CN102051016B - 可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及由聚乙二醇链段、聚己内酯链段和聚丙烯酸链段组成的可降解的双亲性三嵌段共聚物,及由该双亲性三嵌段共聚物自组装形成的可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束,以及可降解的双亲性三嵌段共聚物的制备方法和可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束的制备方法。本发明的可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束是由聚乙二醇链段、聚己内酯链段和聚丙烯酸链段组成的可降解的双亲性三嵌段共聚物通过水溶液自组装得到的,将该可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束作为药物的载体使用,通过疏水作用和配位络合作用在载体上负载抗肿瘤药物得到抗肿瘤纳米粒子,该抗肿瘤纳米粒子可用作抗肿瘤剂。
Description
技术领域
本发明涉及由聚乙二醇链段、聚己内酯链段和聚丙烯酸链段组成的可降解的双亲性三嵌段共聚物及其自组装形成的可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束,以及可降解的双亲性三嵌段共聚物的制备方法和可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束的制备方法。本发明还涉及将该可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束作为药物的载体,通过疏水作用和配位络合作用负载抗肿瘤药物得到抗肿瘤纳米粒子,并且将该抗肿瘤纳米粒子用作抗肿瘤剂。
背景技术
癌症是目前严重威胁人类健康和安全的疾病。受到不良生活习惯和环境污染的影响,癌症的发病率和死亡率不断上升,成为人类第二大疾病死因。癌症的治疗方法主要包括手术治疗、放疗及化疗等。其中手术治疗对人体创伤大、风险高,不能清除散在的癌细胞,而且复发性强,还可能导致肿瘤细胞因手术刺激而扩散转移;放疗和传统的化疗不具选择性和靶向性,很难在肿瘤局部形成有效药物浓度或治疗剂量,效果差,毒性大,单纯提高药物或放射剂量又受到全身毒性反应的限制。因此,新型的癌症治疗方法亟待发展。
以聚合物参与的新型化疗方法,称为聚合物疗法(PolymerTherapeutics)。其中,聚合物作为大分子前药(prodrug,指其在进入体内后经过相关反应释放出药物的物质)、药物或蛋白的载体,其尺寸为5-100纳米。聚合物疗法目前成功用于临床治疗的有聚合物负载蛋白体系,聚合物负载抗肿瘤药物体系的临床实验也进展顺利。聚合物疗法的优势在于,聚合物作为前药或载体的尺寸远大于小分子抗肿瘤药物,在细胞由于快速增殖而排列疏松的肿瘤组织血管中,大分子可以通过渗透作用进入肿瘤组织,而肿瘤部位淋巴循环功能弱,因此大分子不易代谢排出而富集在肿瘤部位。这种通过大分子体积实现被动靶向行为的作用,称为EPR效应(the enhancedpermeability and retention effect)。此外,还可以通过在聚合物上接入特异性靶向基团实现主动靶向,提高药物的靶向性,就可使肿瘤局部达到有效药物浓度或治疗剂量,而将药物对身体其他部位的毒性降至最小化(1:K.L.Kiick,Science,Vol.317,1182-1183(2007);2:R.Duncan,Nat.Rev.DrugDiscovery,Vol.2,347-360(2003);3:H.Maeda等Adv PolymSci,Vol.193,103-121(2005))。
双亲性嵌段共聚物可在水溶液中自组装为核-壳结构的纳米粒子,在聚合物疗法中可作为药物载体。这种纳米粒子的壳通常为亲水性嵌段,在体内循环过程中可以有效防止蛋白吸附和细胞黏附,提高在血液中的循环时间,以便将更多有效药物运输至肿瘤部位而不被过早代谢排出体外,并可大幅度降低小分子药物代谢造成的肾脏毒性和小分子药物无靶向性而对其他脏器产生的毒性。纳米粒子核通常为疏水性嵌段,可以通过疏水作用包裹负载疏水性抗肿瘤药物,如使用嵌段聚合物胶束负载疏水性抗肿瘤药物阿霉素或紫杉醇;还可以通过对嵌段的官能化达到对药物可控释放的目的,如利用两嵌段聚合物聚乙二醇-嵌段-聚氨基酸的羧酸根基团实现对顺铂或二氨基环己烷合铂的负载和缓释(1:G.S.Kwon等Drug Development Research,Vol.67,15-22(2006);2:G.-H.Hsiue等Advanced Functional Materials,Vol.17,2291-2297(2007);3:Y.Y.Yang等Biomaterials,Vol.28,1730-1740(2007);4:Y.Matsumura,K.Kataoka等British Journal of Cancer,Vol.93,678-687(2005);5:H.Cabral,K.Kataoka等Journal of ControlledRelease,Vol.121,146-155(2007))。
由于单药化疗常导致肿瘤细胞对药物的耐受性增加,因此聚合物疗法的发展应从单一功能向多功能方向转化。这就要求作为载体的聚合物具有多官能化特征,并可通过不同的负载方式分别负载相同或不同的抗肿瘤药物。聚合物载体本身的生物相容性和在释药之后的可代谢排出性,也是对于实用型载体的基本要求。
发明内容
本发明的目的之一是针对现有聚合物载体载药功能单一的不足,提供一种可降解的双亲性三嵌段共聚物通过水溶液自组装得到可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束。
本发明的目的之二是提供可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束的制备方法。
本发明的目的之三是提供一种由聚乙二醇链段、聚己内酯链段和聚丙烯酸链段组成的多功能的可降解的双亲性三嵌段共聚物的制备方法。
本发明的目的之四是提供由聚乙二醇链段、聚己内酯链段和聚丙烯酸链段组成的可降解的双亲性三嵌段共聚物通过水溶液自组装得到的可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束的用途,将该可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束作为药物的载体使用,通过疏水作用和配位络合作用在载体上负载抗肿瘤药物得到抗肿瘤纳米粒子,该抗肿瘤纳米粒子可用作抗肿瘤剂。
本发明的可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束是由聚乙二醇链段、聚己内酯链段和聚丙烯酸链段组成的多功能的可降解的双亲性三嵌段共聚物在水溶液中自组装后得到的,该可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束为核壳结构,其平均粒径为20-200纳米;其中:胶束的外壳为聚乙二醇,内核为聚己内酯,聚丙烯酸位于内核外表面。
所述的可降解的双亲性三嵌段共聚物是由聚乙二醇链段、聚己内酯链段和聚丙烯酸链段组成,其具有以下结构式(A):
上式中,R1来源于聚乙二醇链段的末端结构,R1是氢原子、羧基、氨基、氰基、巯基、甲酰基、醛基、或者是直链或支链的C1-12烷基中的一种;L为连接基,该连接基来源于卤代羧酸、卤代酰氯或卤代酰溴中的一种与聚乙二醇-嵌段-聚己内酯两嵌段共聚物反应后的残基,所述残基优选为-CO-C(CH3)2-、-CO-CH(CH3)-、-CO-C6H4-CH2-或-CO-CH(CN)-;R2为卤素,该卤素为卤代羧酸、卤代酰氯或卤代酰溴中的一种与聚乙二醇-嵌段-聚己内酯两嵌段共聚物反应后所得;m为45-120的整数,n为5-60的整数,y为10-100的整数;x为水解率,水解率为30%-100%,优选为70%-100%,更优选为100%。
所述的卤素为Cl、Br或I。
所述的C1-12烷基是甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、正己基、癸基或十一烷基等。
当水解率x为100%时,聚丙烯酸链段水解完全,侧链完全为羧基;当30%≤x<100%时,聚丙烯酸链段水解不完全,侧链的羧基与叔丁酯基无规排列。
本发明的可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束可通过如下方法制备得到:将可降解的双亲性三嵌段共聚物溶解于有机溶剂(有机溶剂的量以完全溶解可降解的双亲性三嵌段共聚物为宜,优选可降解的双亲性三嵌段共聚物在有机溶剂中质量浓度为1-20g/L)中,得到含有可降解的双亲性三嵌段共聚物的溶液,将含有可降解的双亲性三嵌段共聚物的溶液滴入水中,或将水滴入含有可降解的双亲性三嵌段共聚物的溶液中,其中,水与有机溶剂的体积比值大于1,优选水与有机溶剂1<体积比值≤100,更优选水与有机溶剂的体积比值为10-100;然后通过超滤法或透析法除去有机溶剂,得到可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束。其中,有机溶剂优选对于可降解的双亲性三嵌段共聚物溶解性好的有机溶剂,例如选自四氢呋喃、丙酮、二甲基甲酰胺等所组成的组中的至少一种。所形成的可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束通常分散性好,其平均粒径为20-200纳米。
本发明的可降解的双亲性三嵌段共聚物可通过如下方法制备:
(1)将一端为R1,另一端为羟基的聚乙二醇(PEG)与己内酯(CL)单体以摩尔比为1∶5-200的比例混合,然后将混合物作为反应物溶于干燥的甲苯中(甲苯的量以完全溶解反应物为宜,优选反应物在甲苯中的质量浓度为50-200g/L),加入催化剂量的1,5,7-triazabicyclo-[4.4.0]dec-5-ene(TBD),在室温下反应,反应时间根据所需聚合度控制(一般为1-200小时);或
将混合物作为反应物,在反应物中加入催化剂辛酸亚锡,其中,辛酸亚锡的加入量为PEG与辛酸亚锡的摩尔比值为10-30;在反应温度为100-150℃下反应(优选反应温度为120℃),反应时间根据所需聚合度控制(一般为1-200小时);
反应得到的产物在沉淀剂(沉淀剂选自乙醚、正己烷、石油醚中的一种)中沉淀并干燥得到聚乙二醇-嵌段-聚己内酯两嵌段共聚物(PEGm-PCLn-OH,m为45-120的整数,n为5-60的整数),其中聚乙二醇链段的端基为R1(R1的限定与前述相同),聚己内酯链段的端基为羟基;
(2)将步骤(1)得到的聚乙二醇链段的端基为R1,聚己内酯链段的端基为羟基的聚乙二醇-嵌段-聚己内酯两嵌段共聚物与卤代物以摩尔比为1∶1-10混合,然后将混合物作为反应物溶于干燥的二氯甲烷中(二氯甲烷的量以完全溶解反应物为宜,优选反应物在二氯甲烷中的质量浓度为50-200g/L),加入干燥的三乙胺(TEA)作为催化剂,其中,三乙胺与卤代物的摩尔比值为1,在室温下反应2-48小时,过滤除去反应生成的盐后在沉淀剂(沉淀剂选自乙醚、正己烷、石油醚中的一种)中沉淀并干燥得到聚乙二醇-嵌段-聚己内酯两嵌段共聚物引发剂(PEGm-PCLn-X,m为45-120的整数,n为5-60的整数),其中聚乙二醇链段的端基为R1(R1的限定与前述相同),聚己内酯链段的端基为卤素(X),卤素为Cl、Br或I;
所述的卤代物选自α-卤代异丁酸、α-卤代异丁酰氯、α-卤代异丁酰溴、α-卤代异丙酸、α-卤代异丙酰氯、α-卤代异丙酰溴、卤化甲基苯甲酸、卤化甲基苯甲酰氯、卤化甲基苯甲酰溴、α-卤化氰基乙酸、α-卤化氰基乙酰氯、α-卤化氰基乙酰溴中的一种;
(3)将步骤(2)得到的聚乙二醇链段的端基为R1,聚己内酯链段的端基为卤素的聚乙二醇-嵌段-聚己内酯两嵌段共聚物引发剂与丙烯酸叔丁酯(tBA)单体以摩尔比为1∶10-300的比例混合,然后将混合物作为反应物溶于干燥的苯甲醚或丙酮中(苯甲醚或丙酮的量以完全溶解反应物为宜,优选反应物在苯甲醚或丙酮中的质量浓度为50-2000g/L),加入溴化亚酮(CuBr)和五甲基二亚乙基三胺(PMDETA),其中聚乙二醇-嵌段-聚己内酯两嵌段共聚物引发剂∶CuBr∶PMDETA的摩尔比为2∶1∶1,在室温至120℃之间的任意一个恒定温度,且在无氧条件下反应;反应时间根据所需聚合度控制(一般为1-200小时);反应得到的产物加入二氯甲烷溶剂稀释(二氯甲烷以稀释产物为目的,加入的量无特殊限制,优选产物在二氯甲烷中的质量浓度为2-3g/L)并过碱性氧化铝柱后旋蒸除去溶剂二氯甲烷,在沉淀剂(沉淀剂选自乙醚、正己烷、石油醚中的一种)中沉淀并干燥得到聚乙二醇-嵌段-聚己内酯-嵌段-聚丙烯酸叔丁酯三嵌段共聚物(PEGm-PCLn-PtBAy,m为45-120的整数,n为5-60的整数,y为10-100的整数),其中聚乙二醇链段的端基为R1(R1的限定与前述相同),聚丙烯酸叔丁酯链段的端基为卤素,卤素为Cl、Br或I;
(4)将步骤(3)得到的聚乙二醇-嵌段-聚己内酯-嵌段-聚丙烯酸叔丁酯三嵌段共聚物溶于二氯甲烷中(二氯甲烷的量以完全溶解聚乙二醇-嵌段-聚己内酯-嵌段-聚丙烯酸叔丁酯三嵌段共聚物为宜,优选聚乙二醇-嵌段-聚己内酯-嵌段-聚丙烯酸叔丁酯三嵌段共聚物在二氯甲烷中的质量浓度为10-200g/L),加入三氟乙酸(TFA)作为催化剂,其中TFA与聚乙二醇-嵌段-聚己内酯-嵌段-聚丙烯酸叔丁酯三嵌段共聚物中的聚丙烯酸叔丁酯的叔丁基的摩尔比值为3-10,在室温下反应10-200小时,将反应后所得产物在沉淀剂(沉淀剂选自乙醚、正己烷、石油醚中的一种)中沉淀并干燥得到上述式(A)的可降解的双亲性三嵌段共聚物聚乙二醇-嵌段-聚己内酯-嵌段-聚丙烯酸【PEGm-PCLn-P(AAx-tBA1-x)y】。其中,m为45-120的整数,n为5-60的整数,y为10-100的整数,x代表水解率,当x为100%时,聚丙烯酸链段水解完全,侧链完全为羧基;当30%≤x<100%时,聚丙烯酸链段水解不完全,侧链的羧基与叔丁酯基无规排列。聚乙二醇链段的端基为R1(R1的限定与前述相同),聚丙烯酸链段的端基为卤素,卤素为Cl、Br或I。
所述的可降解的双亲性三嵌段共聚物三个链段之间可以采用任意的连接方式,并且只要出于本发明的目的,则可以以任何连接基结合。对制造方法没有特别限定。除上述方法外,先分别合成三个链段,再通过端基反应共价连接三个链段的方法,也能制备出本发明所述的可降解的双亲性三嵌段共聚物,其结果与上述方法制备的物质具有基本相同的结构,区别可能在于连接基为反应性基团共价连接后的结构。
本发明所述的可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束可作为药物载体使用。
所述的作为药物载体是通过可降解的双亲性三嵌段共聚物的疏水性生物可降解的聚己内酯链段的疏水作用负载疏水性抗肿瘤药物,再通过聚丙烯酸链段的羧酸根与顺式铂(II)类抗肿瘤药物中的铂的配位络合作用负载顺式铂(II)(II代表二价的铂)类抗肿瘤药物形成抗肿瘤纳米粒子。该抗肿瘤纳米粒子为核壳结构,其平均粒径为20-200纳米;其中:抗肿瘤纳米粒子的外壳为聚乙二醇;内核为通过疏水作用负载了疏水性抗肿瘤药物的聚己内酯;通过配位络合作用负载了顺式铂(II)类抗肿瘤药物的聚丙烯酸位于内核外表面。
本发明还可先通过聚丙烯酸链段的羧酸根与顺式铂(II)类抗肿瘤药物中的铂的配位络合作用负载顺式铂(II)类抗肿瘤药物形成抗肿瘤纳米粒子,再通过可降解的双亲性三嵌段共聚物的疏水性生物可降解的聚己内酯链段的疏水作用负载疏水性抗肿瘤药物形成抗肿瘤纳米粒子。
所述的抗肿瘤纳米粒子所负载的疏水性抗肿瘤药物的质量占抗肿瘤纳米粒子质量的1%-50%;所述的抗肿瘤纳米粒子所负载的顺式铂(II)类抗肿瘤药物的铂(Pt)相对于可降解的双亲性三嵌段共聚物的羧酸根的摩尔比(Pt/COO-)值为0.05-1,优选为0.3-1。
所述的聚己内酯链段的疏水作用负载疏水性抗肿瘤药物的制备过程,是将可降解的双亲性三嵌段共聚物和疏水性抗肿瘤药物同时溶解于有机溶剂(可降解的双亲性三嵌段共聚物与疏水性抗肿瘤药物的投料比无特定限制,优选可降解的双亲性三嵌段共聚物与疏水性抗肿瘤药物的投料质量比值为1-10,有机溶剂的量以完全溶解可降解的双亲性三嵌段共聚物和疏水性抗肿瘤药物为宜,优选可降解的双亲性三嵌段共聚物和疏水性抗肿瘤药物在有机溶剂中的总质量浓度为1-20g/L)中,得到含有可降解的双亲性三嵌段共聚物和疏水性抗肿瘤药物的混合溶液,将含有可降解的双亲性三嵌段共聚物和疏水性抗肿瘤药物的混合溶液滴入水中,或将水滴入含有可降解的双亲性三嵌段共聚物和疏水性抗肿瘤药物的混合溶液中,其中,水与有机溶剂的体积比值大于1,优选水与有机溶剂1<体积比值≤100,更优选水与有机溶剂的体积比值为10-100;然后通过超滤法或透析法除去有机溶剂和未负载的疏水性抗肿瘤药物,得到负载有疏水性抗肿瘤药物的抗肿瘤纳米粒子的中间产物;其中,有机溶剂优选对于可降解的双亲性三嵌段共聚物和疏水性抗肿瘤药物溶解性好的有机溶剂,例如选自四氢呋喃、丙酮、二甲基甲酰胺等所组成的组中的至少一种。
所述的通过聚丙烯酸链段的羧酸根与顺式铂(II)类抗肿瘤药物中的铂的配位络合作用负载顺式铂(II)类抗肿瘤药物的制备过程,是将上述负载有疏水性抗肿瘤药物的抗肿瘤纳米粒子的中间产物与顺式铂(II)类抗肿瘤药物作为反应物置于水中,其中:顺式铂(II)类抗肿瘤药物中的铂相对于聚丙烯酸链段的羧酸根的投料摩尔比值为0.1-2;水的量以溶解反应物为宜,优选反应物的质量浓度为1-20g/L,在20-50℃之间的任意一个恒定温度下反应24-96小时,然后通过超滤法或透析法除去未负载的顺式铂(II)类抗肿瘤药物,得到抗肿瘤纳米粒子。
所述的顺式铂(II)类抗肿瘤药物可以在水中与硝酸银室温避光反应(Pt与硝酸银的投料摩尔比为1)至少12小时后,过滤除去氯化银,得到水合顺式铂(II)供给上述配位络合反应。
所述的疏水性抗肿瘤药物,只要出于本发明的目的,可以选自任何疏水性抗肿瘤药物,优选在实验室及临床实验中证明具有良好抗肿瘤效果的疏水性抗肿瘤药物,例如可选自阿霉素、表阿霉素、柔红霉素、紫杉醇、喜树碱、10-羟基喜树碱、5-氨基喜树碱、长春碱、长春新碱、依托泊苷、顺铂、卡铂、奥沙利铂等所组成的组中的至少一种。
所述的顺式铂(II)类抗肿瘤药物为铂类化合物,选自顺铂、卡铂、环铂、庚铂、得那铂、环戊胺铂、铂蓝、环丙胺铂、乙二胺丙二酸铂、僧尼铂、恩洛铂、环硫铂、顺螺铂、右奥马铂、异丙铂、洛铂、米铂、皮卡铂、奈达铂、奥马铂、奥沙利铂、司铂、螺铂、舒铂、双环铂、依铂、甲啶铂、西茜铂、匹克铂、折尼铂等所组成的组中的至少一种。
R1来源于聚乙二醇链段的末端结构,当R1为羧基、氨基、氰基、巯基、甲酰基或醛基基团时可如下利用:例如在形成本发明所述的抗肿瘤纳米粒子后,根据需要,将上述基团与适当的抗体或具有特异结合性的片段(例如糖基、叶酸、cRGD)共价结合,从而使抗肿瘤纳米粒子对肿瘤组织具有主动靶向性。
本发明所述的抗肿瘤纳米粒子中聚乙二醇链段作为外壳是亲水性链段,作用是稳定抗肿瘤纳米粒子并防止在将其用于体内时的蛋白吸附和细胞黏附,同时增加抗肿瘤纳米粒子在体内的循环时间。聚乙二醇是对患者(哺乳动物,特别是人)无毒副作用的聚合物,可代谢排出体外,被广泛用于聚合物疗法中的聚合物载体或前药中。聚己内酯链段作为疏水性链段,具有双重功能:第一,抗肿瘤纳米粒子需要聚己内酯链段通过疏水作用负载疏水性抗肿瘤药物,药物进入患者体内后先通过扩散机理释放,当聚己内酯链段在酶的作用下降解后,药物随抗肿瘤纳米粒子的解体而完全释放;第二,抗肿瘤纳米粒子体积较大,不利于代谢排出,聚己内酯链段在患者(哺乳动物,特别是人)的生理条件下可以降解断裂,有助于抗肿瘤纳米粒子的解体,使其容易通过代谢排出体外。聚丙烯酸链段具有亲水性,在碱性水溶液中溶解性较好,但在中性水溶液中溶解性较差,因此处在抗肿瘤纳米粒子核的外表面。聚丙烯酸链段的羧酸根与顺式铂(II)类抗肿瘤药物形成配位络合物将顺式铂(II)类抗肿瘤药物负载于抗肿瘤纳米粒子中。顺式铂(II)的2个氯基中至少有1个被可降解的双亲性三嵌段共聚物中聚丙烯酸链段侧链上的羧酸根取代,剩下的氯基被水合(指水分子通过其氧原子的孤对电子对配位于铂的状态)。当2个上述氯基被2个羧酸根取代时,这2个羧酸根可来源于单一的可降解的双亲性三嵌段共聚物分子的相邻或隔开一定间隔的羧酸根,或者来源于多个可降解的双亲性三嵌段共聚物分子,并没有特殊限定。
只要出于本发明的目的,抗肿瘤纳米粒子中聚丙烯酸链段所含有的羧酸根还可用于通过配位络合作用负载其它与肿瘤治疗相关的药物或辅助药物,并无特殊限定,例如可举出用于体内放射治疗肿瘤的放射性同位素90Y、60Co、67Cu,用于体内磁共振成像(MRI)的Gd(III)和用于动态增强MR成像的超顺磁性氧化铁粒子(SPIO)。
本发明所述抗肿瘤纳米粒子通过疏水作用和配位络合作用负载相同或不同种类抗肿瘤药物的两种负载方式在制备时的先后顺序无特定限制。优选首先通过疏水作用负载疏水性抗肿瘤药物并形成纳米粒子后,再通过配位络合反应负载顺式铂(II)类抗肿瘤药物。
上述制备的含有抗肿瘤纳米粒子的溶液可以直接原样进行灭菌处理,根据需要添加作为注射剂适合的其本身已知的辅助剂制成注射剂;或者将含有抗肿瘤纳米粒子的溶液浓缩后,例如进行冷冻干燥,制成固体状的微小粉末,该微小粉末能够再次溶解在可注射溶液中,并能够与制药学上可接受的、制成一定形状的载体相混合,加工成为适于各种给药形式的剂型。这类载体的代表例可为去离子水、缓冲为一定pH值的水溶液、单糖或低聚糖、糖醇等,但是,优选作为适于非口服给药、特别是静脉内或皮下给药的剂型的组合物提供。
本发明的抗肿瘤纳米粒子负载的抗肿瘤药物,只要是在共同负载时不产生对药效有不良影响的物质,则可以是任何抗肿瘤药物组合。
本发明的抗肿瘤纳米粒子可与其它抗肿瘤剂联合使用。这些抗肿瘤剂只要是在联合使用时不产生不良影响的物质,则可以是任何药剂,如阿糖胞苷、5-FU、阿霉素、紫杉醇、喜树碱、顺铂等。这些联合药物可以是在同时或在不同时间,将联合的2种以上的药剂经由相同或不同给药途径进行给药。
附图说明
图1为本发明实施例1中所述的可降解的双亲性三嵌段共聚物A的核磁谱图。
图2为本发明实施例2中所述的可降解的双亲性三嵌段共聚物B的核磁谱图。
图3为本发明实施例3中所述的可降解的双亲性三嵌段共聚物C的核磁谱图。
图4为本发明实施例4中所述的可降解的双亲性三嵌段共聚物D的核磁谱图。
图5为本发明实施例5中所述的可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束的结构示意图。
图6为本发明实施例5中所述的动态光散射给出的可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束的半径分布曲线。图6(A)为可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束A的半径分布曲线;图6(B)为可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束B的半径分布曲线;图6(C)为可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束C的半径分布曲线;图6(D)为可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束D的半径分布曲线。
图7为本发明实施例6中所述的抗肿瘤纳米粒子的结构示意图。
图8为本发明实施例6中所述的动态光散射给出的抗肿瘤纳米粒子的半径分布曲线。图8(A)为抗肿瘤纳米粒子A的半径分布曲线;图8(B)为抗肿瘤纳米粒子B的半径分布曲线;图8(C)为抗肿瘤纳米粒子C的半径分布曲线;图8(D)为抗肿瘤纳米粒子D的半径分布曲线。
图9为本发明实施例7中所述的抗肿瘤纳米粒子A在含有160mM NaCl的10mM PBS(pH7.4)缓冲溶液中的抗肿瘤药物释放曲线。图9(A)为阿霉素释放曲线,图9(B)为顺铂释放曲线。
图10为本发明实施例8中所述的可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束A在脂肪酶Lipase PS存在的水溶液中降解行为的图。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明进行具体说明,但本发明不受这些具体实施例的限定。
实施例1:可降解的双亲性三嵌段共聚物A的合成
本实施例中所合成可降解的双亲性三嵌段共聚物A的结构式如下所示:
(1.a.)将10.0g聚乙二醇(PEG,一端为甲氧基,一端为羟基,数均分子量为5000,2mmol)与9.1g己内酯(CL,分子量为114,80mmol)溶于125mL干燥的甲苯中,加入30mg TBD(1,5,7-triazabicyclo-[4.4.0]dec-5-ene)为催化剂,在室温条件下反应22小时,在400mL乙醚中沉淀并在真空条件下干燥得到白色粉末状产物(PEG114-PCL28-OH,数均分子量为8200)15.9g,产率为83%,CL的单体转化率为70%。
(1.b.)将14.8g上述(1.a.)产物(数均分子量为8200,1.8mmol)与1.2g溴代异丁酰溴(分子量为230,5.4mmol)溶于100mL干燥的二氯甲烷中,以0.75mL干燥的三乙胺(TEA,分子量为101,5.4mmol)为催化剂,在室温下反应48小时,过滤除去反应生成的盐后在400mL乙醚中沉淀并在真空条件下干燥得到白色粉末状产物(PEG114-PCL28-Br,数均分子量为8300)14.1g,产率为93%。
(1.c.)将0.2g上述(1.b.)产物(数均分子量为8300,0.024mmol)、0.4g丙烯酸叔丁酯(tBA,分子量为128,3.1mmol)、1.7mg CuBr(分子量为143,0.012mmol)、2.5μL PMDETA(分子量为173,0.012mmol)溶于0.5mL苯甲醚中,在120℃无氧条件下反应46小时,加入300mL二氯甲烷稀释并过碱性氧化铝柱后旋蒸除去溶剂二氯甲烷,在400mL乙醚中沉淀并在真空条件下干燥得到白色固体产物(PEG114-PCL28-PtBA25,数均分子量为11500)0.23g,产率为33%,tBA的单体转化率为19%。
(1.d.)将0.23g上述(1.c.)产物(数均分子量为11500,0.02mmol,其中,叔丁基为0.5mmol)与0.57g三氟乙酸(TFA,分子量为114,5mmol)溶于5mL二氯甲烷中,在室温下反应120小时,在400mL乙醚中沉淀并在真空条件下干燥得到白色固体产物0.2g,即为所述可降解的双亲性三嵌段共聚物A(PEG114-PCL28-PAA25,数均分子量为10100),水解率为100%,产率为100%。图1为可降解的双亲性三嵌段共聚物A的核磁谱图。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ1.30(m,56H,-CH2CH2CH2-来源于聚己内酯),1.55(m,162H,-CH2CH2CH2-来源于聚己内酯,-CH2CH(COO-)-来源于聚丙烯酸),2.27(m,81H,-CH2C(=O)O-来源于聚己内酯,-CH2CH(COO-)-来源于聚丙烯酸),3.51(s,456H,-OCH2CH2O-来源于聚乙二醇),3.98(t,56H,-C(=O)OCH2-来源于聚己内酯),12.25.(s,25H,-CH2CH(COOH)-来源于聚丙烯酸)。
实施例2:可降解的双亲性三嵌段共聚物B的合成
本实施例中所合成可降解的双亲性三嵌段共聚物B的结构式如下所示:
(2.a.)将10.0g PEG(一端为甲氧基,一端为羟基数均分子量为2000,5mmol)、11.4g CL(100mmol)和69mg辛酸亚锡(分子量为405,0.17mmol)为催化剂,在120℃无氧条件下反应24小时,在400mL石油醚中沉淀并在真空条件下干燥得到白色粉末状产物(PEG45-PCL8-OH,数均分子量为2900)16.3g,产率为76%,CL的单体转化率为40%。
(2.b.)将8.7g上述(2.a.)产物(数均分子量为2900,3mmol)与1.4g溴代异丁酰溴(6mmol)溶于100mL干燥二氯甲烷中,以0.9mL干燥的TEA(6mmol)为催化剂,在室温下反应2小时,过滤除去反应生成的盐后在400mL石油醚中沉淀并在真空条件下干燥得到白色粉末状产物(PEG45-PCL8-Br,数均分子量为3100)8.1g,产率为93%。
(2.c.)将0.17g上述(2.b.)产物(数均分子量为3100,0.06mmol)、0.77g tBA(6mmol)、4.3mg CuBr(0.03mmol)、6.2μL PMDETA(0.03mmol)溶于3mL丙酮中,在60℃无氧条件下反应80小时,加入400mL二氯甲烷稀释并过碱性氧化铝柱后旋蒸除去溶剂二氯甲烷,在400mL石油醚中沉淀并在真空条件下干燥得到白色固体产物(PEG45-PCL8-PtBA30,数均分子量为6900)0.4g,产率为43%,tBA的单体转化率为30%。
(2.d.)将0.4g上述(2.c.)产物(数均分子量为6900,0.06mmol,其中,叔丁基为1.8mmol)与1.2gTFA(10.2mmol)溶于8mL二氯甲烷中,在室温下反应96小时,在400mL石油醚中沉淀并在真空条件下干燥得到白色固体产物【PEG45-PCL8-P(AA83%-tBA17%)30,数均分子量为5500】0.3g,即为所述可降解的双亲性三嵌段共聚物B。水解率为83%,产率为93%。图2为可降解的双亲性三嵌段共聚物B的核磁谱图。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ1.29(m,16H,-CH2CH2CH2-来源于聚己内酯),1.37(s,45H,-OC4H9来源于聚丙烯酸),1.49-1.56(m,92H,-CH2CH2CH2-来源于聚己内酯,-CH2CH(COO-)-来源于聚丙烯酸),2.27(m,46H,-CH2C(=O)O-来源于聚己内酯,-CH2CH(COO-)-来源于聚丙烯酸),3.51(s,180H,-OCH2CH2O-来源于聚乙二醇),3.98(t,16H,-C(=O)OCH2-来源于聚己内酯),12.24.(s,25H,-CH2CH(COOH)-来源于聚丙烯酸)。
实施例3:可降解的双亲性三嵌段共聚物C的合成
本实施例中所合成可降解的双亲性三嵌段共聚物C的结构式如下所示:
(3.a.)将10.0g PEG(一端为甲氧基,一端为羟基,数均分子量为5000,2mmol)与9.1g CL(80mmol)溶于125mL干燥的甲苯中,以30mgTBD为催化剂,在室温下反应22小时,在400mL正己烷中沉淀并在真空条件下干燥得到白色粉末状产物(PEG114-PCL28-OH,数均分子量为8200)15.9g,产率为83%,CL的单体转化率为70%。
(3.b.)将14.8g上述(3.a.)产物(数均分子量为8200,1.8mmol)与1.2g溴代异丁酰溴(5.4mmol)溶于100mL干燥二氯甲烷中,以0.75mL干燥的TEA(5.4mmol)为催化剂,在室温下反应28小时,过滤除去反应生成的盐后在400mL正己烷中沉淀并在真空条件下干燥得到白色粉末状产物(PEG114-PCL28-Br,数均分子量为8300)14.1g,产率为93%。
(3.c.)将0.4g上述(3.b.)产物(数均分子量为8300,0.05mmol)、0.3gtBA(2.5mmol)、3.6mg CuBr(0.025mmol)、5.2μL PMDETA(0.025mmol)溶于0.5mL苯甲醚中,在120℃无氧条件下反应48小时,加入350mL二氯甲烷稀释并过碱性氧化铝柱后旋蒸除去溶剂二氯甲烷,在400mL正己烷中沉淀并在真空条件下干燥得到白色固体产物(PEG114-PCL28-PtBA11,数均分子量为9700)0.3g,产率为43%,tBA的单体转化率为22%。
(3.d.)将0.2g上述(3.c.)产物(数均分子量为9700,0.02mmol,其中,叔丁基为0.2mmol)与0.1gTFA(1.0mmol)溶于3mL二氯甲烷中,在室温下反应72小时,在400mL正己烷中沉淀并在真空条件下干燥得到白色固体产物【PEG114-PCL28-P(AA70%-tBA30%)11,数均分子量为9300】0.18g,即为所述可降解的双亲性三嵌段共聚物C,水解率为70%,产率为98%。图3为可降解的双亲性三嵌段共聚物C的核磁谱图。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ1.24(m,56H,-CH2CH2CH2-来源于聚己内酯),1.29(s,27H,-OC4H9来源于聚丙烯酸),1.54(m,78H,-CH2CH2CH2-来源于聚己内酯,-CH2CH(COO-)-来源于聚丙烯酸),2.27(m,67H,-CH2C(=O)O-来源于聚己内酯,-CH2CH(COO-)-来源于聚丙烯酸),3.51(s,456H,-OCH2CH2O-来源于聚乙二醇),3.98(t,56H,-C(=O)OCH2-来源于聚己内酯),12.26.(s,8H,-CH2CH(COOH)-来源于聚丙烯酸)。
实施例4:可降解的双亲性三嵌段共聚物D的合成
本实施例中所合成可降解的双亲性三嵌段共聚物D的结构式如下所示:
(4.a.)将10.0g PEG(一端为甲氧基,一端为羟基数均分子量为5000,2mmol)、45.6g CL(400mmol)和81mg辛酸亚锡(分子量为405,0.2mmol)为催化剂,在120℃无氧条件下反应48小时,在400mL石油醚中沉淀并在真空条件下干燥得到白色粉末状产物(PEG114-PCL57-OH,数均分子量为11500)20.2g,产率为36%,CL的单体转化率为29%。
(4.b.)将11.5g上述(4.a.)产物(数均分子量为11500,1mmol)与2.3g溴代异丁酰溴(10mmol)溶于100mL干燥二氯甲烷中,以1.5mL干燥的TEA(10mmol)为催化剂,在室温下反应10小时,过滤除去反应生成的盐后在400mL石油醚中沉淀并在真空条件下干燥得到白色粉末状产物(PEG114-PCL57-Br,数均分子量为11600)10.9g,产率为93%。
(4.c.)将0.7g上述(4.b.)产物(数均分子量为11600,0.06mmol)、2.3g tBA(18mmol)、4.3mg CuBr(0.03mmol)、6.2μL PMDETA(0.03mmol)溶于3mL丙酮中,在室温无氧条件下反应120小时,加入1000mL二氯甲烷稀释并过碱性氧化铝柱后旋蒸除去溶剂二氯甲烷,在400mL石油醚中沉淀并在真空条件下干燥得到白色固体产物(PEG114-PCL57-PtBA100,数均分子量为24400)1.4g,产率为47%,tBA的单体转化率为33%。
(4.d.)将1.2g上述(4.c.)产物(数均分子量为24400,0.05mmol,其中叔丁基为5mmol)与1.7gTFA(15mmol)溶于20mL二氯甲烷中,在室温下反应24小时,在400mL石油醚中沉淀并在真空条件下干燥得到白色固体产物【PEG114-PCL57-P(AA30%-tBA70%)100,数均分子量为22800】1.1g,即为所述可降解的双亲性三嵌段共聚物D。水解率为30%,产率为93%。图4为可降解的双亲性三嵌段共聚物D的核磁谱图。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ1.29(m,114H,-CH2CH2CH2-来源于聚己内酯),1.39(s,630H,-OC4H9来源于聚丙烯酸),1.49-1.57(m,428H,-CH2CH2CH2-来源于聚己内酯,-CH2CH(COO-)-来源于聚丙烯酸),2.27(m,214H,-CH2C(=O)O-来源于聚己内酯,-CH2CH(COO-)-来源于聚丙烯酸),3.51(s,456H,-OCH2CH2O-来源于聚乙二醇),3.98(t,114H,-C(=O)OCH2-来源于聚己内酯),12.24.(s,30H,-CH2CH(COOH)-来源于聚丙烯酸)。
实施例5:可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束的制备
(5.a.)可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束A的制备
将10.0mg实施例1得到的可降解的双亲性三嵌段共聚物A溶于1mL丙酮中,缓慢滴加4mL去离子水(滴加速度为0.3mL/min),搅拌10小时,将溶液装入透析袋中【截流分子量(MWCO)=3500】,用去离子水透析48小时,每4小时换水一次,得到浓度约为2g/L的可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束A的水溶液。
该可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束A为核壳结构,其平均粒径为26纳米;其中:胶束的外壳为聚乙二醇,内核为聚己内酯,聚丙烯酸位于内核外表面。图6(A)为动态光散射测定的可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束A的半径分布曲线,其平均半径值为13纳米。
(5.b.)可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束B的制备
将10.0mg实施例2得到的可降解的双亲性三嵌段共聚物B溶于0.5mL四氢呋喃中,缓慢滴加5mL去离子水(滴加速度为0.3mL/min),搅拌10小时,将溶液装入透析袋中【截流分子量(MWCO)=3500】,用去离子水透析48小时,每4小时换水一次,得到浓度约为2g/L的可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束B的水溶液。
该可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束B为核壳结构,其平均粒径为23.6纳米;其中:胶束的外壳为聚乙二醇,内核为聚己内酯,聚丙烯酸位于内核外表面。图6(B)为动态光散射测定的可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束B的半径分布曲线,其平均半径值为11.8纳米。
(5.c.)可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束C的制备
将10.0mg实施例3得到的可降解的双亲性三嵌段共聚物C溶于1mL二甲基甲酰胺中,将上述双亲性三嵌段共聚物C的二甲基甲酰胺溶液缓慢滴入100mL去离子水中(滴加速度为0.3mL/min),通过超滤法除去二甲基甲酰胺,浓缩后得到浓度约为2g/L的可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束C的水溶液。
该可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束C为核壳结构,其平均粒径为30纳米;其中:胶束的外壳为聚乙二醇,内核为聚己内酯,聚丙烯酸位于内核外表面。图6(C)为动态光散射测定的可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束C的半径分布曲线,其平均半径值为15纳米。
(5.d.)可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束D的制备
将10.0mg实施例4得到的可降解的双亲性三嵌段共聚物D溶于10mL四氢呋喃中,缓慢滴加20mL去离子水(滴加速度为0.3mL/min),搅拌10小时,将溶液装入透析袋中【截流分子量(MWCO)=3500】,用去离子水透析48小时,每4小时换水一次,浓缩后得到浓度约为2g/L的可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束D的水溶液。
该可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束D为核壳结构,其平均粒径为184纳米;其中:胶束的外壳为聚乙二醇,内核为聚己内酯,聚丙烯酸位于内核外表面。图6(D)为动态光散射测定的可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束D的半径分布曲线,其平均半径值为92纳米。
对上述可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束的水溶液进行动态光散射测试的过程为:将上述可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束的水溶液分别取样并通过0.45μm的滤膜进行纯化除尘,利用激光光散射仪(型号为ALV/DLS/SLS-5022F,德国ALV公司生产)在25℃下、90°角度测定可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束在水溶液中的流体力学半径。
实施例6:抗肿瘤纳米粒子的制备
(6.a.)抗肿瘤纳米粒子A的制备
将10.0mg实施例1得到的可降解的双亲性三嵌段共聚物A(数均分子量为10100,其中COO-为0.025mmol)与2.0mg阿霉素溶于0.1mL二甲基甲酰胺与1mL四氢呋喃混合溶液中,缓慢滴加4mL去离子水(滴加速度为0.3mL/min),搅拌10小时,旋蒸除去四氢呋喃后将溶液装入透析袋中【截流分子量(MWCO)=3500】,用去离子水透析48小时,每4小时换水一次,得到浓度约为3g/L的负载有阿霉素的抗肿瘤纳米粒子A的中间产物;将7.4mg顺铂(分子量为300.23,0.025mmol)与4.2mg硝酸银(分子量为170,0.025mmol)悬浮于2mL去离子水中在室温避光条件下搅拌24小时,过滤除去氯化银,得到水合顺铂溶液;将负载有阿霉素的抗肿瘤纳米粒子A的中间产物和水合顺铂溶液混合(Pt/COO-为1),在37℃下避光搅拌72小时后装入透析袋中【截流分子量(MWCO)=3500】,用去离子水透析24小时,每4小时换水一次,得到浓度约为2g/L的抗肿瘤纳米粒子A的水溶液。
该抗肿瘤纳米粒子A为核壳结构,其平均粒径为30纳米;其中:抗肿瘤纳米粒子A的外壳为聚乙二醇;内核为聚己内酯,聚己内酯通过疏水作用负载阿霉素;聚丙烯酸位于内核外表面并通过羧酸根与顺铂中的铂的配位络合作用负载顺铂。图8(A)为动态光散射测定的抗肿瘤纳米粒子A的半径分布曲线,其平均半径值为15纳米。抗肿瘤纳米粒子A所负载的阿霉素的质量占抗肿瘤纳米粒子A质量的6.3%;抗肿瘤纳米粒子A所负载的顺铂的铂(Pt)相对于可降解的双亲性三嵌段共聚物A的羧酸根的摩尔比(Pt/COO-)值为0.2。
(6.b.)抗肿瘤纳米粒子B的制备
将10.0mg实施例2中所得可降解的双亲性三嵌段共聚物B(数均分子量为5500,其中COO-为0.045mmol)与1.0mg阿霉素溶于0.1mL二甲基甲酰胺与1mL四氢呋喃混合溶液中,缓慢滴加10mL去离子水(滴加速度为0.3mL/min),搅拌10小时后用超滤法除去二甲基甲酰胺、四氢呋喃及未负载的阿霉素,浓缩后得到浓度约为3g/L的负载有阿霉素的抗肿瘤纳米粒子B的中间产物;将负载有阿霉素的抗肿瘤纳米粒子B的中间产物和6.8mg顺铂(0.023mmol)混合(Pt/COO-为0.5),在25℃下避光搅拌72小时后用超滤法除去未负载的顺铂,得到浓度约为2g/L的抗肿瘤纳米粒子B的水溶液。
该抗肿瘤纳米粒子B为核壳结构,其平均粒径为25纳米;其中:抗肿瘤纳米粒子B的外壳为聚乙二醇;内核为聚己内酯,聚己内酯通过疏水作用负载阿霉素;聚丙烯酸位于内核外表面并通过羧酸根与顺铂中的铂的配位络合作用负载顺铂。图8(B)为动态光散射测定的抗肿瘤纳米粒子B的半径分布曲线,其平均半径值为12.5纳米。抗肿瘤纳米粒子B所负载的阿霉素的质量占抗肿瘤纳米粒子A质量的1%;抗肿瘤纳米粒子B所负载的顺铂的铂(Pt)相对于可降解的双亲性三嵌段共聚物B的羧酸根的摩尔比(Pt/COO-)值为0.1。
(6.c.)抗肿瘤纳米粒子C的制备
将10.0mg实施例3中所得可降解的双亲性三嵌段共聚物C(数均分子量为9300,其中COO-为0.0086mmol)与5.0mg阿霉素溶于1mL二甲基甲酰胺中,缓慢滴加15mL去离子水(滴加速度为0.3mL/min),搅拌10小时后将上述溶液装入透析袋中【截流分子量(MWCO)=3500】,用去离子水透析48小时,每4小时换水一次,浓缩后得到浓度约为3g/L的负载有阿霉素的抗肿瘤纳米粒子C的中间产物;将5.2mg顺铂(0.017mmol)与2.9mg硝酸银(0.017mmol)悬浮于2mL去离子水中在室温避光条件下搅拌24小时,过滤除去氯化银,得到水合顺铂溶液;将负载有阿霉素的抗肿瘤纳米粒子C的中间产物和水合顺铂溶液混合(Pt/COO-为2),在50℃下避光搅拌96小时后装入透析袋中【截流分子量(MWCO)=3500】,用去离子水透析24小时,每4小时换水一次,得到浓度约为2g/L的抗肿瘤纳米粒子C的水溶液。
该抗肿瘤纳米粒子C为核壳结构,其平均粒径为54纳米;其中:抗肿瘤纳米粒子C的外壳为聚乙二醇;内核为聚己内酯,聚己内酯通过疏水作用负载阿霉素;聚丙烯酸位于内核外表面并通过羧酸根与顺铂中的铂的配位络合作用负载顺铂。图8(C)为动态光散射测定的抗肿瘤纳米粒子C的半径分布曲线,其平均半径值为27纳米。抗肿瘤纳米粒子C所负载的阿霉素的质量占抗肿瘤纳米粒子C质量的10%;抗肿瘤纳米粒子C所负载的顺铂(Pt)的铂相对于可降解的双亲性三嵌段共聚物C的羧酸根的摩尔比(Pt/COO-)值为0.9。
(6.d.)抗肿瘤纳米粒子D的制备
将10.0mg实施例4中所得可降解的双亲性三嵌段共聚物D(数均分子量为22800,其中COO-为0.013mmol)与10.0mg阿霉素溶于1mL二甲基甲酰胺中,缓慢滴加20mL去离子水(滴加速度为0.3mL/min),搅拌10小时后将上述溶液装入透析袋中【截流分子量(MWCO)=3500】,用去离子水透析48小时,每4小时换水一次,浓缩后得到浓度约为3g/L的负载有阿霉素的抗肿瘤纳米粒子D的中间产物;将负载有阿霉素的抗肿瘤纳米粒子D的中间产物和0.4mg顺铂(0.0013mmol)混合(Pt/COO-为0.1),在20℃下避光搅拌48小时后装入透析袋中【截流分子量(MWCO)=3500】,用去离子水透析24小时,每4小时换水一次,得到浓度约为2g/L的抗肿瘤纳米粒子D的水溶液。
该抗肿瘤纳米粒子D为核壳结构,其平均粒径为176纳米;其中:抗肿瘤纳米粒子D的外壳为聚乙二醇;内核为聚己内酯,聚己内酯通过疏水作用负载阿霉素;聚丙烯酸位于内核外表面并通过羧酸根与顺铂中的铂的配位络合作用负载顺铂。图8(D)为动态光散射测定的抗肿瘤纳米粒子D的半径分布曲线,其平均半径值为88纳米。抗肿瘤纳米粒子D所负载的阿霉素的质量占抗肿瘤纳米粒子D质量的50%;抗肿瘤纳米粒子D所负载的顺铂的铂(Pt)相对于可降解的双亲性三嵌段共聚物D的羧酸根的摩尔比(Pt/COO-)值为0.05。
对上述抗肿瘤纳米粒子的水溶液进行动态光散射测试的过程为:将上述抗肿瘤粒子的水溶液分别取样并通过0.45μm的滤膜进行纯化除尘,利用激光光散射仪(型号为ALV/DLS/SLS-5022F,德国ALV公司生产)在25℃下、90°角度测定抗肿瘤纳米粒子在水溶液中的流体力学半径。
实施例7:抗肿瘤药物阿霉素和顺铂从抗肿瘤纳米粒子A中的释放
在37℃条件下,利用透析法【透析膜的(MWCO)=3500】评价在含有160mMNaCl的10mM PBS(pH=7.4)溶液(模拟哺乳动物,尤其是人体液的酸碱性及含盐量)中,抗肿瘤药物阿霉素和顺铂从实施例(6.a)中所述抗肿瘤纳米粒子A中的释放行为。以特定时间间隔对透析袋的外液进行取样,利用紫外分光光度计分别对阿霉素和顺铂的浓度进行测定。
图9(A)为阿霉素释放曲线,在80个小时的检测时间内,阿霉素的释放率达80%以上。图9(B)为顺铂释放曲线,在250个小时的检测时间内,顺铂的释放率达65%以上。结果表明抗肿瘤药物在模拟体内环境的缓冲溶液中有大部分可以释放出来并实现了药物缓释。
实施例8:可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束A的生物可降解性
将荧光探针分子芘的丙酮溶液(质量浓度为0.005g/L)60μL置于玻璃瓶中,待丙酮挥发后加入实施例(5.a)中所述的可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束A的水溶液3mL,超声0.5小时并静止24小时。将上述溶液置于37℃水浴中,加入脂肪酶Lipase PS使溶液中酶浓度为0.01g/L,以特定时间间隔对此水溶液进行荧光强度测定(激发波长为335nm,检测波长为350-500nm)。
图10为可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束A的降解实验结果:在脂肪酶Lipase PS作用下,可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束中A的聚己内酯链段由于酯键水解断裂而降解,导致可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束A的核破裂,将包裹在可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束A的核中的荧光探针芘释放进入水中,被水中的氧等小分子淬灭荧光而使荧光检测强度降低。如图10所示,荧光探针芘的荧光强度从0分钟时的142,降低至80分钟时的112。
实施例9:可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束A和抗肿瘤纳米粒子A的细胞毒性
利用MTT法评价可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束A和抗肿瘤纳米粒子A对人膀胱癌细胞的毒性。在96孔板(每孔3000个细胞)中50μL含质量浓度为10%胎牛血清的RPMI1640培养基中培养人膀胱癌细胞,分别加入可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束A或抗肿瘤纳米粒子A使各自浓度均为150mg/L,将细胞在37℃、体积浓度为5%二氧化碳的潮湿环境下保温48小时或72小时后,加入MTT溶液,保温4小时后置换为二甲基亚砜溶液,用酶标仪(型号为MULTISCAN MK-III,美国热电公司生产)测定570nm处的吸光度来确定细胞存活率(%)并将结果归纳于表1。
表1
在实施例9涉及时间内,可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束A对人膀胱癌细胞生长无抑制性表现,表明可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束A对人膀胱癌细胞是无毒性或基本无毒性的。负载抗肿瘤药物后,抗肿瘤纳米粒子A对人膀胱癌细胞表现出较高的抑制性。
产业实用性:
本发明的抗肿瘤纳米粒子可通过疏水作用和配位络合作用负载一种或多种抗肿瘤药物,具有生物可降解性,可以用于人肿瘤的化学疗法中。
Claims (9)
1.一种可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束,其是由聚乙二醇链段、聚己内酯链段和聚丙烯酸链段组成的可降解的双亲性三嵌段共聚物在水溶液中自组装后得到的,其特征是:该可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束为核壳结构,其平均粒径为20-200纳米;其中:胶束的外壳为聚乙二醇,内核为聚己内酯,聚丙烯酸位于内核外表面;
所述的可降解的双亲性三嵌段共聚物具有以下结构式(A):
上式中,R1来源于聚乙二醇链段的末端结构,R1是氢原子、或者是直链或支链的C1-12烷基中的一种;L为连接基,该连接基来源于卤代羧酸、卤代酰氯或卤代酰溴中的一种与聚乙二醇-嵌段-聚己内酯两嵌段共聚物反应后的残基;R2为卤素,该卤素为卤代羧酸、卤代酰氯或卤代酰溴中的一种与聚乙二醇-嵌段-聚己内酯两嵌段共聚物反应后所得;m为45-120的整数,n为5-60的整数,y为10-100的整数;x为水解率,水解率为30%-100%。
2.根据权利要求1所述的可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束,其特征是:所述的C1-12烷基是甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、正己基、癸基或十一烷基;
所述的残基为-CO-C(CH3)2-、-CO-CH(CH3)-、-CO-C6H4-CH2-或-CO-CH(CN)-;
所述的卤素为Cl、Br或I。
3.一种权利要求1或2所述的可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束的制备方法,其特征是:将可降解的双亲性三嵌段共聚物溶解于有机溶剂中,得到含有可降解的双亲性三嵌段共聚物的溶液,将含有可降解的双亲性三嵌段共聚物的溶液滴入水中,或将水滴入含有可降解的双亲性三嵌段共聚物的溶液中,其中,水与有机溶剂的体积比值大于1;然后通过超滤法或透析法除去有机溶剂,得到可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束。
4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征是:所述的有机溶剂选自四氢呋喃、丙酮、二甲基甲酰胺所组成的组中的至少一种。
5.根据权利要求3所述的制备方法,其特征是:所述的可降解的双亲性三嵌段共聚物通过如下方法制备得到:
(1)将一端为R1,另一端为羟基的聚乙二醇与己内酯单体以摩尔比为1∶5-200的比例混合,然后将混合物作为反应物溶于干燥的甲苯中,加入催化剂量的1,5,7-triazabicyclo-[4.4.0]dec-5-ene,在室温下反应;或
将混合物作为反应物,在反应物中加入催化剂辛酸亚锡,其中,辛酸亚锡的加入量为聚乙二醇与辛酸亚锡的摩尔比值为10-30;在反应温度为100-150℃下反应;
反应得到的产物在沉淀剂中沉淀并干燥得到聚乙二醇-嵌段-聚己内酯两嵌段共聚物;
(2)将步骤(1)得到的聚乙二醇-嵌段-聚己内酯两嵌段共聚物与卤代物以摩尔比为1∶1-10混合,然后将混合物作为反应物溶于干燥的二氯甲烷中,加入干燥的三乙胺作为催化剂,其中,三乙胺与卤代物的摩尔比值为1,在室温下反应,过滤除去反应生成的盐后在沉淀剂中沉淀并干燥得到聚乙二醇-嵌段-聚己内酯两嵌段共聚物引发剂;
所述的卤代物选自α-卤代异丁酸、α-卤代异丁酰氯、α-卤代异丁酰溴、α-卤代异丙酸、α-卤代异丙酰氯、α-卤代异丙酰溴、卤化甲基苯甲酸、卤化甲基苯甲酰氯、卤化甲基苯甲酰溴、α-卤化氰基乙酸、α-卤化氰基乙酰氯、α-卤化氰基乙酰溴中的一种;
(3)将步骤(2)得到的聚乙二醇-嵌段-聚己内酯两嵌段共聚物引发剂与叔丁酯单体以摩尔比为1∶10-300的比例混合,然后将混合物作为反应物溶于干燥的苯甲醚或丙酮中,加入溴化亚酮和五甲基二亚乙基三胺,其中聚乙二醇-嵌段-聚己内酯两嵌段共聚物引发剂∶溴化亚铜∶五甲基二亚乙基三胺的摩尔比为2∶1∶1,在室温至120℃之间的任意一个恒定温度,且在无氧条件下反应;反应得到的产物过碱性氧化铝柱后在沉淀剂中沉淀并干燥得到聚乙二醇-嵌段-聚己内酯-嵌段-聚丙烯酸叔丁酯三嵌段共聚物;
(4)将步骤(3)得到的聚乙二醇-嵌段-聚己内酯-嵌段-聚丙烯酸叔丁酯三嵌段共聚物溶于二氯甲烷中,加入三氟乙酸作为催化剂,其中三氟乙酸与聚乙二醇-嵌段-聚己内酯-嵌段-聚丙烯酸叔丁酯三嵌段共聚物中的聚丙烯酸叔丁酯的叔丁基的摩尔比值为3-10,在室温下反应,将反应后所得产物在沉淀剂中沉淀并干燥得到权利要求1中式(A)的可降解的双亲性三嵌段共聚物聚乙二醇-嵌段-聚己内酯-嵌段-聚丙烯酸;
所述的沉淀剂选自乙醚、正己烷、石油醚中的一种。
6.一种权利要求1或2所述的可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束的用途,其特征是:所述的可降解的双亲性三嵌段共聚物胶束作为药物载体使用。
7.根据权利要求6所述的用途,其特征是:所述的作为药物载体是通过可降解的双亲性三嵌段共聚物的疏水性生物可降解的聚己内酯链段的疏水作用负载疏水性抗肿瘤药物,再通过聚丙烯酸链段的羧酸根与顺式铂(II)类抗肿瘤药物中的铂的配位络合作用负载顺式铂(II)类抗肿瘤药物形成抗肿瘤纳米粒子;该抗肿瘤纳米粒子为核壳结构,其平均粒径为20-200纳米;其中:抗肿瘤纳米粒子的外壳为聚乙二醇;内核为通过疏水作用负载了疏水性抗肿瘤药物的聚己内酯;通过配位络合作用负载了顺式铂(II)类抗肿瘤药物的聚丙烯酸位于内核外表面。
8.根据权利要求7所述的用途,其特征是:所述的抗肿瘤纳米粒子所负载的疏水性抗肿瘤药物的质量占抗肿瘤纳米粒子质量的1%-50%;所述的抗肿瘤纳米粒子所负载的顺式铂(II)类抗肿瘤药物的铂相对于可降解的双亲性三嵌段共聚物的羧酸根的摩尔比值为0.05-1。
9.根据权利要求7所述的用途,其特征是:所述的聚己内酯链段的疏水作用负载疏水性抗肿瘤药物的制备过程,是将可降解的双亲性三嵌段共聚物和疏水性抗肿瘤药物同时溶解于有机溶剂中,得到含有可降解的双亲性三嵌段共聚物和疏水性抗肿瘤药物的混合溶液,将含有可降解的双亲性三嵌段共聚物和疏水性抗肿瘤药物的混合溶液滴入水中,或将水滴入含有可降解的双亲性三嵌段共聚物和疏水性抗肿瘤药物的混合溶液中,其中,水与有机溶剂的体积比值大于1;然后通过超滤法或透析法除去有机溶剂和未负载的疏水性抗肿瘤药物,得到负载有疏水性抗肿瘤药物的抗肿瘤纳米粒子的中间产物;其中,有机溶剂选自四氢呋喃、丙酮、二甲基甲酰胺所组成的组中的至少一种;
所述的通过聚丙烯酸链段的羧酸根与顺式铂(II)类抗肿瘤药物中的铂的配位络合作用负载顺式铂(II)类抗肿瘤药物的制备过程,是将上述负载有疏水性抗肿瘤药物的抗肿瘤纳米粒子的中间产物与顺式铂(II)类抗肿瘤药物作为反应物置于水中,其中:顺式铂(II)类抗肿瘤药物中的铂相对于聚丙烯酸链段的羧酸根的投料摩尔比值为0.1-2;在20-50℃之间的任意一个恒定温度下反应24-96小时,然后通过超滤法或透析法除去未负载的顺式铂(II)类抗肿瘤药物,得到抗肿瘤纳米粒子。
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