CN102241825A - 一种超分子聚合物胶束的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超分子聚合物胶束的制备方法，该方法以环糊精或其衍生物和低分子量的聚酯为基本原料，在聚酯链中部通过化学方法引入一个或两个大的空间位阻基团，以含位阻基团的低分子量聚酯链为客体、环糊精基为主体，通过主客体相互作用形成两亲性超分子，在亲疏水相互作用下自组装成超分子聚合物胶束。与现有技术相比，本发明通过调节环糊精和聚酯之间的投料比，控制胶束的亲、疏水比例，进而调节释药性能，制备出满足各种不同需要的药物载体，难溶于水的药物在胶束形成的过程中能被包裹于胶束疏水性的内核，该胶束在生物医学领域特别是药物控制释放方面具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种胶束的制备方法，尤其是涉及一种超分子聚合物胶束的制备方法。
背景技术
聚合物胶束在生物工程、生物医学、材料学、制药学等多领域都有着广泛应用前景，在过去的十几年里，聚合物胶束主要通过两亲性嵌段共聚物自组装形成。最近发展了一种利用主客体相互作用形成两亲性聚合物，然后自组装形成聚合物胶束。如Jiang等通过block-copolymer-free的方法制备出了以非共价键结合的胶束。长期以来，由于环糊精和疏水性的聚酯(如聚己内酯)形成的包结物极易结晶，很难分散于常规溶剂，所以一直难以开发出这种聚轮烷的生物医学应用。本人所在的课题组最近开发出了“一锅法”制备基于环糊精和疏水性聚酯超分子聚合物胶束，其中分子量较高的聚酯(3000～50000)方可直接采用此法，因为低分子量的聚酯更易与环糊精结合形成结晶型聚轮烷，所以用低分子量的聚酯制备超分子胶束一直是个有待解决的问题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种满足各种不同需要的药物载体、具有良好药物缓释行为的超分子聚合物胶束的制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种超分子聚合物胶束的制备方法，其特征在于，该方法以环糊精或其衍生物和低分子量的聚酯为基本原料，在聚酯链中部通过化学方法引入一个或两个大的空间位阻基团，以含位阻基团的低分子量聚酯链为客体、环糊精基为主体，通过主客体相互作用形成两亲性超分子，在亲疏水相互作用下自组装成超分子聚合物胶束。
该方法具体包括以下步骤：
(1)将马来酸酐和端羟基聚己内酯按摩尔比(10～100)∶1混合溶于重蒸干燥的四氢呋喃中，控制聚己内酯的浓度为0.04～0.06mol/L，控制反应温度为50～80℃于一恒温油浴中反应12～24h，得到反应混合液用过量甲醇沉淀，置于4℃的冰箱中过夜后再减压过滤收集固体产物，经真空干燥得到两端含有马来酸羧基的聚己内酯；
(2)将步骤(1)中所得的端羧基聚己内酯作为引发剂，在催化量的辛酸亚锡催化下开环ε-己内酯单体，控制引发剂、ε-己内酯单体及催化剂的摩尔比为1∶104∶(8～12)置于反应管中，通过减压通氩气，反复三次，最终管内压强降至50Pa，密封后将聚合管置于2450MHz的微波炉中，在255W的功率下反应5～15min，得到的反应混合物用过量的甲醇沉淀，置于4℃的冰箱中冷却静置，再经减压抽滤，重新用四氢呋喃溶解后，再用甲醇沉淀收集固体产物，真空干燥得到聚酯链中含有马来酸羧基的开环的聚己内酯；
(3)将具有较大空间的位阻基团与聚酯链中含有马来酸羧基开环的聚己内酯以摩尔比(25～35)∶1混合并溶于氯仿中，控制聚己内酯浓度为1.5×10-3mg/mL，在三乙胺催化下，控制反应温度为50～80℃反应12～24h，得到的反应混合液用过量的甲醇沉淀，除去未反应完全的原料和杂质，置于4℃的冰箱中静置过夜，再离心收集固体产物，真空干燥得到聚酯链中含有较大空间位阻基团的开环的聚己内酯；
(4)将聚酯链中含有较大空间位阻基团的开环的聚己内酯溶于有机溶剂中，控制其浓度为1～3mg/mL，得到有机溶液，再将重量比为1∶1的环糊精与尿素的混合物或环糊精的衍生物溶于去离子水中，控制环糊精或环糊精的衍生物的浓度为3～5mg/mL，得到水溶液，在50～70℃下将水溶液逐滴滴加到有机溶剂溶液中并开启搅拌装置搅拌，形成紫红色溶液，反应20～30h后，将得到的反应混合液冷却至室温，过滤除去少量不溶物，滤液置于蒸馏水中透析20～30h并移除有机溶剂，在有机溶剂移除的过程中即形成超分子聚合物胶束。
所述步骤(1)中的端羟基聚己内酯分子量为500～3000。
所述步骤(4)中的较大空间的位阻基团包括阿霉素或紫杉醇。
所述步骤(4)中的有机溶剂包括四氢呋喃或乙醇。
所述步骤(4)中的环糊精包括α-环糊精、β-环糊精或γ-环糊精。
所述步骤(4)中的环糊精衍生物包括经马来酸酐修饰、靶向基团修饰、甲基 化、乙基化或修饰的环糊精。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)通过调节环糊精和聚酯之间的投料比，控制胶束的亲、疏水比例，进而调节释药性能，制备出满足各种不同需要的药物载体；
(2)由于疏水相互作用，难溶于水的药物在胶束形成的过程中能被包裹于胶束疏水性的内核；
(3)制备的超分子聚合物胶束可以被用作疏水性药物的载体，在体外模拟释药实验中显示具有良好药物缓释行为，在细胞实验中显示该胶束对细胞几乎没有毒性，可以很容易地进入细胞，暗示了该胶束在生物医学领域特别是药物控制释放方面广阔的应用前景。
附图说明
图1为α-环糊精/低分子量聚己内酯超分子聚合物胶束的透射电镜照片；
图2为α-环糊精/低分子量聚己内酯超分子聚合物胶束水相中的粒径分布图；
图2为实施例1-实施例4的低分子量聚己内酯和α-CD所形成的超分子胶束的核磁图谱；
图3为芘在不同α-环糊精/低分子量聚己内酯超分子聚合物胶束浓度下的荧光图谱；
图4为HepG2细胞在不同浓度的超分子聚合物胶束溶液中的细胞存活率图；
图5为37℃下培养的HepG2细胞在超分子胶束中受到543nm激发的激光共聚焦图像；
图6为α-环糊精/低分子量聚己内酯超分子聚合物胶束在37℃的释药曲线。
图7为α-环糊精/低分子量聚己内酯超分子聚合物胶束在37℃的释药曲线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种超分子聚合物胶束的制备方法，该方法包括以下步骤：
将10mg分子量为3000的聚酯链中含有阿霉素的开环的聚己内酯(PCL-Dox-PCL-Dox-PCL)(1.67μmol)溶于5mL四氢呋喃(THF)中，然后将其置于25mL的圆底烧瓶中；另将20mg α-环糊精(α-CD，20μmol)和20mg尿素溶 于5mL去离子水，置于10mL的恒压滴液漏斗中。在60℃磁力搅拌下将水溶液逐滴滴加到THF溶液中，形成紫红色溶液。24小时后，将反应混合液冷却至室温抽滤，除去少量不溶物。将滤液置于透析袋(MWCO 3500)中，于400mL蒸馏水中透析24小时。每8小时换一次水以完全移除有机溶剂。所得的α-环糊精/低分子量聚己内酯超分子聚合物胶束的透射电镜图片如图1所示，水相中的粒径分布图如图2所示。
实施例2
将10mg分子量为3000的PCL-Dox-PCL-Dox-PCL与40mg的α-环糊精按照上述例一的条件步骤制备超分子聚合物胶束。
实施例3
将10mg分子量为3000的PCL-Dox-PCL-Dox-PCL与60mg的α-环糊精按照上述例一的条件步骤制备超分子聚合物胶束。
实施例4
将10mg分子量为3000的PCL-Dox-PCL-Dox-PCL与80mg的α-环糊精按照上述例一的条件步骤制备超分子聚合物胶束。
实施例1-实施例4经低分子量聚己内酯(PCL)和α-环糊精所形成的超分子胶束的核磁图谱如图3所示，由下至上为实施例1-实施例4。随着α-CD和PCL投料比的逐渐提高，发现胶束中α-CDs的比例逐渐增加，到80/10时α-CDs的比例已提升至原来的两倍。由此可知，改变投料比可以调控被α-CD包裹和未包裹PCL链段的比例，以期达到调控胶束的目的。
将人体肝细胞HepG2与在不同浓度的超分子聚合物胶束中孵化，通过细胞存活率的变化，考察超分子聚合物胶束的毒性及生物相容性。HepG2细胞在不同浓度的超分子聚合物胶束溶液中的细胞存活率如图5所示，该超分子胶束溶液浓度低于1400mg/L时，胶束对细胞基本没有毒性，生物相容性良好。
超分子胶束中的刚性基团Dox具有荧光性质，它在543nm的激发条件下能够发射红色荧光，将HepG2细胞与1mg/mL超分子胶束溶液孵化24h后，如图6所示，在细胞内部观测到了较强的红色荧光，细胞外部荧光强度很弱，表明该超分子胶束进入了细胞。
将游离阿霉素(Dox)和PCL-Dox-PCL-Dox-PCL一同溶于四氢呋喃中，与溶有α-环糊精(α-CD)和尿素的水溶液按上述例一条件混合。完毕后，置于蒸馏水 中透析得到载药胶束，其中Dox通过疏水-疏水作用包裹于胶束的疏水核内。经测定超分子胶束的药物包封率为22.3％。
在37℃的蒸馏水中考察载药胶束的药物控释行为，释药曲线如图7所示。在开始的10h内，药物释放很快，几乎释放了总量的30％；10h后，释药速率减慢，并且随着释药时间的增加而逐步降低；144h时，释药率达到约85％，可以认为此时药物全部释放。整个药物释放过程进展平稳，超分子胶束的药物控释能力良好。
实施例5
一种超分子聚合物胶束的制备方法，该方法以环糊精或其衍生物和低分子量的聚酯为基本原料，在聚酯链中部通过化学方法引入一个或两个大的空间位阻基团，以含位阻基团的低分子量聚酯链为客体、环糊精基为主体，通过主客体相互作用形成两亲性超分子，在亲疏水相互作用下自组装成超分子聚合物胶束。具体包括以下步骤：
(1)将马来酸酐和分子量为500的端羟基聚己内酯按摩尔比10∶1混合溶于重蒸干燥的四氢呋喃中，控制聚己内酯的浓度为0.04mol/L，控制反应温度为60℃于一恒温油浴中反应24h，得到反应混合液用过量甲醇沉淀，置于4℃的冰箱中过夜后再减压过滤收集固体产物，多次沉淀提纯产物，经真空干燥得到两端含有马来酸羧基的聚己内酯；
(2)将步骤(1)中所得的端羧基聚己内酯作为引发剂，在催化量的辛酸亚锡催化下开环ε-己内酯单体，控制引发剂、ε-己内酯单体及催化剂的摩尔比为1∶104∶8置于反应管中，通过减压通氩气，反复三次，最终管内压强降至50Pa，密封后将聚合管置于2450MHz的微波炉中，在255W的功率下反应5min，得到的反应混合物用过量的甲醇沉淀，置于4℃的冰箱中冷却静置，再经减压抽滤，重新用四氢呋喃溶解后，再用甲醇沉淀收集固体产物，真空干燥得到聚酯链中含有马来酸羧基的开环的聚己内酯；
(3)将紫杉醇与聚酯链中含有马来酸羧基的开环的聚己内酯以摩尔比25∶1混合并溶于氯仿中，控制聚己内酯浓度为1.5×10-3mg/mL，在三乙胺催化下，控制反应温度为70℃反应24h，得到的反应混合液用过量的甲醇沉淀，除去未反应完全的原料和杂质，置于4℃的冰箱中静置过夜，再离心收集固体产物，真空干燥得到聚酯链中含有紫杉醇的开环的聚己内酯；
(4)将聚酯链中含有紫杉醇的开环的聚己内酯溶于乙醇中，控制其浓度为 1mg/mL，得到乙醇溶液，甲基化α-环糊精溶于去离子水中，控制甲基化α-环糊精的浓度为3mg/mL，得到水溶液，在80℃下将水溶液逐滴滴加到乙醇溶液中并开启搅拌装置搅拌，形成紫红色溶液，反应20h后，将得到的反应混合液冷却至室温，过滤除去少量不溶物，滤液置于蒸馏水中透析20h并移除有机溶剂，在乙醇移除的过程中即形成超分子聚合物胶束。
实施例6
一种超分子聚合物胶束的制备方法，该方法以环糊精或其衍生物和低分子量的聚酯为基本原料，在聚酯链中部通过化学方法引入一个或两个大的空间位阻基团，以含位阻基团的低分子量聚酯链为客体、环糊精基为主体，通过主客体相互作用形成两亲性超分子，在亲疏水相互作用下自组装成超分子聚合物胶束。
该方法具体包括以下步骤：
(1)将马来酸酐和分子量为2000的端羟基聚己内酯按摩尔比80∶1混合溶于重蒸干燥的四氢呋喃中，控制聚己内酯的浓度为0.05mol/L，控制反应温度为60℃于一恒温油浴中反应12h，得到反应混合液用过量甲醇沉淀，置于4℃的冰箱中过夜后再减压过滤收集固体产物，多次沉淀提纯产物，经真空干燥得到两端含有马来酸羧基的聚己内酯；
(2)将步骤(1)中所得的端羧基聚己内酯作为引发剂，在催化量的辛酸亚锡催化下开环ε-己内酯单体，控制引发剂、ε-己内酯单体及催化剂的摩尔比为1∶104∶10置于反应管中，通过减压通氩气，反复三次，最终管内压强降至50Pa，密封后将聚合管置于2450MHz的微波炉中，在255W的功率下反应10min，得到的反应混合物用过量的甲醇沉淀，置于4℃的冰箱中冷却静置，再经减压抽滤，重新用四氢呋喃溶解后，再用甲醇沉淀收集固体产物，真空干燥得到聚酯链中含有马来酸羧基的开环的聚己内酯；
(3)将紫杉醇与聚酯链中含有马来酸羧基的开环的聚己内酯以摩尔比30∶1混合并溶于氯仿中，控制聚己内酯浓度为1.5×10-3mg/mL，在三乙胺催化下，控制反应温度为50℃反应24h，得到的反应混合液用过量的甲醇沉淀，除去未反应完全的原料和杂质，置于4℃的冰箱中静置过夜，再离心收集固体产物，真空干燥得到聚酯链中含有紫杉醇的开环的聚己内酯；
(4)将聚酯链中含有紫杉醇的开环的聚己内酯溶于乙醇中，控制其浓度为2mg/mL，得到乙醇溶液，再将重量比为1∶1的γ-环糊精与尿素的混合物溶于去离 子水中，控制环糊精的浓度为4mg/mL，得到水溶液，在60℃下将水溶液逐滴滴加到乙醇溶液中并开启搅拌装置搅拌，形成紫红色溶液，反应24h后，将得到的反应混合液冷却至室温，过滤除去少量不溶物，滤液置于蒸馏水中透析24h并移除有机溶剂，在乙醇移除的过程中即形成超分子聚合物胶束。
实施例7
一种超分子聚合物胶束的制备方法，该方法以环糊精或其衍生物和低分子量的聚酯为基本原料，在聚酯链中部通过化学方法引入一个或两个大的空间位阻基团，以含位阻基团的低分子量聚酯链为客体、环糊精基为主体，通过主客体相互作用形成两亲性超分子，在亲疏水相互作用下自组装成超分子聚合物胶束。
该方法具体包括以下步骤：
(1)将马来酸酐和分子量为2000的端羟基聚己内酯按摩尔比100∶1混合溶于重蒸干燥的四氢呋喃中，控制聚己内酯的浓度为0.06mol/L，控制反应温度为80℃于一恒温油浴中反应12h，得到反应混合液用过量甲醇沉淀，置于4℃的冰箱中过夜后再减压过滤收集固体产物，多次沉淀提纯产物，经真空干燥得到两端含有马来酸羧基的聚己内酯；
(2)将步骤(1)中所得的端羧基聚己内酯作为引发剂，在催化量的辛酸亚锡催化下开环ε-己内酯单体，控制引发剂、ε-己内酯单体及催化剂的摩尔比为1∶104∶12置于反应管中，通过减压通氩气，反复三次，最终管内压强降至50Pa，密封后将聚合管置于2450MHz的微波炉中，在255W的功率下反应15min，得到的反应混合物用过量的甲醇沉淀，置于4℃的冰箱中冷却静置，再经减压抽滤，重新用四氢呋喃溶解后，再用甲醇沉淀收集固体产物，真空干燥得到聚酯链中含有马来酸羧基的开环的聚己内酯；
(3)将阿霉素与聚酯链中含有马来酸羧基的开环的聚己内酯以摩尔比35∶1混合并溶于氯仿中，控制聚己内酯浓度为1.5×10-3mg/mL，在三乙胺催化下，控制反应温度为80℃反应12h，得到的反应混合液用过量的甲醇沉淀，除去未反应完全的原料和杂质，置于4℃的冰箱中静置过夜，再离心收集固体产物，真空干燥得到聚酯链中含有阿霉素的开环的聚己内酯；
(4)将聚酯链中含有阿霉素的开环的聚己内酯溶于四氢呋喃中，控制其浓度为3mg/mL，得到四氢呋喃溶液，再将马来酸酐修饰的γ-环糊精溶于去离子水中，控制环糊精或环糊精的衍生物的浓度为5mg/mL，得到水溶液，在70℃下将水溶 液逐滴滴加到四氢呋喃溶液中并开启搅拌装置搅拌，形成紫红色溶液，反应30h后，将得到的反应混合液冷却至室温，过滤除去少量不溶物，滤液置于蒸馏水中透析30h并移除四氢呋喃，在四氢呋喃移除的过程中即形成超分子聚合物胶束。
Claims (7)
1.一种超分子聚合物胶束的制备方法，其特征在于，该方法以环糊精或其衍生物和低分子量的聚酯为基本原料，在聚酯链中部通过化学方法引入一个或两个大的空间位阻基团，以含位阻基团的低分子量聚酯链为客体、环糊精基为主体，通过主客体相互作用形成两亲性超分子，在亲疏水相互作用下自组装成超分子聚合物胶束。
2.根据权利要求1所述的一种超分子聚合物胶束的制备方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
(1)将马来酸酐和端羟基聚己内酯按摩尔比(10～100)∶1混合溶于重蒸干燥的四氢呋喃中，控制聚己内酯的浓度为0.04～0.06mol/L，控制反应温度为50～80℃于一恒温油浴中反应12～24h，得到反应混合液用过量甲醇沉淀，置于4℃的冰箱中过夜后再减压过滤收集固体产物，经真空干燥得到两端含有马来酸羧基的聚己内酯；
(2)将步骤(1)中所得的端羧基聚己内酯作为引发剂，在催化量的辛酸亚锡催化下开环ε-己内酯单体，控制引发剂、ε-己内酯单体及催化剂的摩尔比为1∶104∶(8～12)置于反应管中，通过减压通氩气，反复三次，最终管内压强降至50Pa，密封后将聚合管置于2450MHz的微波炉中，在255W的功率下反应5～15min，得到的反应混合物用过量的甲醇沉淀，置于4℃的冰箱中冷却静置，再经减压抽滤，重新用四氢呋喃溶解后，再用甲醇沉淀收集固体产物，真空干燥得到聚酯链中含有马来酸羧基的开环的聚己内酯；
(3)将具有较大空间的位阻基团与聚酯链中含有马来酸羧基开环的聚己内酯以摩尔比(25～35)∶1混合并溶于氯仿中，控制聚己内酯浓度为1.5×10-3mg/mL，在三乙胺催化下，控制反应温度为50～80℃反应12～24h，得到的反应混合液用过量的甲醇沉淀，除去未反应完全的原料和杂质，置于4℃的冰箱中静置过夜，再离心收集固体产物，真空干燥得到聚酯链中含有较大空间位阻基团的开环的聚己内酯；
(4)将聚酯链中含有较大空间位阻基团的开环的聚己内酯溶于有机溶剂中，控制其浓度为1～3mg/mL，得到有机溶液，再将重量比为1∶1的环糊精与尿素的混合物或环糊精的衍生物溶于去离子水中，控制环糊精或环糊精的衍生物的浓度为3～5mg/mL，得到水溶液，在50～70℃下将水溶液逐滴滴加到有机溶剂溶液中并开启搅拌装置搅拌，形成紫红色溶液，反应20～30h后，将得到的反应混合液冷却至室温，过滤除去少量不溶物，滤液置于蒸馏水中透析20～30h并移除有机溶剂，在有机溶剂移除的过程中即形成超分子聚合物胶束。
3.根据权利要求2所述的一种超分子聚合物胶束的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的端羟基聚己内酯分子量为500～3000。
4.根据权利要求2所述的一种超分子聚合物胶束的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中的较大空间的位阻基团包括阿霉素或紫杉醇。
5.根据权利要求2所述的一种超分子聚合物胶束的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中的有机溶剂包括四氢呋喃或乙醇。
6.根据权利要求2所述的一种超分子聚合物胶束的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中的环糊精包括α-环糊精、β-环糊精或γ-环糊精。
7.根据权利要求2所述的一种超分子聚合物胶束的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中的环糊精衍生物包括经马来酸酐修饰、靶向基团修饰、甲基化、乙基化或修饰的环糊精。
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