附图说明
从与附图结合的下列详细描述中,会更加清楚所公开的示例实施方案的上述方面和其它方面、特征以及优点,在所述附图中:
图1表示制备例1中得到的二嵌段共聚物mPEG-PLA的1H-NMR谱;并且
图2表示根据实施例1纯化的二嵌段共聚物mPEG-PLA的1H-NMR谱。
发明实施方式
在下文中参考附图对该附图所示的示例实施方案进行更充分的说明。然而,本发明可能以许多不同的方式实施,并且不应被解释为限于本文充分阐述的示例实施方案。相反地,提供这些示例实施方案使得本发明充分而完整,并且会向本领域技术人员充分地传达本发明的范围。在本说明书中,可能省略公知的特征和技术的细节,以避免对实施方案的不必要的费解。
本文使用的术语仅仅是为了说明具体的实施方案,而并非意图限制本发明。除非另有清楚的指明,如本文所用的单数形式“a”、“an”和“the”也意图包括复数形式。进一步地,术语a、an等的用法不表示所提及项目的数量,而是表示存在至少一种所提及的项目。应进一步理解,当用于本发明书中时,术语“包含”或“包括”指明存在规定的特征、区域、整数、步骤、操作、要素和/或组分,但不排除存在或添加一种或多种其它的特征、区域、整数、步骤、操作、要素、组分和/或其组合。
除非另有定义,所有本文使用的术语(包括技术术语和科学术语)与本领域技术人员的通常理解具有相同含义。应当进一步理解,除非在本文中特别定义,诸如那些在常用词典中所定义的术语应被解释为具有符合其在相关领域和本发明上下文中的含义,而不应以理想化的或过于形式化的意义进行解释。
一方面,提供了包含聚(α-羟酸)疏水聚合物嵌段的高纯两亲嵌段共聚物。另一方面,提供了制备上述两亲嵌段共聚物的方法。
在一实施方案中,制备包含聚(α-羟酸)疏水聚合物嵌段的高纯两亲嵌段共聚物的方法包括:
-将包含聚(α-羟酸)疏水聚合物嵌段的两亲嵌段共聚物溶解在可与水混溶的有机溶剂中;
-将所得的聚合物溶液与水或含有碱金属盐的水溶液混合;
-通过盐析将所得的溶液分离成有机溶剂层和水层;并且
-收集该有机溶剂层,并从中除去有机溶剂以回收聚合物。
在另一实施方案中,该包含聚(α-羟酸)疏水聚合物嵌段的高纯两亲嵌段共聚物的α-羟酸内酯单体的含量是基于该共聚物总重量的1.0wt%或1.0wt%以下,并且其有机金属催化剂金属的含量是基于该共聚物总重量的50ppm或50ppm以下。更具体地,该包含聚(α-羟酸)疏水聚合物嵌段的高纯两亲嵌段共聚物的α-羟酸内酯单体的含量是基于该共聚物总重量的0.5wt%或0.5wt%以下,并且其有机金属催化剂金属的含量是基于该共聚物总重量的20ppm或20ppm以下。根据一实施方案,提供了包含聚丙交酯聚合物嵌段的高纯两亲嵌段共聚物,该共聚物的丙交酯的含量是基于该共聚物总重量的1.0wt%或1.0wt%以下,并且其有机金属催化剂金属的含量是基于该共聚物总重量的50ppm或50ppm以下。
在下文中更详细地描述了包含聚(α-羟酸)疏水聚合物嵌段的高纯两亲嵌段共聚物及其制备。
根据一实施方案,提供了制备包含聚(α-羟酸)疏水聚合物嵌段的高纯两亲嵌段共聚物的方法。该方法包括使单体水解以提高该单体对水溶液的溶解度,并采用使用盐化合物的盐析技术进行液/液相分离。
更具体地,根据一实施方案的方法包括:
-将包含聚(α-羟酸)疏水聚合物嵌段的两亲嵌段共聚物溶解在可与水混溶的有机溶剂中;
-将所得的聚合物溶液与水或含有碱金属盐的水溶液混合;
-通过盐析将所得的溶液分离成有机溶剂层和水层;并且
-收集该有机溶剂层,并从中除去有机溶剂以回收聚合物。
由根据一实施方案的方法得到的两亲嵌段共聚物包括由亲水嵌段(A)和疏水嵌段(B)组成的A-B型二嵌段共聚物或B-A-B型三嵌段共聚物。该两亲嵌段共聚物的亲水嵌段的含量是20wt%-95wt%,更具体地是40wt%-95wt%,并且其疏水嵌段的含量是5wt%-80wt%,更具体地是5wt%-60wt%。该两亲嵌段共聚物的数均分子量可以为1,000道尔顿至50,000道尔顿,更具体地为1,500道尔顿至20,000道尔顿。
该亲水聚合物嵌段包括生物相容的聚合物如聚乙二醇或其衍生物、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇或聚丙烯酰胺。更具体地,该亲水聚合物嵌段包括聚乙二醇或单甲氧基聚乙二醇。该亲水嵌段的数均分子量可以是200道尔顿至20,000道尔顿,特别是200道尔顿至10,000道尔顿。
该疏水聚合物嵌段包括生物可降解聚合物,如源自α-羟酸的单体的聚合物。该疏水聚合物嵌段可以包括选自聚丙交酯、聚乙醇酸交酯、聚扁桃酸(poly(mandelic acid))、聚己酸内酯或聚(二氧六环-2-酮)、其共聚物、聚氨基酸、聚原酸酯、聚酐和聚碳酸酯的至少一种聚合物。更具体地,该疏水聚合物嵌段包括聚丙交酯、聚乙醇酸交酯、聚己酸内酯或聚(二氧六环-2-酮)。
该包含聚(α-羟酸)疏水聚合物嵌段的两亲嵌段共聚物可以由下式1表示:
[式1]
HO-[R1]l-[R2]m-[R3]n-R4
其中
R1是-CHZ-C(=O)-O-;
R2是-CHY-C(=O)-O-、-CH2CH2CH2CH2CH2-C(=O)-O-、或-CH2CH2OCH2-C(=O)-O-;
R3是-CH2CH2O-、-CH(OH)-CH2-、-CH(C(=O)-NH2)-CH2-或
R4是-CH3或-C(=O)-[R1]l-[R2]m-CHZ-OH;
Z和Y的每一个是-H、-CH3、-C6H5或C6H5-CH2-;
l和m的每一个是0-300的整数,其条件是l和m不同时为0;并且
n是4-1,100的整数。
首先,在根据一示例实施方案的方法中,将包含聚(α-羟酸)疏水聚合物嵌段的两亲嵌段共聚物溶解在可与水混溶的有机溶剂中。该可与水混溶的溶剂是能够溶解该两亲嵌段共聚物的溶剂,并且其沸点为100℃或100℃以下。该可与水混溶的溶剂的具体实例包括丙酮或乙腈。该有机溶剂的用量可以为相当于该两亲嵌段共聚物重量的0.5-5倍,更具体为0.5-2倍。
接下来,逐渐加入水或含有碱金属盐的水溶液,并且与含有溶解于其中的聚合物的有机溶剂混合。通过这样,低分子量的聚丙交酯衍生物和内酯单体被水解,然后用碱金属盐中和,由此形成盐化合物。相反地,因为包含在该两亲嵌段共聚物中的聚(α-羟酸)具有端羟基,所以其不与碱金属盐反应。可以使用的含有碱金属盐的水溶液的具体实例包括碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸氢钾、碳酸钾或碳酸锂的水溶液。更具体地,该含有碱金属盐的水溶液可以是碳酸氢钠水溶液。该水溶液的浓度可以是0.05g/mL至0.2g/mL,更具体地是0.1g/mL。水或含有碱金属盐的水溶液的添加量可以取决于未反应单体的含量和有机溶剂的量。具体地,水或碱金属水溶液的添加量可以是相当于该有机溶剂体积的0.5-5倍,特别是0.5-2倍。在此,可以将所得的混合溶液在25-100℃下加热10分钟至24小时,更具体地,在60-80℃下加热2至6小时以进行反应。如果将该混合溶液加热到高于上述范围的温度,则所得的两亲嵌段共聚物可能在其疏水嵌段的部位水解,导致该共聚物的分子量降低。
然后,因为通过上述操作形成的盐化合物对水溶液具有高的溶解度,因此通过向其中加入另一种盐化合物将该混合溶液分离成为可与水混溶的有机溶剂层和水层。可以在本文中使用的盐化合物的具体实例包括氯化钠或氯化钾。所述盐化合物的添加量可以是基于该两亲嵌段共聚物的总重量的0.1-50wt%,更具体地是0.1-20wt%。因此,该有机溶剂层包含溶解于其中的纯化两亲嵌段共聚物,而该水层包含盐化合物、碱金属盐、经中和的单体的金属盐和有机金属催化剂。
最后,收集上述分离的有机溶剂层,并从中除去有机溶剂以回收纯化的聚合物。可以通过已知的分馏工艺或(溶剂/非溶剂)沉淀工艺除去有机溶剂。更具体地,可以在例如60-80℃的温度下使用分馏以除去有机溶剂。
根据另一示例实施方案,为了除去存在于最终形成的聚合物中的少量盐化合物和碱金属盐,本方法进一步包括:
-将除去有机溶剂之后回收的聚合物溶解在无水有机溶剂中,然后过滤以得到含有该聚合物的溶液;并且
-从含有该聚合物的溶液中除去有机溶剂。
具体地,向该聚合物中加入无水有机溶剂使得该两亲嵌段共聚物溶解在有机溶剂中,并且引起存在于聚合物中的少量盐化合物和碱金属盐的沉淀。因此,可以通过过滤除去沉淀的盐化合物和碱金属盐。可以没有特别限制地使用任何无水有机溶剂,只要该无水有机溶剂能够溶解该纯化的聚合物。该无水有机溶剂的具体实例包括具有低沸点的低毒溶剂,如丙酮和乙腈。
在如上所述除去了盐化合物和碱金属盐后,最后从含有纯化的聚合物的有机溶液中除去有机溶剂。在本文中,可以通过已知的分馏工艺或(溶剂/非溶剂)沉淀工艺除去有机溶剂。更具体地,可以在例如60-80℃的温度下使用分馏以除去有机溶剂。
根据一示例实施方案的两亲嵌段共聚物包括由亲水嵌段(A)和疏水嵌段(B)组成的A-B型二嵌段共聚物或B-A-B型三嵌段共聚物。该两亲嵌段共聚物的亲水嵌段的含量是20wt%-95wt%,更具体地是40wt%-95wt%,而疏水嵌段的含量是5wt%-80wt%,更具体地是5wt%-60wt%。该两亲嵌段共聚物的数均分子量可以为1,000道尔顿至50,000道尔顿,更具体地为1,500道尔顿至20,000道尔顿。
该亲水聚合物嵌段包括生物相容的聚合物,如聚乙二醇或其衍生物、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇或聚丙烯酰胺。更具体地,该亲水聚合物嵌段包括聚乙二醇或单甲氧基聚乙二醇。该亲水嵌段的数均分子量可以为200道尔顿至20,000道尔顿,特别是200道尔顿至10,000道尔顿。
该疏水聚合物嵌段包括生物可降解聚合物,如源自α-羟酸的单体的聚合物。该疏水聚合物嵌段可包括选自聚丙交酯、聚乙醇酸交酯、聚扁桃酸、聚己酸内酯或聚(二氧六环-2-酮)、其共聚物、聚氨基酸、聚原酸酯、聚酐和聚碳酸酯的至少一种聚合物。更具体地,该疏水聚合物嵌段包括聚丙交酯、聚乙醇酸交酯、聚己酸内酯或聚(二氧六环-2-酮)。
可以通过已知的开环聚合工艺,使用作为引发剂的含羟基亲水聚合物以及α-羟酸内酯单体合成包含聚(α-羟酸)疏水聚合物嵌段的两亲嵌段共聚物。例如,可以使用含羟基的亲水聚乙二醇或单甲氧基聚乙二醇作为引发剂进行L-丙交酯或D,L-丙交酯的开环聚合。取决于存在于作为引发剂的亲水嵌段中的羟基数,可以得到二嵌段或三嵌段共聚物。在开环聚合时,可以使用有机金属催化剂如氧化亚锡、氧化铅、辛酸亚锡或辛酸锑。当制备医用聚合物时,因为辛酸亚锡具有生物相容性,因此其可以用作有机金属催化剂。
然而,从以上聚合工艺中得到的两亲嵌段共聚物仍然含有未反应的α-羟酸内酯单体化合物如丙交酯、该内酯单体的分解产物、低分子量α-羟酸低聚物和有机金属催化剂。
该内酯单体、其分解产物和低分子量的α-羟酸低聚物容易在体内和在水溶液中分解,导致pH降低。这加速所得聚合物的分解或不利地影响包含在该聚合物中的药物的稳定性,由此导致杂质产生。另外,包含在所得聚合物中的有机金属催化剂作为杂质加速疏水嵌段的水解并引起分子量的降低,导致pH降低。这样的由有机金属催化剂杂质引起的加速水解抑制在配制组合物中用作药物载体的疏水嵌段的持续药物释放,导致不希望的快速药物释放和药物释放速率控制失败。因此,当将本文公开的两亲嵌段共聚物用于药物载体时,为了控制药物释放速率并防止杂质的产生,需要对与该两亲嵌段共聚物共同存在的单体、低聚物和有机金属催化剂的量加以控制。
在本文中,提供了包含聚(α-羟酸)疏水聚合物嵌段的高纯两亲嵌段共聚物,该共聚物的α-羟酸内酯单体的含量为基于该共聚物总重量的1.0wt%或1.0wt%以下,并且其有机金属催化剂金属的含量是基于该共聚物总重量的50ppm或50ppm以下。更具体地,该包含聚(α-羟酸)疏水聚合物嵌段的高纯两亲嵌段共聚物的α-羟酸内酯单体的含量为基于该共聚物总重量的0.5wt%或0.5wt%以下,并且其有机金属催化剂金属的含量是基于该共聚物总重量的20ppm或20ppm以下。根据一示例实施方案,提供了包含聚丙交酯聚合物嵌段的高纯两亲嵌段共聚物,该共聚物的丙交酯的含量是基于该共聚物总重量的1.0wt%或1.0wt%以下,并且其有机金属催化剂金属的含量是基于该共聚物总重量的50ppm或50ppm以下。含量高于1.0wt%的内酯单体加速聚合物的分解并不利地影响包含在该聚合物中的药物的稳定性,由此引起杂质产生。此外,含量高于50ppm的有机金属催化剂加速疏水嵌段的水解并引起pH降低,这导致药物的持续及控制释放失败。
根据一实施方案,包含聚(α-羟酸)疏水聚合物嵌段的两亲嵌段共聚物由上式1表示。
进一步地,公开了包含该包含聚(α-羟酸)疏水聚合物嵌段的高纯两亲嵌段共聚物的微球、聚合物胶束等药物组合物。
现在将描述实施例。下列实施例仅仅是用于说明的目的,而并非意图限制本发明的范围。
制备例1.含有单甲氧基聚乙二醇和D,L-丙交酯的mPEG-PLA二嵌段
共聚物的合成
首先,将100g单甲氧基聚乙二醇(mPEG:数均分子量2,000)引入配有搅拌器的250mL圆底烧瓶中,并在120℃及真空下搅拌2小时的同时使其脱水。接下来,将溶解在200μL甲苯中的0.1g辛酸亚锡(Sn(Oct)2)进一步加入该反应烧瓶中,并通过蒸馏除去甲苯,同时在真空下将该反应混合物搅拌1小时。
然后,在氮气气氛中及搅拌下向其中加入100g D,L-丙交酯并使其溶解在其中。在完成D,L-丙交酯的溶解之后,密封该反应器,以在120℃下反应20小时。反应完成后,得到193g二嵌段共聚物mPEG-PLA粗品(数均分子量:3,725道尔顿)。最后,通过1H-NMR分析该产物,并且通过计算基于-OCH3(即单甲氧基聚乙二醇的端基)的强度来测定该二嵌段共聚物的分子量。图1显示了所得两亲共聚物的1H-NMR谱。在1.5ppm和5ppm识别丙交酯单体。
比较例1.通过升华工艺纯化mPEG-PLA二嵌段共聚物
首先,将50g制备例1中得到mPEG-PLA引入烧瓶,并在120℃下溶解。在用磁棒搅拌该聚合物的同时,使该反应烧瓶与真空泵连接,以在1torr或1torr以下通过升华除去丙交酯。在升华之后,丙交酯沉淀在烧瓶表面,除去该沉淀以得到46g熔融状态的纯化mPEG-PLA。然后,测量丙交酯的含量和Sn(催化剂)的含量。结果显示在下表1中。
比较例2.通过溶剂/非溶剂纯化工艺纯化mPEG-PLA二嵌段共聚物
首先,将50g制备例1中得到的mPEG-PLA溶解在100mL二氯甲烷中,并且在搅拌下逐渐将该溶液加入1L乙醚中,以引起该聚合物以颗粒形式沉淀。过滤沉淀之后得到的聚合物,然后在真空炉中干燥24小时以得到43g白色固体颗粒形式的纯化mPEG-PLA。然后,测量丙交酯的含量和Sn(催化剂)的含量。结果显示在下表1中。