型三嵌段可生物降解聚氨酯，其特征在于，A段為聚乙二醇烷基醚，B段是脂肪族二異氰酸酯OCN-R2-NCO和側(cè)鏈上帶有氨基的二元醇HO-R3-OH反應(yīng)的產(chǎn)物，C段為被保護(hù)或脫保護(hù)聚氨基酸鏈段，結(jié)構(gòu)式如式II所示:


10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種側(cè)鏈帶有氨基的ABA型三嵌段可生物降解聚氨酯，其特征在于，所述的被保護(hù)的聚氨基酸為聚-Y -芐氧基谷氨酸、聚β -芐氧基天冬氨酸、聚N ε -芐氧羰基賴氨酸、聚N ε -芴甲氧羰基-L-賴氨酸、聚芐氧基-L-絲氨酸、聚芐硫基-L-半胱氨酸、聚芐氧基-L-蘇氨酸、聚芐氧基-L-酪氨酸、聚芐氧羰基-纈氨酸、聚亮氨酸、聚異亮氨酸、聚苯丙氨酸或聚丙氨酸。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種側(cè)鏈帶有氨基的ABA型三嵌段可生物降解聚氨酯，其特征在于，所述的脫保護(hù)的聚氨基酸為聚-L-谷氨酸、聚-L-天冬氨酸、聚-L-賴氨酸、聚-L-半胱氨酸、聚-L-蘇氨酸或聚-L-酪氨酸。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種側(cè)鏈帶有氨基的ABA型三嵌段可生物降解聚氨酯，其特征在于，所述的脂肪族二異氰酸酯為賴氨酸二異氰酸酯、六次甲基二異氰酸酯、1，4- 丁烷二異氰酸酯、二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯或異佛爾酮二異氰酸酯。
13.—種側(cè)鏈帶有氨基的ABA型三嵌段可生物降解聚氨酯的制備方法，其特征在于，制備式II’所示結(jié)構(gòu)的步驟包括: 在反應(yīng)容器中加入脂肪族二異氰酸酯、帶有保護(hù)氨基基團(tuán)的二元醇和聚乙二醇烷基醚，再加入反應(yīng)溶劑和催化劑，攪拌混合均勻，在60-90°C下反應(yīng)1-8小時，再繼續(xù)加入氨基脫保護(hù)試劑反應(yīng)，得到側(cè)鏈帶有自由氨基的ABA型聚氨酯I3U-NH2 ； 將上述側(cè)鏈帶有自由氨基的ABA型聚氨酯TO-NH2和N-羧基-環(huán)內(nèi)酸酐單體反應(yīng)，得到II’結(jié)構(gòu)的側(cè)鏈帶有氨基的ABA型三嵌段可生物降解聚氨酯；
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的一種側(cè)鏈帶有氨基的ABA型三嵌段可生物降解聚氨酯的制備方法，其特征在于，還包括:將上述式II’結(jié)構(gòu)的側(cè)鏈帶有氨基的ABA型三嵌段可生物降解聚氨酯和脫保護(hù)試劑反應(yīng)，得到式II”結(jié)構(gòu)的側(cè)鏈帶有氨基的ABA型三嵌段可生物降解聚氨酯；
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的一種側(cè)鏈帶有氨基的ABA型三嵌段可生物降解聚氨酯的制備方法，其特征在于，所述的脫保護(hù)試劑包括三氟乙酸、二氯乙酸或含有33wt%氫溴酸的乙酸溶液。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的一種側(cè)鏈帶有氨基的ABA型三嵌段可生物降解聚氨酯的制備方法，其特征在于，所述的反應(yīng)溫度為0-30°C，反應(yīng)時間為0.5-6小時。
17.根據(jù)權(quán)利要求1或9所述的一種側(cè)鏈帶有氨基的ABA型三嵌段可生物降解聚氨酯的用途，其特征在于，具有式I結(jié)構(gòu)的側(cè)鏈帶有氨基的ABA型三嵌段可生物降解聚氨酯和具有式II結(jié)構(gòu)的側(cè)鏈帶有氨基的ABA型三嵌段可生物降解聚氨酯作為藥物載體使用。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的一種側(cè)鏈帶有氨基的ABA型三嵌段可生物降解聚氨酯的用途，其特征在于，所述的具有式I結(jié)構(gòu)的側(cè)鏈帶有氨基的ABA型三嵌段可生物降解聚氨酯和具有式II結(jié)構(gòu)的側(cè)鏈帶有氨基的ABA型三嵌段可生物降解聚氨酯包裹脂溶性藥物分子和水溶性藥物分子，所述脂溶性藥物包括紫杉醇、多西紫杉醇、阿霉素、蒽環(huán)類抗癌藥、Pliticbpin、喜樹堿及其10-羥基衍生物或7-乙基-10-羥基衍生物；所述水溶性藥物包括阿霉素、蒽環(huán)類抗癌藥的鹽酸鹽、鉬類抗癌藥、多肽、蛋白或核酸類藥物。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的一種側(cè)鏈帶有氨基的ABA型三嵌段可生物降解聚氨酯的用途，其特征在于，所述的具有式I ”結(jié)構(gòu)的側(cè)鏈帶有氨基的ABA型三嵌段可生物降解聚氨酯和具有式II”結(jié)構(gòu)的側(cè)鏈帶有氨基的ABA型三嵌段可生物降解聚氨酯用于鍵合藥物分子，所述的藥物分子包括紫杉醇、多西紫杉醇、阿霉素、蒽環(huán)類抗癌藥、喜樹堿及其10-羥基衍生物或7-乙基-10-羥基衍生物、鉬類藥物、Plitid印in、多肽、蛋白或核酸類藥物。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的一種側(cè)鏈帶有氨基的ABA型三嵌段可生物降解聚氨酯的用途，其特征在于，所述的具有式I ”結(jié)構(gòu)的側(cè)鏈帶有氨基的ABA型三嵌段可生物降解聚氨酯和具有式II ”結(jié)構(gòu)的側(cè)鏈帶有氨基的ABA型三嵌段可生物降解聚氨酯用于鍵合靶向分子，所述的靶向分子包括單糖、二糖或多糖、RGD、iRGD、葉酸、乳糖酸、細(xì)胞白介素、干擾素、腫瘤壞死因子、程序性死亡受體及配體、血管表皮生長因子、酪氨酸激酶、穿膜肽或轉(zhuǎn)鐵蛋白。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的一種側(cè)鏈帶有氨基的ABA型三嵌段可生物降解聚氨酯的用途，其特征在于，所述的具有式I ”結(jié)構(gòu)的側(cè)鏈帶有氨基的ABA型三嵌段可生物降解聚氨酯和具有式II ”結(jié)構(gòu)的側(cè)鏈帶有氨基的ABA型三嵌段可生物降解聚氨酯用于鍵合熒光分子，所述的熒光分子包括FITC、羅丹明B及其它帶有C00H、NH2, NCO或NCS基的熒光染料。
【文檔編號】C08G18/48GK103497306SQ201310478192
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月12日
【發(fā)明者】楊立新, 景遐斌, 謝志剛, 黃宇彬, 柳時, 王偉奇, 胡秀麗, 鄭勇輝 申請人:中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所