CN101631804A - 由疏水性氨基酸官能化的葡聚糖 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及被至少一个疏水性α－氨基酸残基官能化的葡聚糖，所述α－氨基酸通过连接臂或官能团接枝或连接到葡聚糖上。疏水性氨基酸残基是指氨基酸的胺基与连接臂所带的酸连接的产物，所述葡聚糖在中性pH下具有两亲性。在一种实施方式中，该疏水性氨基酸选自色氨酸衍生物，例如色氨酸、色氨醇、色氨酰胺、2－吲哚乙胺及它们的碱金属阳离子盐。本发明还涉及含有本发明所述的葡聚糖的药物组合物。

Description

由疏水性氨基酸官能化的葡聚糖
技术领域
本发明涉及基于葡聚糖的新型生物相容性聚合物。
这些聚合物可特别用于将活性成分(PA)施用于人或动物以实现治疗和/或预防的目的。
本发明涉及由至少一个疏水性α-氨基酸官能化的新型两亲葡聚糖衍生物。这些新型葡聚糖衍生物具有良好的生物相容性，并且它们的疏水性易于在不改变生物相容性的情况下进行调节。
背景技术
在这些两亲葡聚糖中，专利US6,646,120中所述的Biodex型羧甲基葡聚糖是由苄胺改性的。该疏水基团不属于α-氨基酸类。
Dellacherie等人也描述了由葡聚糖的羟基与环氧化合物(苯基缩水甘油醚，1，2-环氧辛烷或1，2-环氧十二烷)反应而制得的两亲葡聚糖(Durand，A等，Biomacromolecules 2006，7，958-964)(Durand，Alain等，ColloidPolym.Sci.2006，284，536-545)。所描述的这些两亲聚合物因而并未被氨基酸衍生物官能化。
Bauer等人在专利US5,750,678中描述了由C10至C14脂肪酸官能化的葡聚糖。所得的聚合物是两亲的，但是并未被疏水性氨基酸改性。
关于葡聚糖基官能高分子的最新综述(Heinze，Thomas等.Adv Polym Sci2006，205，199-291)并未提及被疏水氨基酸官能化的葡聚糖。
发明内容
本发明因而涉及被至少一个疏水性α-氨基酸残基(记为AA)官能化的葡聚糖，所述的α-氨基酸通过连接臂R和官能团F而接枝或连接到葡聚糖上。
·R为具有1至18个碳原子的链，任选地为支化和/或不饱和的，含有一个或多个杂原子如O、N和/或S，且具有至少一个酸官能团
·F为酯、硫酯、酰胺、碳酸酯、氨基甲酸酯、醚、硫醚或胺。
·AA为L或D型疏水性氨基酸残基，其为氨基酸的胺基与基团R所带的酸连接的产物。
疏水性氨基酸残基应理解为氨基酸的胺基与基团R所带的酸连接的产物，所述葡聚糖在中性pH下具有两亲性。
本发明所述的官能化葡聚糖可对应于如下通式：
Figure G2007800356669D00021
·R为具有1至18个碳原子的链，任选地为支化和/或不饱和的，含有一个或多个杂原子如O、N和/或S，并具有至少一个酸官能团
·F为酯、硫酯、酰胺、碳酸酯、氨基甲酸酯、醚、硫醚或胺，
·AA为L或D型疏水性氨基酸残基，其为氨基酸的胺基与基团R所带的酸连接的产物。
i表示每糖苷单元的F-R-[AA]n取代基的摩尔分数，介于0.1和2之间，
n表示被AA取代的R的摩尔分数，介于0.05和1之间。
当R未被AA取代时，基团R的酸为碱金属阳离子羧酸盐，优选如为Na、K的羧酸盐。
所述的葡聚糖在中性pH下具有两亲性。
在一种实施方式中，F是酯、碳酸酯、氨基甲酸酯或醚。
在一种实施方式中，本发明的多糖是式IV所示的羧甲基葡聚糖(DMC)
Figure G2007800356669D00022
或者相应的酸。
在一种实施方式中，本发明的多糖是式V所示的葡聚糖单丁二酸酯或丁二酸葡聚糖(DSA)：
Figure G2007800356669D00031
或相应的酸。
在一种实施方式中，本发明的多糖的特征在于基团R选自以下基团：
Figure G2007800356669D00032
或其碱金属阳离子盐。
在一种实施方式中，本发明的葡聚糖的特征在于疏水性氨基酸选自色氨酸衍生物，例如色氨酸、色氨醇、色氨酰胺、2-吲哚乙胺及它们的碱金属阳离子盐。
在一种实施方式中，本发明的葡聚糖的特征在于这些色氨酸衍生物选自式II所示的色氨酸酯：
Figure G2007800356669D00033
E是可以为如下的基团：
·C1至C8直链或支化烷基。
·C6至C20直链或支化烷基芳基或芳基烷基。
在一种实施方式中，本发明的葡聚糖是式VI所示的色氨酸乙酯改性的羧甲基葡聚糖：
Figure G2007800356669D00041
在一种实施方式中，本发明的葡聚糖是式VII所示的色氨酸乙酯改性的葡聚糖单丁二酸酯或丁二酸葡聚糖(DSA)：
在一种实施方式中，本发明的葡聚糖的特征在于疏水性氨基酸选自苯丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸及它们的醇衍生物、酰胺衍生物或脱羧衍生物。
在一种实施方式中，本发明的葡聚糖的特征在于苯丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸的衍生物选自式III所示的这些氨基酸的酯。
Figure G2007800356669D00043
其中E如前述定义。
该葡聚糖可具有10至10000的聚合度m。
在一种实施方式中，聚合度m为10至1000。
在另一实施方式中，聚合度m为10至500。
本发明的葡聚糖是通过将目标氨基酸的酯接枝到被基团R改性的葡聚糖上而获得的。
在一种实施方式中，将式II所示的酯接枝到式IV所示的葡聚糖(DMC)上，
Figure G2007800356669D00051
其中E为可以是如下的基团：
·C1至C8直链或支化烷基。
·C6至C20直链或支化烷基芳基或芳基烷基。
Figure G2007800356669D00052
在另一实施方式中，将前文定义的如式II所示的酯接枝到式V所示的葡聚糖(DSA)上。
本发明还涉及药物组合物，其含有如前所述的本发明葡聚糖和至少一种活性成分。
活性成分应理解为是指以具有生理活性的单一化学物质形式或组合形式存在的产品。所述活性成分可以是外源的，即通过本发明的组合物将其引入。其也可以是内源的，例如在伤口愈合的最初阶段从伤口中分泌出的生长因子，其通过本发明的组合物而被保留在所述的伤口上。
本发明还涉及一种如前所述的本发明的药物组合物，其特征在于其通过口服、鼻、阴道、口腔途径给药。
本发明还涉及一种如前所述的本发明的药物组合物，其特征在于其通过干燥和/或冻干获得。
本发明还涉及一种如前所述的本发明的药物组合物，其特征在于其可通过可植入生物材料的膜或“涂层”、支架、植入体形式施用。
本发明还涉及一种如前所述的本发明的药物组合物，其特征在于活性成分选自蛋白质、糖蛋白、肽和非肽类治疗性分子。
这些可能的药物组合物可为液体形式(悬浮于水或溶剂混合物中的纳米颗粒或微米颗粒)，也可为粉末、植入物或薄膜的形式。
在局部和整体释放的情况下，考虑的给药方式为经由静脉、皮下、皮内、肌肉、口服、鼻、阴道、眼、口腔等途径。
本发明还涉及本发明的官能化葡聚糖在制备如前所述的药物组合物中的用途。
具体实施方式
实施例1：合成被色氨酸乙酯改性的羧甲基葡聚糖
在DMF(180ml)中在N-甲基吗啉(4.7g)和氯代甲酸异丁酯(6.4g)存在下，使平均聚合度为250的羧甲基葡聚糖(10g)上的酸官能团(i＝1.0)活化。然后将在DMF(54ml)中被TEA(2.0g)中和的盐酸色氨酸乙酯(5.4g，Bachem)在4℃下经过45分钟接枝到所述经过活化的聚合物上。在对剩余的活化酸进行水解(94ml水)后，用水(720ml)稀释聚合物，通过加入氢氧化钠将pH调整至7。然后超滤纯化该聚合物。所得聚合物具有如下结构：
在D2O/NaOD中进行1H-NMR测试显示，被色氨酸乙酯改性的酸的摩尔分数为0.45(n＝0.45)。每糖苷单元的未改性和改性的酸的摩尔分数为1.0(i＝1.0)。
实施例2：合成被亮氨酸甲酯改性的羧甲基葡聚糖
在DMF(180ml)中在N-甲基吗啉(4.7g)和氯代甲酸异丁酯(6.4g)的存在下使平均聚合度为250的羧甲基葡聚糖(10g)上的酸官能团(i＝1.0)活化。然后将在DMF(54ml)中被TEA(2.0g)中和的盐酸亮氨酸甲酯(3.7g，Bachem)在4℃下经过45分钟接枝到所述经过活化的聚合物上。在对剩余的活化酸进行水解(94ml水)后，用水(720ml)稀释聚合物，通过加入氢氧化钠将pH调整至7。然后超滤纯化该聚合物。所得聚合物具有如下结构：
Figure G2007800356669D00081
在D2O/NaOD中进行1H-NMR测试显示，被亮氨酸甲酯改性的酸的摩尔分数为0.30(n＝0.30)。每糖苷单元的未改性和改性的酸的摩尔分数为1.0(i＝1.0)。
实施例3：合成被苯丙氨酸乙酯改性的羧甲基葡聚糖
在DMF(180ml)中在N-甲基吗啉(4.7g)和氯代甲酸异丁酯(6.4g)的存在下，使平均聚合度为250的羧甲基葡聚糖(10g)上的酸官能团(i＝1.0)活化。然后将在DMF(54ml)中被TEA(2.0g)中和的盐酸苯丙氨酸乙酯(4.6g，Bachem)在4℃下经过45分钟接枝到所述经过活化的聚合物上。在对剩余的活化酸进行水解(94ml水)后，用水(720ml)稀释聚合物，通过加入氢氧化钠将pH调整至7。然后超滤纯化该聚合物。所得聚合物具有如下结构：
Figure G2007800356669D00091
在D2O/NaOD中进行1H-NMR测试显示，被苯丙氨酸乙酯改性的酸的摩尔分数为0.45(n＝0.45)。每糖苷单元的未改性和改性的酸的摩尔分数为1.0(i＝1.0)。
实施例4：合成被色氨酸钠盐改性的羧甲基葡聚糖
将实施例1所得的聚合物溶解于水中(30mg/ml)，通过加入1N氢氧化钠调节pH至12.5。环境温度下搅拌过夜后，超滤纯化产物。
在D2O中进行1H-NMR测试显示，被色氨酸钠盐改性的酸的摩尔分数为0.45(n＝0.45)。每糖苷单元的未改性和改性的酸的摩尔分数为1.0(i＝1.0)。
实施例5：合成被色氨酸乙酯改性的丁二酸葡聚糖
将平均聚合度为250的葡聚糖D40(10g，Amersham Biosciences)在40℃下溶解于DMSO(25ml)中。向该溶液中加入丁二酸酐的DMF溶液(6.2g溶于25ml中)和用DMF稀释的N-甲基吗啉NMM(6.2g于25ml中)。反应1小时后，反应介质在水中(400ml)稀释，聚合物经超滤纯化。在D2O/NaOD中进行1H-NMR测试显示，每糖苷单元生成的丁二酸酯的摩尔分数为1.0(i＝1.0)。
将DSA水溶液(28mg/ml的溶液350g)在离子交换树脂上酸化(300ml湿树脂，Purolite，C100H)。将所得溶液冷冻，然后冻干。
将酸化的DSA(8g)于环境温度下溶于DMF(115ml)中。将该溶液冷却至0℃，加入氯代甲酸乙酯(3.3g)，然后加入NMM(3.1g)。然后将在DMF(37ml)中被TEA(1.4g)中和的盐酸色氨酸乙酯(3.7g，Bachem)在4℃下加入到反应介质中，搅拌该介质45分钟。在对剩余的活化酸进行水解后，用水(530ml)稀释聚合物，加入氢氧化钠将pH调整至7。然后超滤纯化该聚合物。所得聚合物具有如下结构：
Figure G2007800356669D00101
在D2O/NaOD中进行1H-NMR测试显示，被色氨酸乙酯改性的酸的摩尔分数为0.45(n＝0.45)。每糖苷单元的未改性和改性的酸的摩尔分数为1.0(i＝1.0)。
实施例6：合成被色氨酸乙酯改性的丁二酸葡聚糖
将平均聚合度为250的葡聚糖D40(20g，Amersham Biosciences)在40℃下溶于DMSO(50ml)中。向该溶液中加入丁二酸酐的DMF溶液(24.7g溶于50ml中)和被DMF稀释的N-甲基吗啉NMM(25.0g于50ml中)。反应3小时后，将反应介质在水中(800ml)稀释，超滤纯化该聚合物。在D2O/NaOD中进行1H-NMR测试显示，每糖苷单元生成的丁二酸酯的摩尔分数为1.8(i＝1.8)。
将DSA水溶液(29.5mg/ml的溶液720g)在离子交换树脂上酸化(300ml湿树脂，Purolite，C100H)。将所得溶液冷冻，然后冻干。
将经过酸化的DSA(22.3g)在环境温度下溶于DMF(542ml)中。将该溶液冷却至0℃，加入氯代甲酸乙酯(13.4g)，然后加入NMM(12.5g)。然后将在DMF(75ml)中被TEA(2.8g)中和的盐酸色氨酸乙酯(7.5g，Bachem)在4℃下加入到反应介质中，搅拌该介质45分钟。在将剩余的活化酸水解后，用水(530ml)稀释该聚合物，加入氢氧化钠调整pH至7。然后超滤纯化该聚合物。所得聚合物具有如下结构：
在D2O/NaOD中进行1H-NMR测试显示，被色氨酸乙酯改性的酸的摩尔分数为0.25(n＝0.25)。每糖苷单元的未改性和改性的酸的摩尔分数为1.8(i＝1.8)。

Claims (13)

1、官能化葡聚糖，其特征在于其对应如下通式：
式I
·R为具有1至18个碳原子的链，任选地为支化的和/或不饱和的，含有一个或多个杂原子如O、N和/或S，且具有至少一个酸官能团，
·F为酯、硫酯、酰胺、碳酸酯、氨基甲酸酯、醚、硫醚或胺，
·AA为L或D型疏水性氨基酸残基，其是氨基酸的胺基与基团R所带的酸的连接产物，
i表示每糖苷单元的取代基F-R-[AA]n的摩尔分数，其为0.1至2，
n表示被AA取代的R的摩尔分数，其为0.05至1，
当R未被AA取代时，基团R的酸为碱金属阳离子羧酸盐，优选为Na、K的羧酸盐，
所述葡聚糖在中性pH下为两亲性的。
2、根据权利要求1所述的葡聚糖，其特征在于所述基团F为酯、碳酸酯、氨基甲酸酯或醚。
3、根据前述任一权利要求所述的葡聚糖，其特征在于多糖是式IV所示的羧甲基葡聚糖(DMC)
式IV
或相应的酸。
4、根据前述任一权利要求所述的葡聚糖，其特征在于多糖是式V所示的葡聚糖单丁二酸酯或丁二酸葡聚糖(DSA)
Figure A2007800356660003C1
式V
或相应的酸。
5、根据前述任一权利要求所述的葡聚糖，其特征在于基团R选自如下基团：
Figure A2007800356660003C2
或其碱金属阳离子盐。
6、根据前述任一权利要求所述的葡聚糖，其特征在于疏水性氨基酸选自色氨酸衍生物，如色氨酸、色氨醇、色氨酰胺、2-吲哚乙胺及它们的碱金属阳离子盐。
7、根据权利要求6所述的葡聚糖，其特征在于该色氨酸衍生物选自如式II所示的色氨酸酯
Figure A2007800356660004C1
式II
E为可以是如下的基团：
·C1至C8直链或支化烷基，
·C6至C20直链或支化烷基芳基或芳基烷基。
8、根据前述任一权利要求所述的葡聚糖，其特征在于该葡聚糖是式VI所示的色氨酸乙酯改性的羧甲基葡聚糖
Figure A2007800356660004C2
式VI。
9、根据前述任一权利要求所述的葡聚糖，其特征在于该葡聚糖是式VII所示的被色氨酸乙酯改性的葡聚糖单丁二酸酯或丁二酸葡聚糖(DSA)：
Figure A2007800356660004C3
式VII。
10、根据权利要求1至5中任一项所述的葡聚糖，其特征在于疏水性氨基酸选自苯丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸及它们的醇衍生物、酰胺衍生物或脱羧衍生物。
11、根据权利要求10所述的葡聚糖，其特征在于苯丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸的衍生物选自式III的这些氨基酸的酯，
式III
E如前述定义。
12、根据前述任一权利要求所述的葡聚糖，其特征在于其聚合度为10至10000。
13、药物组合物，其特征在于其含有前述任一权利要求所述的葡聚糖以及至少一种活性成分。
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