基于PDEAEMA的pH敏感五嵌段線性聚合物及膠束的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于生物醫(yī)藥用高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于roEAEMA的pH敏 感五嵌段線性聚合物及其制備方法和基于其得到的膠束系統(tǒng)與應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 癌癥（惡性腫瘤）是由于控制細(xì)胞生長增殖機(jī)制失常而引起的疾病，但是癌細(xì)胞 除了生長失控之外，還會局部入侵人體的正常組織，并且可以很輕松的轉(zhuǎn)移到其他部位。 根據(jù)最新的《世界癌癥報(bào)告》顯示，全球新增1400萬癌癥病例中，有307萬是中國人，占了 21. 8%，新增癌癥病例居全球之首。死亡人數(shù)比例更是占全球死亡人數(shù)的26. 9%?？梢娭?國對于癌癥的治療還是較為落后，因而對于癌癥治療的研究也尤顯重要。目前癌癥的治療 主要是手術(shù)治療、放射治療和化學(xué)藥物治療三種方法，其中化學(xué)藥物療法仍然是使用最多 的方法。但是化學(xué)藥物療法依然存在一些需要解決的問題，比如疏水藥物的利用率低、基因 藥物易于降解，藥物對正常組織細(xì)胞的毒副作用大等等問題。
[0003] 為了能解決上述問題，近些年來，新型智能響應(yīng)（pH響應(yīng)、溫度響應(yīng)、酶響應(yīng)）藥物 傳輸納米載體（聚合物納米粒、微脂囊、水凝膠、聚合物膠束）引起了人們的極大關(guān)注。這 些納米抗癌藥物載體通過改變抗癌藥物的生物分布，提高殺死癌細(xì)胞的效率和減小對人體 正常細(xì)胞的毒副作用。這些抗癌藥物載體還能夠延長藥物在血液中的循環(huán)時(shí)間，提高疏水 藥物在人體內(nèi)的溶解量，進(jìn)而減少了給藥的劑量，從而提高了藥物的利用率和降低了毒副 作用。
[0004] 理想的抗癌藥物載體會在正常的組織和血液中保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，基本不釋放出藥 物，而在腫瘤組織部位則能有效快速的定位釋放藥物。而且應(yīng)該具有制備方法簡單、較高的 載藥量、粒徑大小適宜，在體內(nèi)的降解性能優(yōu)良等性質(zhì)。
[0005] 嵌段聚合物是指將兩種或兩種以上性質(zhì)不同的聚合物鏈段連在一起制備而成的 一種特殊聚合物?？梢詫⒍喾N聚合物的性質(zhì)結(jié)合在一起，得到具有多種優(yōu)越性能的聚合物 材料。這些功能性聚合物材料可以根據(jù)其不同性質(zhì)而廣泛的應(yīng)用于生物醫(yī)藥、化工、建筑等 各個(gè)領(lǐng)域，無論是理論研究還是實(shí)際應(yīng)用都具有很大的意義。
[0006]pH響應(yīng)聚合物膠束主要是指聚合物膠束對周圍環(huán)境的pH值的變化較為敏感，膠 束的理化性質(zhì)會發(fā)生相應(yīng)的變化，是一種極具應(yīng)用前景的新型藥物輸送載體材料。但是這 種材料也依然面臨著一系列問題，比如膠束進(jìn)入血液之后被稀釋容易解體，膠束的粒徑過 大又易于被體內(nèi)網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)（RES)吞噬或被肝脾等組織吸收，膠束的粒徑分布較寬等 等。聚合物膠束的自組裝是一個(gè)熱力學(xué)穩(wěn)定過程，即只有在其濃度高于膠束的CMC值的時(shí) 候膠束結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定，當(dāng)期稀釋至濃度低于膠束的CMC以下容易解體，從而載藥膠束中的 藥物發(fā)生突釋，這樣就限制了聚合物膠束在人體內(nèi)的應(yīng)用。五嵌段聚合物通過自組裝形成 的聚合物膠束，由于具有較長的疏水嵌段，使得聚合物膠束具有較小的CMC值以維持膠束 的穩(wěn)定，同時(shí)具有更緊湊的疏水內(nèi)核使得膠束的粒徑不會太大而影響到它的應(yīng)用前景。
[0007] H)EAEMA中含有官能團(tuán)叔氨基，其pKb值為6. 9。叔氨基在酸性環(huán)境中容易捕獲 質(zhì)子而帶正電，表觀為親水基團(tuán)，膠束結(jié)構(gòu)變松散，包埋在膠束內(nèi)的藥物快速的釋放到環(huán) 境中；在中性或者堿性條件下，幾乎不發(fā)生質(zhì)子化作用，表觀為疏水基團(tuán)，保持膠束的緊 湊結(jié)構(gòu)，在提高膠束的藥物包載量的同時(shí)也能有效的阻止膠束內(nèi)的藥物釋放到環(huán)境中。 GU[Journal of Polymer Science:Part A:Polymer Chemistry, 47(2009) :3142_3153]利用 TOEAEMA的pH敏感性能，合成了兩嵌段聚合物PPEGMEA-g-PDEAEMA，在不同的pH值下，通過 自組裝制備膠束，并研究了 pH響應(yīng)自組裝行為，膠束的粒徑、膠束溶液的透光率都隨著pH 的變化發(fā)生明顯的變化。在堿性條件下膠束的粒徑會明顯增大，溶液的透光率顯著下降，而 且它的變化過程受到質(zhì)子化程度的影響。Yang[Acta Biomaterials, 9(2013) :7679_7690] 合成了 4/6均臂星型聚合物，其臂為三嵌段的PCL-b-PDEAEMA-b-PPEGMA，并用于制備兩 親性的納米膠束，用于包載疏水性的抗癌藥物阿霉素（D0X)，載藥膠束具有較低的臨界膠 束濃度和靈敏的pH敏感性能。在pH7. 4下藥物釋放緩慢，當(dāng)pH值下降到5. 0時(shí)，藥物的 釋放速率有了明顯的加快，且通過細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)證明了材料基本無毒。Determan[Polym er，46(2005) :6933-6946]采用ATRP的方法，以Pluronic F127為中心合成了各種嵌段長度 可控的五嵌段聚合物，反應(yīng)條件溫和，產(chǎn)率高，且聚合物表現(xiàn)出了較好的pH敏感和溫度敏 感性能。
[0008] 專利申請CN200910024899. X公布了一種采用ATRP方法合成嵌段聚合物 的方法，嵌段的長度易于調(diào)控，反應(yīng)的機(jī)理成熟，各種反應(yīng)條件溫和可行。專利申請 CN20131014153. 1和CN201310141556. 8均公布了包載疏水性抗癌藥物靶向聚合物膠束的 制備方法，由于腫瘤組織環(huán)境和正常組織環(huán)境pH值的差異，實(shí)現(xiàn)藥物的定點(diǎn)控制釋放。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)膠束易解體及易被截留的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的首要目的 在于提供一種基于roEAEMA的pH敏感五嵌段線性聚合物。該聚合物的結(jié)構(gòu)包含：親水嵌段 聚乙二醇，pH響應(yīng)嵌段甲基丙烯酸N，N-二乙氨基乙酯，疏水嵌段甲基丙烯酸甲酯，組合得 到pH敏感五嵌段線性聚合物。
[0010] 本發(fā)明另一目的在于提供一種上述基于roEAEMA的pH敏感五嵌段線性聚合物的 制備方法。該方法通過采用酰溴化反應(yīng)，以2-溴異丁酰溴為溴化試劑，與大分子聚乙二醇 進(jìn)行酰溴化反應(yīng)，制備大分子引發(fā)劑（Br-PEG-Br);再采用電子轉(zhuǎn)移活化再生原子轉(zhuǎn)移自 由基聚合法（ARGET ATRP)，以溴化聚乙二醇（Br-PEG-Br)為大分子引發(fā)劑，依次引發(fā)pH響 應(yīng)單體甲基丙烯酸N，N-二乙氨基乙酯（DEAEMA)及甲基丙烯酸甲酯（MMA)得到pH敏感五 嵌段線性聚合物（聚乙二醇-[b-聚甲基丙烯酸N，N-二乙氨基乙酯-b-聚甲基丙烯酸甲 酯] 2)。
[0011] 本發(fā)明再一目的在于提供上述基于TOEAEMA的pH敏感五嵌段線性聚合物在醫(yī)藥 領(lǐng)域中的應(yīng)用。
[0012] 本發(fā)明再一目的在于提供一種基于上述基于roEAEMA的pH敏感五嵌段線性聚合 物的膠束系統(tǒng)。采用透析法制備內(nèi)層為疏水嵌段，中間層為pH響應(yīng)嵌段，外殼為親水嵌段 的納米級聚合物膠束，實(shí)現(xiàn)對疏水性藥物的包載。在腫瘤組織弱酸性條件（pH 5~6)下，該 膠束系統(tǒng)的pH響應(yīng)基團(tuán)發(fā)生質(zhì)子化作用而表現(xiàn)為親水性，膠束發(fā)生解離，從而實(shí)現(xiàn)被包載 藥物的快速可控釋放。本發(fā)明的pH敏感五嵌段線性聚合物結(jié)構(gòu)的膠束可以在保持膠束穩(wěn) 定的前提下，提高藥物的包載量及pH響應(yīng)靈敏度，更有效的控制藥物釋放，提高治療效率， 減小副作用。
[0013] 本發(fā)明再一目的在于提供上述膠束系統(tǒng)在醫(yī)藥領(lǐng)域中的應(yīng)用。
[0014] 本發(fā)明的目的通過下述方案實(shí)現(xiàn)：
[0015] 一種基于roEAEMA的pH敏感五嵌段線性聚合物，具有下式所示結(jié)構(gòu)：
[0016]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于roEAEMA的pH敏感五嵌段線性聚合物，其特征在于具有下式所示結(jié)構(gòu)：
其中，X = 4fc>，y = J_y ~；3Y，z = _Lfc)~丄y。
2. -種根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Η)ΕΑΕΜΑ的pH敏感五嵌段線性聚合物的制備方法， 其特征在于包括以下具體步驟： (1) 制備大分子引發(fā)劑：將催化劑、聚乙二醇溶于溶劑中，再加入縛酸劑攪拌均勻，逐 滴加入溴化劑，室溫下反應(yīng)，得到大分子引發(fā)劑； (2) 制備pH敏感五嵌段線性聚合物：將步驟（1)制備得到的大分子引發(fā)劑、pH響應(yīng)單 體甲基丙烯酸N，N-二乙氨基乙酯、催化劑、配體1，1，4, 7, 10, 10-六甲基三乙烯四胺溶于溶 劑中，再加入還原劑，加熱反應(yīng)后，再加入單體甲基丙烯酸甲酯，恒溫反應(yīng)，得到PH敏感五 嵌段線性聚合物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于ToEAEMA的pH敏感五嵌段線性聚合物的制備方法，其特 征在于： 步驟（1)中反應(yīng)物的摩爾份數(shù)配方如下： 催化劑 1.54~1.74份 縛酸劑 6~8份 溴化劑 3~4份 聚乙二醇 1~2份； 步驟（2)中反應(yīng)物的摩爾份數(shù)配方如下： 催化劑 0.08~0.12份 甲基丙烯酸N，N-二乙氨基乙酯 20~40份 甲基丙烯酸甲酯 15~20份 1，1,4, 7, 10, 10-六甲基三乙烯四胺 0.8~1.2份 還原劑 0.8~1.2份 大分子引發(fā)劑 0.8~1.2份。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于ToEAEMA的pH敏感五嵌段線性聚合物的制備方法，其特 征在于：步驟（1)中所述的室溫反應(yīng)時(shí)間為12~36h ;步驟（2)中所述的加熱反應(yīng)的條件 為加熱至60~90°C，反應(yīng)5~IOh ;步驟（2)中所述的恒溫反應(yīng)的時(shí)間為5~10h。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于TOEAEMA的pH敏感五嵌段線性聚合物的制備方法，其特 征在于：步驟⑴中所述的催化劑為4-二甲氨基吡啶；步驟⑴中所述的縛酸劑為三乙胺； 步驟⑴中所述的溴化劑為2-溴異丁酰溴；步驟⑵中所述的催化劑為CuBr 2^驟⑵中 所述的還原劑為Sn (Oct) 2。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于TOEAEMA的pH敏感五嵌段線性聚合物在醫(yī)藥領(lǐng)域中的 應(yīng)用。
7. -種膠束系統(tǒng)，其特征在于基于權(quán)利要求1所述的基于TOEAEMA的pH敏感五嵌段線 性聚合物得到。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的膠束系統(tǒng)，其特征在于通過將權(quán)利要求1所述的基于 TOEAEMA的pH敏感五嵌段線性聚合物溶于溶劑中得到。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7~8任一項(xiàng)所述的膠束系統(tǒng)在醫(yī)藥領(lǐng)域中的應(yīng)用。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7~8任一項(xiàng)所述的膠束系統(tǒng)在疏水性藥物的包載中的應(yīng)用，其特征 在于具體包括以下步驟：將權(quán)利要求1所述的基于TOEAEMA的pH敏感五嵌段線性聚合物溶 于有機(jī)溶劑中得到膠束系統(tǒng)，將疏水性藥物溶于相同的有機(jī)溶劑中，再與上述膠束系統(tǒng)混 合，攪拌，透析，過濾，干燥，得到包載疏水性藥物膠束系統(tǒng)。
【專利摘要】本發(fā)明屬于生物醫(yī)藥用高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種基于PDEAEMA的pH敏感五嵌段線性聚合物及其制備方法和基于其得到的膠束系統(tǒng)與應(yīng)用。該聚合物具有下式所示結(jié)構(gòu)：其中，x＝45，y＝19～37，z＝15～19。本發(fā)明設(shè)計(jì)合成得到對稱性五嵌段線性聚合物結(jié)構(gòu)，可以顯著的提高聚合物的藥物包載量，通過中間層PDEAEMA能更好的調(diào)節(jié)自組裝膠束的pH響應(yīng)范圍，讓載藥膠束達(dá)到能在腫瘤環(huán)境下，快速響應(yīng)pH值的變化，能有效的控制藥物的釋放，避免藥物的突釋。本發(fā)明聚合物形成的膠束形成較厚的pH響應(yīng)中間層，提高包載能力的同時(shí)，提高藥物釋放性能，縮小藥物釋放后膠束的粒徑，有利于載體的排出，可廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥領(lǐng)域中。
【IPC分類】A61K9-107, A61K47-34, C08F293-00, C08F220-14, C08F220-34, C08G65-332
【公開號】CN104650307
【申請?zhí)枴緾N201510043778
【發(fā)明人】章莉娟, 陳 全, 張燦陽, 姚娜, 吳文勝
【申請人】華南理工大學(xué)
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2015年1月28日