CN101947324A - 基于高分子的pH响应金属有机配位聚合物的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种纳米药物技术领域的基于高分子的pH响应金属有机配位聚合物的制备方法，通过将生物相容性高分子溶解于去离子水中，在搅拌环境下依次加入药物溶液和金属硝酸盐溶液并用碱调节pH至中性，再依次加入不良溶剂和金属硫酸盐溶液，经离心洗涤干燥后得到pH响应金属有机配位聚合物。本发明将药物借助生物相容性高分子与金属离子形成纳米级金属有机配位聚合物，能根据pH的细微变化对药物进行可控的释放。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种纳米药物技术领域的制备方法，具体是一种基于高分子的pH响应金属有机配位聚合物的制备方法。
背景技术
pH响应的药物释放系统是一类智能药物释放系统，它能根据所处环境的酸碱度对药物进行可控性的释放。人体的肿瘤胞外环境(pH 5.7-7.8)比正常血液或组织(pH约7.4)显酸性，而且细胞内涵体和溶酶体的pH更分别低至5.0和4.5。因此，pH响应的药物释放系统在生物医药等领域尤其是抗肿瘤领域具有广泛的应用前景。
经对现有技术的文献检索发现，Yatvin，M.B.等人在《Science》(科学)1980年第210期1253-1255页上发表了《pH-Sensitive liposomes：possible clinical implications》(pH-敏感性脂质体：可能的临床含义)一文，文中提出了一种通过在脂质体中掺杂pH敏感性的磷脂分子实现药物的pH响应性释放的方法，通过pH敏感性的磷脂分子的水解作用破坏脂质体的稳定性从而达到药物释放的目的。Hudson，S.M.等人在《Progress in Polymer Science》(聚合物科学进展)2004年第29期1173-1222页上发表了《Stimuli-responsive polymers and their bioconjugates》(刺激响应性聚合物及其生物轭合物)一文，文中综述了基于聚合物的pH响应体系的实现方法，通过不同pH下静电作用引起的“溶胀-收缩”效应和聚合物的降解等实现药物对pH的响应性释放。Férey，G.等人在《Angewandte Chemie International Edition》(德国应用化学(英文版))2006年第45期5974-5978页上发表了《Metal-Organic Frameworks as Efficient Materials for Drug Delivery》(金属有机骨架配合物用于药物投递的有效材料)一文，文中报道了首次将金属骨架配合物用于药物投递系统。Mirkin，C.A.等人在《Nature》(自然)2005年第7068期651-654页上发表了《Chemically tailorable colloidal particles from infinite coordination polymers》(将无限配位聚合物用化学方法裁制成胶态颗粒)一文，文中报道了首次将金属有机配合物制备成胶态球状颗粒。Lin，W.B.等人在《Journal of the American Chemical Society》(美国化学会杂志)2008年第35期11584-11585页上发表了《Nanoscale Coordination Polymers for Platinum-Based Anticancer Drug Delivery》(用于铂类抗癌药物投递的纳米尺度的配位聚合物)一文，文中报道了将铂类抗肿瘤药物包含于纳米配位聚合物中，外层再用硅壳保护来实现铂类抗肿瘤药物的可控释放。Rosi，N.L.等人在《Journal of the American Chemical Society》(美国化学会杂志)2009年第35期8376-8377页上发表了《Cation-Triggered Drug Release from a Porous Zinc-Adeninate Metal-Organic Framework》(阳离子触发药物释放的多孔锌-腺嘌呤金属有机骨架配合物)一文，文中报道了一种生物型金属有机骨架配合物具有阳离子触发释放药物的性质。
但是，将药物借助生物相容性高分子制备成金属有机聚合物仍是科学课堂中的空白，而且药物在近中性的正常组织“零释放”、在弱酸性病变组织大量释放的pH敏感性药物释放系统仍是科学界的一个难题。pH响应的药物释放系统仍需继续探索合适的策略和方法。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种基于高分子的pH响应金属有机配位聚合物的制备方法，药物借助生物相容性高分子与金属离子形成纳米级金属有机配位聚合物，能根据pH的细微变化对药物进行可控的释放。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明通过将生物相容性高分子溶解于去离子水中，在搅拌环境下依次加入药物溶液和金属硝酸盐溶液并用碱调节pH至中性，再依次加入不良溶剂和金属硫酸盐溶液，经离心洗涤干燥后得到pH响应金属有机配位聚合物。
所述的药物溶液中的药物与金属盐溶液中的金属盐以及生物相容性高分子的质量比为1∶0.5～10∶0.01～100。
所述的不良溶剂在不良溶剂和醇中的体积分数为0～100％；
所述的药物溶液中的搭载药物的质量浓度为2.0×10-5～2.0×10-2mol/L。
所述的碱为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂，氨水，乙醇胺，二乙醇胺，三乙醇胺或C1-C4直链，分支链烷基的短链胺。
所述的生物相容性高分子为聚乙二醇、壳聚糖、F127或聚乳酸；
所述的金属硝酸盐溶液为硝酸铜溶液或硝酸铁溶液；
所述的不良溶剂为烷烃、醚、醇、醛、酮的有机溶剂，优选石油醚、乙醚、二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃、N，N二甲基甲酰胺、乙酸乙酯或丙酮。
所述的金属硫酸盐溶液是指：硫酸钠水溶液。
所述的药物包括：含有羟基、羰基、巯基、氨基、硝基、羧基、胍基、磺酸基或磷酸基的有机化合物，优选盐酸柔红霉素(daunorubicin hydrochloride、CAS号：23541-50-6)、盐酸阿霉素(Doxorubicin hydrochloride、CAS号：25316-40-9)、盐酸伊达比星(Idarubicin hydrochloride、CAS号：57852-57-0)、盐酸表阿霉素(Epirubicin hydrochloride、CAS号：56390-09-1)、盐酸阿柔比星(Aclarubicin hydrochloride、CAS号：75443-99-1)、盐酸佐柔比星(Daunorubicin hydrochloride、CAS号：23541-50-6)、吡柔比星(Pirarubicin、CAS号：72496-41-4)、依索比星(Esorubicin、CAS号：63521-85-7)、卡柔比星(Carubicin、CAS号：64241-34-5)、奈莫柔比星(Nemorubicin、CAS号：108852-90-0)、戊柔比星(Valrubicin、CAS号：56124-62-0)、地托比星(Detorubicin、CAS号：66211-92-5)、罗多比星(Rodorubicin、CAS号：96497-67-5)、美多比星(Medorubicin、CAS号：64314-52-9)、达佐霉素(Duazomycin、CAS号：1403-47-0)、丝裂霉素(Mitomycin C、CAS号：50-07-7)、博莱霉素(Bleomycin、CAS号：11056-06-7)、平阳霉素(Bleomycin A5、CAS号：55658-47-4)、米托蒽醌(Mitoxantrone、CAS号：65271-80-9)、茜素红(Alizarin Red S、CAS号：130-22-3)、邻菲啰啉(1，10-Phenanthroline、CAS号：66-71-7)等。
本发明具有如下的有益效果：本发明制备的基于金属有机配位键的新颖pH响应的药物释放系统能根据pH的细微变化对药物进行可控的释放，尤其能在弱酸性病变组织中释放而在近中性正常组织中极少释放，在药物投递领域具有广阔的应用前景。
附图说明
图1是实施例1制备的基于金属有机配位键制备的聚乙二醇-铜-米托蒽醌的纳米颗粒的SEM图。
图2是实施例1制备的基于金属有机配位键制备pH响应的药物释放系统对米托蒽醌在不同pH下的台阶式释放曲线。
图3是实施例1制备的基于金属有机配位键制备的聚乙二醇-铜-米托蒽醌的纳米颗粒和米托蒽醌的紫外吸收光谱。
图4是实施例1制备的基于金属有机配位键制备的聚乙二醇-铜-米托蒽醌的纳米颗粒和米托蒽醌的红外光谱。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
将0.20mg米托蒽醌溶解于1ml乙醇中形成药物的溶液液，然后在室温搅拌下，向药物的溶液中加入10μl 0.2mol/L的硝酸铜的乙醇溶液和100μl 20g/L的聚乙二醇4000的乙醇溶液；加入25μl 0.1mol/L氢氧化钠溶液，然后滴加3ml乙酸乙酯，搅拌30分钟，离心，洗涤，室温真空干燥后，得到蓝黑色固体粉末材料。
如下评估金属有机配位聚合物的pH响应性，将得到的蓝黑色固体粉末分散于50mM pH7.4的磷酸缓冲液中，在室温下搅拌，溶液的pH值用稀盐酸调节至pH6.0，pH5.0，pH4.0，定时取样，离心，上清液用1N HCl稀释后紫外定量测定。结果如下：pH7.4溶液中只释放4％，pH6.0溶液中释放18％，pH5.0溶液中释放46％，pH4.0溶液中释放98％。
金属有机配位聚合物的pH响应性不同以往的pH响应性释放系统，它是一种基于配位键的pH响应性。并且其响应性非常敏感，生理环境pH7.4下几乎不释放，pH4.0条件下几乎完全释放。
如图1所示，为本实施例制备的pH响应金属有机配位聚合物的SEM图，图中可见：所得到的球形颗粒，粒径在30～50nm。
如图2所示，为本实施例制备的pH响应金属有机配位聚合物对米托蒽醌在不同pH下的台阶式释放曲线，图中可见：所得聚乙二醇-铜-米托蒽醌配位聚合物在生理环境pH7.4中24小时内仅释放4.0％；当溶液pH调节至4.0时，几乎完全释放。这说明此配位聚合物具有良好的pH敏感性。
如图3所示，为本实施例制备的pH响应金属有机配位聚合物和米托蒽醌的紫外吸收光谱，图中可见：紫外图谱显示，当铜离子与米托蒽醌作用后，米托蒽醌最大吸收发生红移，由620nm移至670nm，并且两个吸收峰融合成一个宽峰，这说明铜离子与米托蒽醌之间形成了配位键。
如图4所示，为本实施例制备的pH响应金属有机配位聚合物和米托蒽醌的红外光谱，图中可见：红外图谱显示，1610cm-1处的米托蒽醌的蒽醌羰基(C＝O)伸缩振动位移至1575cm-1，这表明蒽醌羰基与铜离子形成配位键，1220cm-1处的蒽醌苯酚氧(C-O)峰强变弱，这表明蒽醌苯酚氧基也与铜离子形成配位键。3315cm-1处的米托蒽醌的NH伸缩振动消失，这说明米托蒽醌上的NH也参与配位。聚乙二醇的C-O-C伸缩振动至少有三个吸收峰1148，1113，和1061cm-1，配位后峰强变弱，并且位移至1100和1039cm-1。
实施例2
将0.20mg米托蒽醌溶解于1ml乙醇中形成药物的溶液液，然后在室温搅拌下，向药物的溶液中加入18μl 0.2mol/L的硝酸铁的乙醇溶液和200μl 20g/L的聚乙二醇4000的乙醇溶液；然后滴加3ml乙酸乙酯，搅拌30分钟，离心，洗涤，室温真空干燥后，得到蓝黑色固体粉末材料。
如下评估金属有机配位聚合物的pH响应性，将得到的蓝黑色固体粉末分散于50mM pH7.4的磷酸缓冲液中，在室温下搅拌，溶液的pH值用稀盐酸调节至pH6.0，pH5.0，pH4.0，定时取样，离心，上清液用1N HCl稀释后紫外定量测定。结果如下：pH7.4溶液中只释放11％，pH6.0溶液中释放17％，pH5.0溶液中释放23％，pH4.0溶液中释放31％。
金属有机配位聚合物的pH响应性不同以往的pH响应性释放系统，它是一种基于配位键的pH响应性。并且其响应性非常敏感，生理环境pH7.4下释放很少，pH4.0条件下释放31％。
实施例3
将10mg壳寡糖(3000)和100mg F127溶解于5ml去离子水中形成高分子的溶液液，然后在室温搅拌下，向上述溶液中加入1ml 2.0×10-3mol/L的茜素红的乙醇溶液；加入50μl 0.2mol/L硝酸鈷的乙醇溶液，加入300μl 0.1mol/L氢氧化钠溶液调节溶液pH为7，然后滴加10ml丙酮，搅拌10分钟后加入100μl，1％硫酸钠水溶液，再搅拌30分钟，离心，洗涤，冷冻干燥后，得到紫红色固体粉末材料。
如下评估金属有机配位聚合物的pH响应性，将得到的紫红色固体粉末分散于50mM pH7.4的磷酸缓冲液中，在室温下搅拌，溶液的pH值用稀盐酸调节至pH6.0，pH5.0，pH4.0，定时取样，离心，上清液用1N HCl稀释后紫外定量测定。结果如下：pH7.4溶液中只释放3％，pH6.0溶液中释放3.5％，pH5.0溶液中释放51％，pH4.0溶液中释放65％。
金属有机配位聚合物的pH响应性不同以往的pH响应性释放系统，它是一种基于配位键的pH响应性。并且其响应性非常敏感，生理环境pH7.4下几乎不释放，pH4.0条件下释放65％。
实施例4
将10mg壳寡糖(3000)和100mg F127溶解于5ml去离子水中形成高分子的溶液，然后在室温搅拌下，向上述溶液中加入1ml 2.0×10-3mol/L的茜素红的乙醇溶液；加入50μl 0.2mol/L硝酸锌的乙醇溶液，加入500μl 0.1mol/L氢氧化钠溶液调节溶液pH为7，然后滴加10ml丙酮，搅拌30分钟，离心，洗涤，冷冻干燥后，得到紫红色固体粉末材料。
如下评估金属有机配位聚合物的pH响应性，将得到的紫红色固体粉末分散于50mM pH7.4的磷酸缓冲液中，在室温下搅拌，溶液的pH值用稀盐酸调节至pH6.0，pH5.0，pH4.0，定时取样，离心，上清液用1N HCl稀释后紫外定量测定。结果如下：pH7.4溶液中只释放3.5％，pH6.0溶液中释放11％，pH5.0溶液中释放37％，pH4.0溶液中释放98％。
金属有机配位聚合物的pH响应性不同以往的pH响应性释放系统，它是一种基于配位键的pH响应性。并且其响应性非常敏感，生理环境pH7.4下几乎不释放，pH4.0条件下几乎完全释放。
实施例5
将10mg壳寡糖(3000)和100mg F127溶解于5ml去离子水中形成高分子的溶液液，然后在室温搅拌下，向上述溶液中加入1ml 2.0×10-3mol/L的邻菲啰啉的乙醇溶液；加入50μl0.2mol/L硝酸铜的乙醇溶液，加入350μl 0.1mol/L氢氧化钠溶液调节溶液pH为7，然后滴加6ml丙酮，搅拌10分钟后加入100μl，1％硫酸钠水溶液，再搅拌30分钟，离心，洗涤，冷冻干燥后，得到蓝色固体粉末材料。
如下评估金属有机配位聚合物的pH响应性，将得到的蓝色固体粉末分散于50mM pH7.4的磷酸缓冲液中，在室温下搅拌，溶液的pH值用稀盐酸调节至pH6.0，pH5.0，pH4.0，定时取样，离心，上清液用1N HCl稀释后紫外定量测定。结果如下：pH7.4溶液中只释放4％，pH6.0溶液中释放12％，pH5.0溶液中释放25％，pH4.0溶液中释放76％。
金属有机配位聚合物的pH响应性不同以往的pH响应性释放系统，它是一种基于配位键的pH响应性。并且其响应性非常敏感，生理环境pH7.4下几乎不释放，pH4.0条件下释放76％。
Claims (10)
1.一种基于高分子的pH响应金属有机配位聚合物的制备方法，其特征在于，通过将生物相容性高分子溶解于去离子水中，在搅拌环境下依次加入药物溶液和金属硝酸盐溶液并用碱调节pH至中性，再依次加入不良溶剂和金属硫酸盐溶液，经离心洗涤干燥后得到pH响应金属有机配位聚合物。
2.根据权利要求1所述的基于高分子的pH响应金属有机配位聚合物的制备方法，其特征是，所述的药物溶液中的药物与金属盐溶液中的金属盐以及生物相容性高分子的质量比为1∶0.5～10∶0.01～100。
3.根据权利要求1所述的基于高分子的pH响应金属有机配位聚合物的制备方法，其特征是，所述的不良溶剂在不良溶剂和醇中的体积分数为0～100％。
4.根据权利要求1所述的基于高分子的pH响应金属有机配位聚合物的制备方法，其特征是，所述的药物溶液中的搭载药物的质量浓度为2.0×10-5～2.0×10-2mol/L。
5.根据权利要求1所述的基于高分子的pH响应金属有机配位聚合物的制备方法，其特征是，所述的碱为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂，氨水，乙醇胺，二乙醇胺，三乙醇胺或C1-C4直链，分支链烷基的短链胺。
6.根据权利要求1所述的基于高分子的pH响应金属有机配位聚合物的制备方法，其特征是，所述的生物相容性高分子为聚乙二醇、壳聚糖、F127或聚乳酸。
7.根据权利要求1所述的基于高分子的pH响应金属有机配位聚合物的制备方法，其特征是，所述的金属硝酸盐溶液为硝酸铜溶液或硝酸铁溶液。
8.根据权利要求1所述的基于高分子的pH响应金属有机配位聚合物的制备方法，其特征是，所述的不良溶剂为烷烃、醚、醇、醛、酮的有机溶剂，优选石油醚、乙醚、二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃、N，N二甲基甲酰胺、乙酸乙酯或丙酮。
9.根据权利要求1所述的基于高分子的pH响应金属有机配位聚合物的制备方法，其特征是，所述的金属硫酸盐溶液是指：硫酸钠水溶液。
10.根据权利要求1所述的基于高分子的pH响应金属有机配位聚合物的制备方法，其特征是，所述的药物包括：含有羟基、羰基、巯基、氨基、硝基、羧基、胍基、磺酸基或磷酸基的有机化合物。
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