CN101474411B - 一种两亲性超支化聚酯为载体的抗肿瘤前药及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种新型两亲性超支化聚酯为载体的抗肿瘤前药及制备方法。该新型可生物降解两亲性超支化聚酯是基于二羟甲基丙酸及羟基乙酸或者乳酸的齐聚物和聚乙二醇或聚乙二醇单甲醚而构筑的。所得超支化聚合物的外围官能团是羟基。通过与酸酐反应，转化为羧基。在缩合剂的存在下与抗肿瘤药物进行酯化反应，得到抗肿瘤药物的前药。羟基乙酸、乳酸的齐聚物或者他们的交替齐聚物的引入，很好地改善了药物载体材料的生物相容性，同时通过调节齐聚物的聚合度和他们的化学组成，来调控他们在体内的降解速度，实现对药物的释放速度的调控作用，具有很好的药物缓控释作用，避免了肿瘤药物暴释对正常细胞造成的毒副作用。该前药具有两亲性，因而可以制成水基制剂，大大改善了抗肿瘤药物的亲水性。

Description

一种两亲性超支化聚酯为载体的抗肿瘤前药及制备方法

技术领域：

本发明涉及的是一种新型两亲性超支化聚酯为载体的抗肿瘤前药及制备方法。

技术背景：

近年来，药物剂型的发展都与高分子密不可分。高分子材料在其中扮演两个重要的角色：充当药物的载体和赋予控制释放功能。它们的物理形态主要是微米颗粒、纳米囊泡或微球、凝胶。制备微米和纳米微球的基本技术是微胶囊技术，特别是其中的乳化技术和双乳液技术。这一方面，研究的报道非常多，但实际工业化和临床应用的品种不多，主要原因是生产效率很低，微球和微囊的质量控制困难，稳定性差，难免初期暴释现象。随着生物降解高分子研究的发展，特别是它们良好的生物相容性及可降解生物吸收性，使其在医用领域获得了广泛的应用。在药物输送系统方面，用生物可降解聚合物键接药物用于药物的可控传送，具有增强药物疗效，减少毒副反应的优点。本专利中通过把羟基乙酸、乳酸的齐聚物或者他们的交替齐聚物引入到新型两亲性超支化聚合物结构中，很好地改善了药物载体材料的生物相容性，同时通过调节齐聚物的聚合度和他们的化学组成，来调控他们在体内的降解速度，实现对药物的释放速度的调控作用，具有很好的药物缓控释作用，避免了肿瘤药物暴释对正常细胞造成的毒副作用。

超支化聚合物(Hyperbranched polymers)是一种高度支化、有三维网状结构的聚合物，具有粘度低、高溶解性、不易结晶、分子间不易缠绕、大量的末端官能团以及强的化学反应活性等特点。其在结构上虽不如传统的树枝状高分子(Dendritic)完美，但在制备过程中不需进行繁琐的分离和纯化，合成相对简单，便于工业化生产，产品成本较低，因而引起许多高分子学家的注意，成为高分子科学研究中最热门的课题之一。

树枝状高分子最早研究的应用领域是生物医学。Tomalia用了大量的篇幅论述了这类合成高分子在模拟生命科学中的意义。他将这类化合物的分子大小、拓扑结构、形状、表面化学和柔曲性称为“临界分子设计参数”，认为准确控制这些参数是各种生命过程的任何实体所具有的首要功能。小的点状分子被组装成更加“聪明”的生物高分子，通过控制“临界分子设计参数”就能达到。所以树枝状合成高分子在模拟生命科学中具有重要的意义。

树枝状高分子的特点在于其体积和形状可在多步重复合成时，加以专一性的控制，例如可设计合成出内部具有巨大的疏水洞穴，而表面却是亲水性质的树状聚合物。Dendrimers至少在两个方面作为潜在的药物输送载体而被应用：(1)药物分子能够被物理俘获在Dendrimers树枝状结构内部；(2)药物分子共价结合在Dendrimers表面或其他基团上，形成Dendrimer药物结合物。树枝状高分子与药物连接最简单而行之有效的方法就是直接将药物共价结合到树枝状大分子的外层。Dendrimers可以作为单分子微粒(unimoleular micelles)，使携带表面基团的药物或基因载体具有靶向性。

两亲性聚合物的一个分子中同时含有亲水基团和亲油基团，从而使其具有既亲油又亲水的特性。这种两亲性的聚合物在水溶液中可以通过自组装得到以疏水部分为核亲水部分为壳的核壳结构的纳米粒子。两亲性聚合物的疏水链段由于疏水相互作用聚集成纳米粒子的内核，亲水链段在外部形成纳米粒子的外壳。自组装型树枝状聚合物药物输送系统(self-assembling dendrimer drug delivery system)能选择性地聚集在肿瘤组织部位，Dendrimer s的这些特性使其正在成为一种新型的药物载体以及非病毒基因转移载体而引起人们的广泛关注，成为研究热点之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种一种新型两亲性超支化聚酯为载体的抗肿瘤前药及制备方法

本发明是以如下方式实现的：一种新型两亲性超支化聚酯为载体的抗肿瘤前药及制备方法：其特征在于两亲性超支化聚酯的亲水段为聚乙二醇或聚乙二醇单甲醚，分子量小于5000；亲油段为一种基于二羟甲基丙酸及羟基乙酸、乳酸的齐聚物或者他们的交替齐聚物而构筑的新型可生物降解超支化聚酯单元；抗肿瘤药物分子与两亲性超支化聚酯的亲油段以酯键或酰胺键链接；他们的结构通式如下：

或

所述的羟基酸、乳酸齐聚物或者他们的交替齐聚物的聚合度1≤m≤32。

所负载的的抗癌药物，包括紫杉醇，多烯紫杉醇，阿霉素和喜树碱及他们的衍生物

一种新型两亲性超支化聚酯为载体的抗肿瘤前药的制备方法，包括以下步骤：

1)首先基于基团保护与脱保护的方法合成羟基酸、乳酸齐聚物或者他们的交替齐聚物；

2)然后通过二羟甲基丙酸与上述的齐聚物，经过缩合反应构筑一种新型的带有一羧基两羟基的AB₂型单体；

3)将得到的新型AB₂型单体与聚乙二醇或聚乙二醇单甲醚进行缩合反应，得到末端为羟基的新型两亲性超支化大分子；

3)将上述的末端为羟基的两亲性超支化大分子与丁二酸酐、马来酸酐二羟基乙酸酐反应，得到端基为羧基的新型两亲性超支化大分子

4)在缩合剂和催化剂的存在下，将抗肿瘤药物与端基为羧基的新型两亲性超支化大分子反应，得到一种新型的抗肿瘤前药。

所述的一种新型两亲性超支化聚酯为载体的抗肿瘤前药在抗肿瘤中的应用。

本发明有如下的技术效果，本发明以羟基乙酸、乳酸、羟基乙酸与乳酸交替的齐聚物为链段，制备了一种两亲性超支化聚酯，所合成的超支化聚酯带有大量的端羟基，通过与酸酐反应，转化为羧基，然后与抗肿瘤药物发生化学键和，大大加强了载体的载药量。物用于药物的可控传送，具有增强药物疗效，减少毒副反应的优点。由于羟基乙酸、乳酸的齐聚物或者他们的交替齐聚物引入到新型两亲性超支化聚合物结构中，很好地改善了药物载体材料的生物相容性，同时通过调节齐聚物的聚合度和他们的化学组成，来调控他们在体内的降解速度，实现对药物的释放速度的调控作用，具有很好的药物缓控释作用，避免了肿瘤药物暴释对正常细胞造成的毒副作用。

发明使用聚乙二醇或者聚乙二醇单甲醚作为载体聚合物的另一个嵌段。它的高度亲水性使它成为胶束的外壳，由于人体免疫系统对聚乙二醇不敏感，这种在聚乙二醇保护下的药物可以在血液循环系统中滞留很长时间而不被免疫细胞吞噬，具有长期药效。当与聚乙二醇键合的脂肪族聚酯降解后，很容易通过肾脏排出体外，而不在体内积累。

本发明的新型可生物降解两亲性超支化聚酯是基于二羟甲基丙酸及羟基乙酸或者乳酸的齐聚物和聚乙二醇或聚乙二醇单甲醚而构筑的。所得超支化聚合物的外围官能团是羟基。通过与酸酐反应，转化为羧基。在缩合剂的存在下与抗肿瘤药物，如喜树碱或紫杉醇，进行酯化反应，得到抗肿瘤药物的前药。

附图说明

图1是本发明超支化聚合物核磁谱图

图2是本发明超支化聚合物键接抗癌药物喜树碱核磁谱图

图3是本发明超支化聚合物凝胶色谱图

图4是本发明超支化聚合物红外谱图

具体实施方式

下面通过实施例做对本发明给予进一步说明。

实施例1：

1)在500ml的单口烧瓶中加入9g羟基乙酸，400ml无水乙醚，室温搅拌直至羟基乙酸全部溶解，再加入催化剂，4.56ml叔丁基溴，避光室温反应24小时。过滤去掉反应体系中的沉淀，旋转蒸发除去无水乙醚，加入二氯甲烷冷冻析出未反应得羟基乙酸，用碳酸氢钠饱和水溶液萃取，2-羟基乙酸叔丁酯溶在二氯甲烷中，分离有机相和水相，旋转蒸发去掉二氯甲烷，得到产物1.0g，水相用盐酸调至酸性，再用二氯甲烷萃取，旋转蒸发去掉二氯甲烷，得到2-叔丁氧基乙酸1g。

2)在250ml单口烧瓶中加入叔丁基保护了羟基的羟基乙酸2g、100ml无水四氢呋喃，3.12g二环己基碳二亚胺，催化量4，4′-二甲氨基吡啶，冰浴反应5～6分钟，滴加1g二羟甲基丙酸的四氢呋喃溶液，室温反应24小时。旋转蒸发去掉四氢呋喃，加入二氯甲烷，冷冻析出二环己基脲，过滤脲盐，用饱和碳酸氢钠水溶液萃取，弃去有机相，水相用盐酸调成酸性，用二氯甲烷萃取，旋转蒸发去掉二氯甲烷，得到无色透明粘稠液体2-甲基-2-羧基丙二醇二叔丁氧基乙酸酯。

3)在100ml的单口烧瓶中加入1.11g2-甲基-2-羧基丙二醇二叔丁氧基乙酸酯，20ml无水二氯甲烷，0.63g二环己基碳二亚胺，催化量的4′4-二甲氨基吡啶，冰浴反应5～6分钟，滴加不同的叔丁基封端的羟基乙酸寡聚体二氯甲烷溶液，室温反应24小时。过滤除去脲盐，过柱分离。d将步骤f得到产物加入10ml三氟乙酸，0℃反应20小时，脱除所有的叔丁基保护基，得到一种带有一个羧基两个羟基的新型AB₂型单体。旋转蒸发除去三氟乙酸，用二氯甲烷溶解，用二次蒸馏水萃取，冷冻干燥，得到无色透明粘稠液体。

4)取2g上述透明液体，0.2g聚乙二醇单甲醚，催化量的对甲苯磺酸，80℃反应三小时，然后减压反应3小时除去反应过程中生成的水。反应结束后将产物溶于二氯甲烷，，用NaCO₃洗涤除去对甲苯磺酸。得到粘稠透明产物。

5)在100ml单口烧瓶中加入5g丁二酸酸酐，上述步骤得到的聚合物和催化剂，100ml四氢呋喃，回流反应72小时。反应结束后，过滤除去体系中的沉淀，旋转蒸发除去四氢呋喃，二氯甲烷溶解，用饱和的NaHCO₃溶液和水洗涤几次，用无水硫酸镁干燥。旋转蒸发去掉二氯甲烷，用无水乙醚沉淀，得到白色固体产物2g。其核磁结果见图1，分子量分布见图3，红外谱图见图4，说明聚合物已成功合成。

6)取超支化带羧基聚酯2g，喜树碱2.53g，150ml四氢呋喃，0.93g二环己基碳二亚胺，催化量的4′4-二甲氨基吡啶，室温反应24小时。反应结束后，过滤除掉脲盐，浓缩四氢呋喃。，缓慢滴加到无水乙醚中，静置，过滤得到载有喜树碱的可生物降解两亲性超支化聚酯。其核磁结果见图2，分子量分布见图3，说明聚合物前药已成功合成。

实施例2：

1)在500ml的单口烧瓶中加入11g乳酸，400ml无水乙醚，室温搅拌直至乳酸全部溶解，再加入催化剂，4.56ml叔丁基溴，避光室温反应24小时。过滤去掉沉淀，旋转蒸发除去无水乙醚，加入二氯甲烷冷冻析出未反应得乳酸，用碳酸氢钠饱和水溶液萃取，叔丁基保护乳酸羧基的产物溶在二氯甲烷中，分离有机相和水相，旋转蒸发去掉二氯甲烷，得到产物1.0g，水相用盐酸调至酸性，再用二氯甲烷萃取，旋转蒸发去掉二氯甲烷，得到叔丁基保护乳酸羟基的产物1g。

2)在250ml单口烧瓶中加入叔丁基保护了羟基的乳酸2g、100ml无水四氢呋喃，2.83g二环己基碳二亚胺，催化量4，4′-二甲氨基吡啶，冰浴反应5～6分钟，滴加0.92g二羟甲基丙酸的四氢呋喃溶液，室温反应24小时。旋转蒸发去掉四氢呋喃，加入二氯甲烷，冷冻析出二环己基脲，过滤脲盐，用饱和碳酸氢钠水溶液萃取，弃去有机相，水相用盐酸调成酸性，用二氯甲烷萃取，旋转蒸发去掉二氯甲烷，得到无色透明粘稠液体产物。c在100ml的单口烧瓶中加入1.5g上步反应的产物，20ml无水二氯甲烷，0.79g二环己基碳二亚胺，催化量的4′4-二甲氨基吡啶，冰浴反应5～6分钟，滴加不同的叔丁基封端的乳酸寡聚体二氯甲烷溶液，室温反应24小时。过滤除去脲盐，过柱分离。

其它步骤与实施例一相同。

实施例3：

取超支化带羧基聚酯7g，紫杉醇0.05g，150ml四氢呋喃，0.93g二环己基碳二亚胺，催化量的4′4-二甲氨基吡啶，室温反应24小时。反应结束后，过滤除掉脲盐，浓缩四氢呋喃。，缓慢滴加到无水乙醚中，静置，过滤得到载有紫杉醇的可生物降解两亲性超支化聚酯。

其它步骤与实施例一相同。

Claims (4)

1.一种两亲性超支化聚酯为载体的抗肿瘤前药，其特征在于两亲性超支化聚酯的亲水段为聚乙二醇或聚乙二醇单甲醚，分子量小于5000；亲油段为一种基于二羟甲基丙酸为支化结构，引入羟基乙酸齐聚物或乳酸齐聚物而构筑的可生物降解超支化聚酯单元；抗肿瘤药物分子与两亲性超支化聚酯的亲油段以酯键或酰胺键链接；他们的结构通式如下：

或

2.根据权力要求1所述一种两亲性超支化聚酯为载体的抗肿瘤前药，其特征在于所述的羟基乙酸齐聚物、乳酸齐聚物的聚合度1≤m≤32。

3.根据权利要求1所述一种两亲性超支化聚酯为载体的抗肿瘤前药，其特征在于所负载的抗肿瘤药物选自紫杉醇，多烯紫杉醇，阿霉素和喜树碱。

4.根据权利要求1所述的一种两亲性超支化聚酯为载体的抗肿瘤前药的制备方法，包括以下步骤：

1)首先基于基团保护与脱保护的方法合成羟基乙酸齐聚物或乳酸齐聚物；

2)然后通过二羟甲基丙酸与上述的齐聚物，经过缩合反应构筑一种带有一羧基两羟基的AB₂型单体；

3)将得到的AB₂型单体与聚乙二醇或聚乙二醇单甲醚进行缩合反应，得到末端为羟基的两亲性超支化大分子；

4)将上述的末端为羟基的两亲性超支化大分子与丁二酸酐反应，得到端基为羧基的两亲性超支化大分子；

5)在缩合剂和催化剂的存在下，将抗肿瘤药物与端基为羧基的两亲性超支化大分子反应，得到一种两亲性超支化聚酯为载体的抗肿瘤前药。

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