CN102302786A

CN102302786A - β-环糊精聚合物-紫杉醇包合物的制备方法

Info

Publication number: CN102302786A
Application number: CN 201110217860
Authority: CN
Inventors: 刁国旺; 范健; 陈铭; 张旺
Original assignee: Yangzhou University
Current assignee: Yangzhou University
Priority date: 2011-08-01
Filing date: 2011-08-01
Publication date: 2012-01-04

Abstract

β-环糊精聚合物-紫杉醇包合物的制备方法，属于超分子包合技术领域水溶性药物的制备技术领域。先在强碱性条件下将β-环糊精与环氧氯丙烷发生交联生成β-环糊精聚合物；再以N，N-二甲基甲酰胺为反应溶剂，将β-环糊精聚合物和紫杉醇发生均相超分子反应，生成β-环糊精聚合物-紫杉醇包合物；反应结束后，加入沉淀剂，析出固体，经抽滤后，将滤饼用无水乙醇洗涤后置于30～50℃真空干燥，得到β-环糊精聚合物-紫杉醇包合物。本发明操作简便，条件易控，产品纯度可达95~98%，具有优良的水溶性，结构稳定，不破坏紫杉醇自身的结构和药用性能，使得紫杉醇这种水溶性较差的天然抗癌药物有望做成口服药物或静脉注射针剂。

Description

β-环糊精聚合物-紫杉醇包合物的制备方法

技术领域

本发明属于超分子包合技术领域水溶性药物的制备技术领域。

背景技术

作为第二代超分子主体化合物——环糊精(Cyclodextrins，简为CDs)，是由6个以上的D-吡喃葡萄糖单元以a-1,4键合的一类环状低聚糖，根据其所含葡萄糖单元数目的不同，可分为a-CD，b-CD和g-CD等，其中又以b-环糊精（b-CD）产量最高，价格最便宜，应用最广泛。环糊精类化合物的特点是都具有一定尺寸的疏水性空腔，因此可以有选择性地包合多类客体分子而形成超分子化合物。由于它的独特结构，使得环糊精的理论研究和实际应用都获得迅速发展。在工业、农业、食品、医药、分离技术和环境保护等方面都有重要用途。

β-环糊精独特的内疏水，外亲水的结构可以包合药物分子形成包合物，此时药物分子被包含于β-CD分子空腔中，具有很高的分散度，同时由于β-CD外部多羟基的亲水性，使包合物具有良好的可润湿性，从而达到对难溶性药物的增溶效果。由于β-CD自身溶解度较低，常常在其边缘引入修饰基团改善其溶解度，以扩大其应用范围。利用环氧氯丙烷连接环糊精单元，形成环糊精聚合物。所得到的环糊精聚合物有着高的水溶性和分子柔性，使得其能够很好地与药物分子包合形成非共价复合物，因此可以提高药物的稳定性、水溶性，降低药物的挥发性，控制药物释放速率，掩盖不良气味等。

紫杉醇（Paclitaxel）是一复杂的二萜类化合物，分子式：C₄₇H₅₁NO₁₄，分子量：853.918，白色晶体。在pH4～8范围内紫杉醇比较稳定，碱性条件下很快分解，酸性条件下比较稳定。紫杉醇从紫杉树皮中分离提取到的一种天然抗肿瘤物质。紫杉醇独特的抗癌活性机制在于它属于有丝分裂抑制剂或纺锤体毒素，不但能抑制细胞的有丝分裂、纺锤体和纺锤丝的形成，从而阻止癌细胞的繁殖，而且能通过诱导和促进微管蛋白的聚合和装配，阻止微管发生解聚，使微管稳定，因而对于许多耐常规化疗药物的肿瘤有活性，应用前景十分广阔。但是，紫杉醇在室温下很难溶于水及许多药用溶媒，在水中溶解度仅为0.006 mg·mL^-1，口服难以吸收，通常使用静脉注射给药。

目前，环糊精-紫杉醇包合物的制备方法已有报道，主要是采用混合溶剂法进行包合反应。其制备方法：紫杉醇与环糊精衍生物（羟丙基-β-环糊精、磺丁基-β-环糊精、或者两者的混合物）的质量比为1︰10～150，在环糊精衍生物水溶液中滴加紫杉醇的乙醇溶液，体系溶解后以0.2～0.4 μｍ微孔滤膜过滤，滤液减压除乙醇，减压除水，冷冻干燥，得到固体包合物，或减压除乙醇后得到液体包合物，其中乙醇含量小于２％。

现有技术的缺陷是：

1、根据文献报道，环糊精与紫杉醇形成2︰1的超分子包合物，即两个环糊精分子包裹一个紫杉醇分子，因此，常见的环糊精衍生物对紫杉醇包合能力有限，包合反应较难进行，包合常数较小，所得超分子包合物溶解度增加的幅度也受到限制。同时所得超分子包合物的稳定性受到一定的限制。

2、制备过程中，为了使药物尽可能的被包裹在环糊精的空腔中，主体化合物的用量往往远大于药物的用量(主体化合物与药物的质量比10～150︰1)，导致最终产品中含有大量的主体化合物，无法保证包合物的纯度，为下一步药物浓度的确定造成影响，同时过量的主体化合物对人体脏器也会造成一定的伤害。

3、采用混合溶剂法制备超分子包合物，由于紫杉醇在水中溶解度极小（约为0.006 mg·mL^-1），在混合溶剂中，仍会有部分紫杉醇不能溶解，包合反应不是在均相体系中进行，一方面，包合反应不能充分进行，产率较低；另一方面，包合反应结束后需要用微孔滤膜对反应体系进行过滤，已除去尙未反应或溶解的紫杉醇，对原药紫杉醇造成浪费，提高了生产成本。

发明内容

本发明的目的在于提出克服上述缺陷，制备方法简单、产品纯度高的一种新型β-环糊精聚合物-紫杉醇包合物的制备方法。

本发明的技术方案如下：

1）在强碱性条件下将β-环糊精与环氧氯丙烷发生交联生成分子聚合度为3～7个环糊精单元聚合、分子量为4000～8500的β-环糊精聚合物；

2）以N，N-二甲基甲酰胺为反应溶剂，将β-环糊精聚合物和紫杉醇发生均相超分子反应，生成β-环糊精聚合物-紫杉醇包合物；待反应结束后，加入沉淀剂，析出固体，经抽滤后，将滤饼用无水乙醇洗涤后置于30～50 ℃真空干燥12～24 h，得到白色固体，即为β-环糊精聚合物-紫杉醇包合物。

本发明特点：

1、本发明在生成β-环糊精聚合物时，是在碱性条件下进行交联反应，其氢键形成的刚性结构被破坏，β-环糊精聚合物的溶解度增大，室温下溶解度>50％(w/v)，甚至可以高达80％(w/v)以上；本发明可以通过调节环氧氯丙烷与β-环糊精的比列，来控制聚合物中β-环糊精单元的数目，形成的β-环糊精聚合物分子上含有3～7个环糊精单元，可以与紫杉醇形成稳定的包合物，其包合常数为1.2×10⁸～2.1×10⁸M^-2。

2、采用N，N-二甲基甲酰胺（DMF）为反应溶剂，可以同时溶解β-环糊精聚合物与紫杉醇，使得包合反应在均相溶液中进行，促进分子之间的有效碰撞，提高反应的效率。

3、利用β-环糊精聚合物-紫杉醇包合物在乙醇中溶解度较差，以乙醇为沉淀剂，使包合物沉淀，再经过抽滤、洗涤、干燥后，即可获得β-环糊精聚合物-紫杉醇包合物。

4、本发明获得的β-环糊精聚合物-紫杉醇包合物纯度可达95~98%，于25℃条件下，在水中的溶解度约为2.1 mg/ml，这种优良的水溶性，结构稳定，不破坏紫杉醇自身的结构和药用性能，使得紫杉醇这种水溶性较差的天然抗癌药物有望做成口服药物或静脉注射针剂。

5、本发明操作简便，条件易控，易于工业化生产。

为了提高包合物的纯度，本发明采用紫杉醇浓度远大于β-环糊精聚合物中环糊精单体浓度的方法，所述紫杉醇与于β-环糊精聚合物的投料摩尔比为3～6︰1。

为了有效地析出β-环糊精聚合物-紫杉醇包合物固定，提高产品收率，所述沉淀剂为乙醇。

附图说明

图1为本发明方法制成的β-环糊精聚合物在重水中的核磁氢谱图。

图2为本发明方法制成的β-环糊精聚合物-紫杉醇包合物以及主客体化合物的红外光谱图。

图3为不同浓度β-环糊精聚合物-紫杉醇包合物的紫外光谱图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行详细地说明。

1、β-环糊精聚合物的制备：

在250 mL三口烧瓶中加入19.7 g氢氧化钠、25 g β-环糊精和40 mL水，常温搅拌至固体全部溶解，接着加入6～12 mL环氧氯丙烷，30℃水浴加热，搅拌24 h。

待反应结束，反应体系温度降至室温后，将溶液进行透析，直至溶液pH值显中性。对溶液进行旋转蒸发，蒸至粘稠状，加入无水乙醇析出白色固体，过滤，50℃真空干燥24h。最后得到白色的β-环糊精聚合物，产率50～60%。

根据核磁氢谱中不同种类的质子的积分面积来确定β-环糊精聚合物中分子聚合度。确定环糊精单元数目，从而间接确定聚合物分子量。如图1所示，环糊精单元与环氧氯丙烷单元的质子峰的积分面积之比约为16︰1，表明环糊精单元数目为7个，再根据环糊精单元与环氧氯丙烷单元的分子量确定该聚合物的分子量约为8500。

2、β-环糊精聚合物-紫杉醇包合物的制备：

在250 mL锥形瓶中加入0.05 molβ-环糊精聚合物和1～2 mol紫杉醇，再加入100 ml N，N-二甲基甲酰胺（DMF），在反应温度15～35 ℃的条件下，磁力搅拌或机械搅拌12～24 h。

待反应结束后，在锥形瓶中加入沉淀剂乙醇20～50 ml，反应体系中有白色固体析出。抽滤固体，滤液保留并转移至250 mL圆底烧瓶中，滤饼用少量无水乙醇洗涤，接着将固体置于30～50 ℃真空干燥12～24 h，得到白色固体，即为β-环糊精聚合物-紫杉醇包合物，产率可达80～90 %。

另将转移至250 mL圆底烧瓶中的滤液，先进行减压蒸馏，除去滤液中的乙醇（蒸馏出的乙醇可以回收再利用），剩余滤液中含有大量未被包合的客体分子紫杉醇，可以继续加入β-环糊精聚合物，进行包合反应，重复上述操作，无需更换溶剂。保持紫杉醇的物质的量浓度为聚合物单体物质的量浓度的3倍以上即可。

3、检验获得的产品：

（1）产品采用红外光谱进行鉴定。红外光谱由Bruker-Tensor 27红外光谱仪测得。如图2所示，图中(a)紫杉醇的羰基-C=O振动和双键-C=C振动吸收峰都分别在1731 cm^-1和1648 cm^-1。图(c)中1659 cm^-1 处的吸收峰对应于紫杉醇的羰基C=O 的特征吸收峰，由于超分子包合物的形成导致了其吸收峰向低波数方向移动，由此表明紫杉醇已经进入到β-环糊精聚合物的空腔中，形成了超分子包合物。证明超分子包合物中含有紫杉醇有效成分。

（2） β-环糊精聚合物-紫杉醇包合物水溶性试验的过程及结果

通过Lambert-Beer定律，25℃下，对不同浓度的水溶性金丝桃素超分子包合物水溶液进行紫外光谱检测，如图3所示。图3中，曲线1的包合物浓度为0.3/mg·mL^-1，曲线2的包合物浓度为0.5/mg·mL^-1，曲线3的包合物浓度为1.0/mg·mL^-1，曲线4的包合物浓度为1.2/mg·mL^-1，曲线5的包合物浓度为1.5/mg·mL^-1。

根据图3结果，绘制浓度-吸光度标准曲线，将包合物的饱和水溶液的紫外吸光度与标准曲线比较，计算饱和溶解度。

产品在25℃水中的溶解度约为2.1 mg/ml。

Claims

1.β-环糊精聚合物-紫杉醇包合物的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述β-环糊精聚合物-紫杉醇包合物的制备方法，其特征在于所述紫杉醇与于β-环糊精聚合物的投料摩尔比为3～6︰1。

3.根据权利要求1所述β-环糊精聚合物-紫杉醇包合物的制备方法，其特征在于所述沉淀剂为乙醇。