CN101708335A - pH敏感树枝状聚合物药物载体 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种pH敏感树枝状聚合物，其结构为下面其中之一：(1)A-B-C，(2)

，(3)A-B-C-D，(4)

Description

pH敏感树枝状聚合物药物载体

技术领域

本发明涉及药用高分子材料和生物医药领域，特别涉及一种pH敏感树枝状聚合物及其作为药物载体的应用，该聚合物可以作为抗肿瘤药物、抗病毒药物、基因治疗药物的纳米载体。

背景技术

树枝状聚合物(Dendrimers)是一种人工合成的高分子，其发明距今只有20多年，但它的研究已渗透到各行业，其应用范围不断扩展，潜在应用价值令人瞩目。树枝状聚合物由重复单元构成，聚酰胺胺(PAMAM)最常见，其特点包括结构高度对称、完美的单分子纳米球、表面极高的官能团密度、大小形状可控、物理化学性质独特，另外它的毒性很小，没有免疫原性。这些性质线性高分子无法比拟。树枝状聚合物的独特结构和性能使其作为一种新型非生物载体，在药物传递、基因治疗和医疗诊断等方面有广阔应用前景。目前研究焦点已从合成各种树枝状聚合物逐渐转移到其特殊功能和应用上。

纳米技术在20世纪后期开始蓬勃兴起。目前世界纳米技术年产值500亿美元，预计2010年纳米技术将成为仅次于芯片制造的世界第二大产业，年产值将超过14400亿美元。纳米材料在医药领域，特别是作为靶向药物载体有着重要应用。

目前已发现200多种癌症。恶性肿瘤病理生理研究表明，绝大部分肿瘤由于快速生长需要，内部血管生长迅速不规则，血管结构有缺陷，内部淋巴系统清除慢，存在肿瘤渗透增强因子。这些因素使大分子和脂质颗粒易滞留在肿瘤内部，称为“增强渗透和滞留效应”(Enhanced Permeability andRetention，EPR)。而小分子药物对于肿瘤，以及大分子和脂质对正常组织，都没有此效应。生物大分子在肿瘤组织中的浓度比在正常组织器官大6倍以上。EPR已经成为开发抗癌药物及其药物载体的“金标准”。目前应用的大部分抗癌药物是小分子，对肿瘤选择性(靶向性)差，而在正常组织内有大量分布，造成严重副作用(如骨髓抑制、脱发、腹泻、强烈恶心等)，患者顺应性很差，甚至停止治疗或无法坚持治疗。因此靶向给药对癌症治疗有非常重要的意义。

纳米粒子(包括脂质体、纳米粒、微乳等)进入血液循环后，易被血液成分(如蛋白、补体)“调理化”，然后被单核巨噬细胞系统(MPS)识别并吞噬，即对MPS有天然靶向性。如果在纳米粒子表面连接亲水性长链，可基本避免调理化，产生血液“长循环”，就有可能靶向非MPS部位。同时由于EPR效应，长循环的纳米粒子进入肿瘤组织机率增加。因此纳米材料较早就被研究作为抗癌药物靶向载体。

目前化疗是恶性肿瘤治疗中除手术、放疗以外最重要的手段，然而许多肿瘤常规化疗效果差，甚至失败。近年来研究表明肿瘤多药耐药性(multidrugresistance，MDR)已成为肿瘤成功化疗的重要障碍之一。因此克服MDR就成为肿瘤成功化疗的当务之急。许多研究已经发现，纳米载药系统可对抗MDR，甚至逆转MDR。

发明内容

本发明一种pH敏感树枝状聚合物药物载体，其结构特征选自下面之一：(1)A-B-C，

(3)A-B-C-D，其中A是树枝状聚合物，B是pH敏感聚合物，C是亲水性聚合物，D是靶向分子。

本发明中的pH敏感树枝状聚合物药物载体，粒径范围为5纳米～1000纳米，优选的是10纳米～500纳米，更优选的是20纳米～300纳米。

本发明中的pH敏感树枝状聚合物药物载体，其中树枝状聚合物选自聚酰胺胺(PAMAM)、聚乙烯亚胺(PEI)、聚丙烯亚胺(PPI)、聚赖氨酸、聚柠檬酸，优选自聚酰胺胺(PAMAM)、聚乙烯亚胺、聚丙烯亚胺，更优选自聚酰胺胺(PAMAM)。

本发明中的pH敏感树枝状聚合物药物载体，其中pH敏感聚合物选自氨基丙烯酸酯聚合物、β氨基酸聚合物、聚组氨酸，优选的是氨基丙烯酸酯聚合物。

本发明中的pH敏感树枝状聚合物药物载体，其中亲水性聚合物选自聚乙二醇、聚氧乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮，优选自聚乙二醇。聚乙二醇的分子量范围在750～4000，优选范围是1000～2500。

本发明中的pH敏感树枝状聚合物药物载体，其中靶向分子选自各种细胞靶向的分子，优选的是肿瘤细胞靶向分子。靶向分子选自乙酰氨基半乳糖、半乳糖、乳糖、表皮生长因子、低密度脂蛋白、转铁蛋白、叶酸，优选自叶酸、半乳糖。

本发明中的pH敏感树枝状聚合物药物载体，装载药物并无限制，只要能增溶或包裹在聚合物内部即可。具体地，装载药物选自水溶性药物或脂溶性药物。各种药理学活性的药物都可以被包裹，优选自抗肿瘤药物、抗病毒药物、基因治疗药物，更优选的是抗肿瘤药物。抗肿瘤药物选自氮芥、氮甲、甘磷酰芥、卡莫司汀、洛莫司汀、司莫司汀、苯丁酸氮芥、六甲蜜胺、多潘、甲氨蝶呤、氟尿嘧啶、替加氟、阿糖胞苷、吉西他滨、卡培他滨、羟基脲、阿霉素、放线菌素D、丝裂霉素、长春瑞滨、替尼泊苷、羟喜树碱、紫杉醇、多西他赛、他莫昔芬、氨鲁米特、来曲唑、甲羟孕酮、甲地孕酮、顺铂、卡铂、奥沙利铂，优选自氮甲、甘磷酰芥、卡莫司汀、洛莫司汀、司莫司汀、苯丁酸氮芥、甲氨蝶呤、氟尿嘧啶、替加氟、阿糖胞苷、吉西他滨、卡培他滨、羟基脲、阿霉素、紫杉醇、多西他赛、他莫昔芬、顺铂、卡铂，更优选自卡莫司汀、洛莫司汀、司莫司汀、甲氨蝶呤、氟尿嘧啶、卡培他滨、阿霉素、紫杉醇、多西他赛、他莫昔芬，进一步选自阿霉素、紫杉醇、多西他赛。

装载药物的pH敏感树枝状聚合物药物载体的制备方法可参考许多纳米药物载体的制备。具体地，当装载脂溶性药物时，将pH敏感树枝状聚合物与脂溶性药物共同溶解于有机溶剂，如甲醇、乙醇、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜，加入适量水或水溶液，搅拌，透析或凝胶柱除去有机溶剂和未包裹药物后即得装载药物的pH敏感树枝状聚合物药物载体。当装载水溶性药物时，将pH敏感树枝状聚合物与脂溶性药物共同溶解于水或水溶液，搅拌，调节溶液pH，使pH敏感树枝状聚合物中的pH敏感聚合物迅速成为疏水性，透析或凝胶柱除去未包裹药物后即得装载药物的pH敏感树枝状聚合物药物载体。

本发明设计的pH敏感树枝状聚合物药物载体具有载药量大，药物在体外和体内循环时不渗漏，肿瘤靶向性强，当达到肿瘤部位后，由于肿瘤部位的弱酸性，药物将迅速释放到肿瘤组织内。以A-B-C-D型树枝状聚合物为例。将pH敏感聚合物(如叔胺基丙烯酸聚合物)一端与树枝状聚合物表面连接，另一端与亲水性长链(如PEG)连接，其末端再与肿瘤靶向介体(如叶酸)连接。此pH敏感树枝状聚合物在弱酸性(pH≤6.5，肿瘤细胞外组织液pH6.5、内涵体pH5.5～6.0、溶酶体pH4.5～5.0)下由于pH敏感聚合物溶于水，使树枝状聚合物的内部与外界水溶液相通；而在中性或弱碱性(pH≥7.0)下由于pH敏感聚合物卷曲，其内部与外界水溶液隔离(图1)。

本发明中pH敏感树枝状聚合物药物载体的特点包括：(1)真正纳米级(＜100nm)，非常均一稳定；(2)多靶向技术(克服单靶向不足)，包括长循环纳米粒子的天然靶向，pH敏感的物理化学靶向，受体介导的主动靶向，各种靶向层层递进，从整体靶向到组织靶向，再到细胞靶向，充分获得肿瘤靶向性；(3)载药量大、稳定性好，减少了治疗成本和由于游离药物释放产生的副作用；(4)在肿瘤组织内迅速释放药物，获得局部高浓度，快速杀灭癌细胞，不易产生耐药性；(5)高度肿瘤靶向性使其在正常组织分布很少，副作用很小；即使少量到达非肿瘤部位，由于pH不敏感，药物几乎不释放或释放速率很小，副作用很小。

具体实施方式

实施例1.pH敏感树枝状聚合物药物载体的制备

PAMAM和丙烯酸反应，mol比1∶64。溶剂DCM，催化剂DCC，DMAP室温反应48h，得到产物1。过滤，透析并冻干。叶酸和PEG，mol比1∶1溶剂DCM，催化剂DCC，DMAP，室温反应24小时，得到FA-PEG。FA-PEG和丙烯酸，mol比1∶1，溶剂DCM，催化剂DCC，DMAP，室温反应48h。得到产物2。过滤，透析之后冻干即得。产物1，产物2，单体DEA，催化剂CuBr，Bpy，进行聚合反应。溶剂选择甲醇和水的混合溶剂，密闭状态下，通N2，除O2，N2保护下50℃反应8h，即得最终产物PAMAM-MA-PDEA-MAPEG-FA。反应终产物最终透析处理，冷冻干燥即得。

上述聚合物与紫杉醇共同乙醇中，缓慢加入水，搅拌2小时，凝胶柱过滤得到载药的pH敏感树枝状聚合物药物载体。其电镜照片见附图2。

图1.pH敏感树枝状聚合物药物载体包裹药物和释药机理

图2.载紫杉醇的pH敏感树枝状聚合物药物载体电镜照片

Claims (10)

1.一种pH敏感树枝状聚合物药物载体，其结构特征选自下面之一：

其中A是树枝状聚合物，B是pH敏感聚合物，C是亲水性聚合物，D是靶向分子。

2.如权利要求1的pH敏感树枝状聚合物药物载体，粒径范围为5纳米～1000纳米。

3.如权利要求1的pH敏感树枝状聚合物药物载体，其中树枝状聚合物选自聚酰胺胺、聚乙烯亚胺、聚丙烯亚胺、聚赖氨酸、聚柠檬酸。

4.如权利要求1的pH敏感树枝状聚合物药物载体，其中pH敏感聚合物选自氨基丙烯酸酯聚合物、β氨基酸聚合物、聚组氨酸。

5.如权利要求1的pH敏感树枝状聚合物药物载体，其中亲水性聚合物选自聚乙二醇、聚氧乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮。

6.如权利要求1的pH敏感树枝状聚合物药物载体，其中靶向分子是肿瘤细胞靶向分子。

7.如权利要求1的pH敏感树枝状聚合物药物载体，其中靶向分子选自乙酰氨基半乳糖、半乳糖、乳糖、表皮生长因子、低密度脂蛋白、转铁蛋白、叶酸。

8.如权利要求1的pH敏感树枝状聚合物药物载体，装载药物选自水溶性药物或脂溶性药物。

9.如权利要求1的pH敏感树枝状聚合物药物载体，装载药物为抗肿瘤药物。

10.如权利要求9的pH敏感树枝状聚合物药物载体，装载药物选自氮芥、氮甲、甘磷酰芥、卡莫司汀、洛莫司汀、司莫司汀、苯丁酸氮芥、六甲蜜胺、多潘、甲氨蝶呤、氟尿嘧啶、替加氟、阿糖胞苷、吉西他滨、卡培他滨、羟基脲、阿霉素、放线菌素D、丝裂霉素、长春瑞滨、替尼泊苷、羟喜树碱、紫杉醇、多西他赛、他莫昔芬、氨鲁米特、来曲唑、甲羟孕酮、甲地孕酮、顺铂、卡铂、奥沙利铂。

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