CN102391504B - 共聚物、葡萄糖敏感胶束、葡萄糖敏感载药胶束及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有式(I)结构的共聚物、该共聚物的制备方法、包含该共聚物的葡萄糖敏感胶束、包含该共聚物的葡萄糖敏感载药胶束以及该葡萄糖敏感载药胶束的制备方法。本发明提供的共聚物包括聚乙二醇单甲醚亲水链段和聚谷氨酸疏水链段，所述聚谷氨酸疏水链段以聚谷氨酸为主链，支链上含有苯硼酸基团。在所述共聚物中，聚乙二醇单甲醚和聚谷氨酸均具有良好的生物相容性，聚谷氨酸具有良好的生物降解性，羧基基团具有pH敏感性，苯硼酸基团具有葡萄糖敏感性，因此，本发明提供的共聚物具有良好的生物相容性、生物降解性、葡萄糖敏感性和pH敏感性。

Description

共聚物、葡萄糖敏感胶束、葡萄糖敏感载药胶束及其制备方法

技术领域

本发明属于葡萄糖敏感材料技术领域，尤其涉及一种共聚物、葡萄糖敏感胶束、葡萄糖敏感载药胶束及其制备方法。

背景技术

糖尿病是目前危害人类健康的三大疾病之一，临床上一般采取注射胰岛素的方法进行给药治疗。但是，对于糖尿病患者来说，每天注射数次胰岛素不仅麻烦，而且会出现皮肤红肿、痛痒、硬结、感染等，甚至会出现皮下脂肪萎缩或纤维化增生等严重的副作用。智能材料是一类能够响应外界环境刺激，如温度、pH值、离子浓度、葡萄糖等，并发生相应变化的高分子材料，其中，葡萄糖敏感材料能够响应葡萄糖浓度变化，将胰岛素等治疗糖尿病的药物与葡萄糖敏感材料结合得到的自调式给药系统能够减少频繁注射胰岛素带来的副作用，因此获得了广泛研究。

现有技术公开了多种葡萄糖敏感材料，主要包括以下三类：含有葡萄糖氧化酶(GOD)的pH敏感材料、含有凝集素的材料和含有苯硼酸的材料，其中，含有GOD的pH敏感材料是将GOD固化在pH敏感材料中，葡萄糖在GOD的作用下转化成葡萄糖酸，溶液的pH值降低，材料膨胀或收缩，释放胰岛素；凝集素是一类糖结合蛋白，常用的是有四个结合位点的伴刀豆球蛋白A(Con A)，首先合成稳定的、具有生物活性的糖基化胰岛素，与Con A生成复合物，由于葡萄糖对Con A结合位点的竞争性结合，糖基化胰岛素能够被葡萄糖取代而从复合物中释放出来；苯硼酸及其衍生物与多醇基化合物行成复合物，如果有能够与其形成更强复合物的葡萄糖存在，则会发生置换。在上述三类葡萄糖敏感材料中，GOD和Con A均为天然蛋白，对环境的改变非常敏感，存储时间短、不稳定，而且暴露在体内会引起免疫反应，因此，含有苯硼酸的材料在治疗糖尿病的研究中具有更广阔的前景。

现有技术公开了多种含有苯硼酸的葡萄糖敏感材料，如Kataoka等用聚N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)和苯硼酸制备得到了对葡萄糖浓度十分敏感的水凝胶；现有技术也公开了一种聚乙二醇单甲醚-b-聚(丙烯酸-g-氨基苯硼酸)PEG-b-(PAA-g-PAAPBA)葡萄糖敏感胶束(Langmuir，2009，25(21)，p12522-12528)，还公开了一种以2-(N，N-二甲基氨)乙基甲基丙烯酸酯和丙烯酰氨苯硼酸为材料的葡萄糖敏感水凝胶(Reactive&Functional Polymers，70(2010)159-167)。上述葡萄糖敏感材料对葡萄糖浓度均较为敏感，但聚N-异丙基丙烯酰胺、丙烯酸和2-(N，N-二甲基氨)乙基甲基丙烯酸酯均为不可生物降解类材料，由此得到的葡萄糖敏感材料在生物利用领域受到极大限制。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种共聚物、葡萄糖敏感胶束、葡萄糖敏感载药胶束及其制备方法，本发明提供的葡萄糖敏感胶束具有良好的生物降解性、生物相容性、葡萄糖敏感性和pH敏感性。

本发明提供了一种具有式(1)结构的共聚物：

其中，m为聚合度，55≤m≤250；n为聚合度，30≤n≤300；i、j为相对摩尔数，0.1≤j/(i+j)≤1。

优选的，0.3≤j/(i+j)≤0.7。

本发明还提供了一种上述技术方案所述的共聚物的制备方法，包括以下步骤：

γ-苯甲基-L-谷氨酸酯-N-内羧酸酐在端氨基聚乙二醇单甲醚盐酸盐的引发作用下发生开环聚合反应，得到聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(γ-苯甲基-L-谷氨酸酯)；

将所述聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(γ-苯甲基-L-谷氨酸酯)脱保护，得到聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(L-谷氨酸)；

向所述聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(L-谷氨酸)中加入1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳化二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺进行活化反应，然后加入3-氨基苯硼酸进行缩合反应，得到具有式(1)结构的共聚物：

其中，m为聚合度，55≤m≤250；n为聚合度，30≤n≤300；i、j为相对摩尔数，0.1≤j/(i+j)≤1。

本发明还提供了一种葡萄糖敏感胶束，包括具有式(1)结构的共聚物和去离子水：

其中，m为聚合度，55≤m≤250；n为聚合度，30≤n≤300；i、j为相对摩尔数，0.1≤j/(i+j)≤1。

优选的，所述共聚物的浓度为0.1mg/mL～1mg/mL。

本发明还提供了一种葡萄糖敏感载药胶束，包括：具有式(1)结构的共聚物、药物纳米粒子和去离子水：

其中，m为聚合度，55≤m≤250；n为聚合度，30≤n≤300；i、j为相对摩尔数，0.1≤j/(i+j)≤1；

所述药物包裹在所述共聚物中。

优选的，所述药物纳米粒子为胰岛素纳米粒子。

优选的，所述胰岛素纳米粒子与所述共聚物的质量比为1∶(2～9)。

本发明还提供了一种葡萄糖敏感载药胶束的制备方法，包括以下步骤：

将具有式(1)结构的共聚物和药物纳米粒子溶解于溶剂中，得到第一溶液：

其中，m为聚合度，55≤m≤250；n为聚合度，30≤n≤300；i、j为相对摩尔数，0.1≤j/(i+j)≤1；

向所述第一溶液中加入去离子水，透析后得到葡萄糖敏感载药胶束。

优选的，所述溶剂为有机溶剂和盐酸溶液的混合溶液，盐酸溶液与有机溶剂的体积比为(1～10)∶100。

与现有技术相比，本发明提供了一种具有式(I)结构的共聚物，所述共聚物包括聚乙二醇单甲醚亲水链段和聚谷氨酸疏水链段，所述聚谷氨酸疏水链段以聚谷氨酸为主链，支链上包括苯硼酸基团和羧酸基团。所述共聚物在水溶液中可形成疏水链段在内、亲水链段在外的胶束，用作药物载体时可将药物包裹在疏水链段内实现药物的缓释。在所述共聚物中，聚乙二醇单甲醚和聚谷氨酸均具有良好的生物相容性，聚谷氨酸具有良好的生物降解性，能够在生物体内降解从而不会对生物体产生危害；在所述共聚物中，羧酸基团具有pH敏感性，作为药物载体时可对pH值变化做出响应从而实现药物的缓释；苯硼酸基团具有葡萄糖敏感性，作为药物载体时可对葡萄糖浓度的变化做出响应从而实现药物的缓释。由此可见，本发明提供的共聚物具有良好的生物相容性、生物降解性、葡萄糖敏感性和pH敏感性。实验表明，本发明提供的共聚物用作药物载体时，随着pH值增加，共聚物形成的胶束的粒径首先逐渐减小然后增大；在葡萄糖存在下，共聚物形成的胶束的粒径会增大，且葡萄糖浓度在0～5mg/mL范围内时，随着葡萄糖浓度的增大，胶束粒径增大的趋势越大。

附图说明

图1为本发明实施例制备得到的产物的核磁共振氢谱图；

图2为本发明实施例提供的聚合物胶束的透射电镜照片；

图3为本发明实施例提供的聚合物胶束粒径随pH值变化曲线图；

图4为本发明实施例提供的聚合物载药胶束的透射电镜照片；

图5为本发明实施例提供的聚合物胶束粒径与葡萄糖浓度的曲线图；

图6为本发明实施例提供的聚合物载药胶束的药物释放与葡萄糖浓度的曲线图。

具体实施方式

本发明提供了一种具有式(1)结构的共聚物：

其中，m为聚合度，55≤m≤250；n为聚合度，30≤n≤300；i、j为相对摩尔数，0.1≤j/(i+j)≤1。

在本发明中，所述具有式(1)结构的共聚物包括聚乙二醇单甲醚亲水链段和聚谷氨酸疏水链段，所述聚谷氨酸疏水链段以聚谷氨酸为主链，支链上包括苯硼酸基团和羧基基团。所述共聚物在水溶液中可形成疏水链段在内、亲水链段在外的胶束，用作药物载体时可将药物包裹在疏水链段内实现药物的缓释。

在所述具有式(I)结构的共聚物中，m为聚乙二醇单甲醚的聚合度，55≤m≤250，m优选满足以下条件：100≤m≤200，m更优选满足以下条件：110≤m≤150。

在所述具有式(I)结构的共聚物中，n为聚谷氨酸的聚合度，30≤n≤300，n优选满足以下条件：100≤n≤270；n更优选满足以下条件：150≤n≤250。

在所述具有式(I)结构的共聚物中，i、j为相对摩尔数，即i、j分别为羧酸基团和苯硼酸基团的相对摩尔数，i、j满足以下关系：0.1≤j/(i+j)≤1，优选的，i、j满足以下关系：0.3≤j/(i+j)≤0.7，更优选的，i、j满足以下关系：0.35≤j/(i+j)≤0.65，最优选的，i、j满足以下关系：0.4≤j/(i+j)≤0.6。

在所述具有式(I)结构的共聚物中，所述羧基基团具有pH敏感性，可对pH值变化作出响应；所述苯硼酸基团具有葡萄糖敏感性，可对葡萄糖浓度变化作出响应，因此得到的共聚物同时具有pH敏感性和葡萄糖敏感性。

本发明还提供了一种共聚物的制备方法，包括以下步骤：

γ-苯甲基-L-谷氨酸酯-N-内羧酸酐在端氨基聚乙二醇单甲醚盐酸盐的引发作用下发生开环聚合反应，得到聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(γ-苯甲基-L-谷氨酸酯)；

将所述聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(γ-苯甲基-L-谷氨酸酯)脱保护，得到聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(L-谷氨酸)；

向所述聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(L-谷氨酸)中加入1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳化二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺进行活化反应，然后加入3-氨基苯硼酸进行缩合反应，得到具有式(1)结构的共聚物：

其中，m为聚合度，55≤m≤250；n为聚合度，30≤n≤300；i、j为相对摩尔数，0.1≤j/(i+j)≤1。

本发明首先以端氨基聚乙二醇单甲醚盐酸盐为引发剂引发γ-苯甲基-L-谷氨酸酯-N-内羧酸酐进行开环聚合反应，得到聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(γ-苯甲基-L-谷氨酸酯)，具体包括以下步骤：

在无水条件下，将γ-苯甲基-L-谷氨酸酯-N-内羧酸酐溶于无水溶剂中，搅拌条件下加入端氨基聚乙二醇单甲醚盐酸盐，继续搅拌反应，得到聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(γ-苯甲基-L-谷氨酸酯)，其中，端氨基聚乙二醇单甲醚盐酸盐中的氨基与γ-苯甲基-L-谷氨酸酯-N-内羧酸酐的摩尔比为1∶(30～300)，更优选为1∶(100～270)，最优选为1∶(150～250)；所述反应温度优选为20℃～30℃，更优选为22℃～28℃；所述反应的时间优选为50h～100h，更优选为60h～80h。

所述端氨基聚乙二醇单甲醚盐酸盐优选按照以下方法制备：

将聚乙二醇单甲醚用甲苯共沸除水后，用无水二氯甲烷溶解，在0℃和无水条件下加入三乙胺，并滴加甲基磺酰氯，0℃下反应2h，恢复至25℃后，在搅拌条件下继续反应48h，反应结束后将得到的反应产物过滤，滤液用乙醚沉降、洗涤、25℃下真空干燥24h后，得到甲基磺酸聚乙二醇单甲醚酯。其中，所述聚乙二醇单甲醚、三乙胺和甲基磺酰氯的摩尔比优选为1∶5∶20，所述聚乙二醇单甲醚的数均分子量优选为2000～10000，更优选为3000～8000。

将所述甲基磺酸聚乙二醇单甲醚酯和氯化铵溶于氨水中，反应后得到端氨基聚乙二醇单甲醚。其中，所述甲基磺酸聚乙二醇单甲醚酯的质量、氯化铵的质量与氨水的体积的比例为3g∶1g∶80mL。反应结束后，用二氯甲烷萃取得到反应混合物中的端氨基聚乙二醇单甲醚，然后依次用质量百分数为4％的氯化钠水溶液洗涤、乙醚沉降、过滤、洗涤、25℃下真空干燥24h后，得到端氨基聚乙二醇单甲醚固体。将所述固体溶于去离子水中，用盐酸调节pH值为2，二氯甲烷萃取多次，将得到的有机相用无水硫酸钠充分干燥、滤去硫酸钠并浓缩，将浓缩产物用乙醚沉降、过滤、洗涤、25℃真空干燥24h后，得到端氨基聚乙二醇单甲醚盐酸盐。

γ-苯甲基-L-谷氨酸酯-N-内羧酸酐进行开环聚合反应完毕后，将得到的反应产物倒入溶剂10倍量体积的乙醚中沉降、过滤、洗涤、25℃真空干燥后，得到聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(γ-苯甲基-L-谷氨酸酯)。所述聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(γ-苯甲基-L-谷氨酸酯)的数均分子量优选为13800～71000，更优选为27000～64400，最优选为38000～60000。

得到聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(γ-苯甲基-L-谷氨酸酯)后，将所述聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(γ-苯甲基-L-谷氨酸酯)脱除苯甲基保护，得到聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(L-谷氨酸)。本发明对所述脱除苯甲基保护的方法没有特殊限制，优选包括以下步骤：

将聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(γ-苯甲基-L-谷氨酸酯)在25℃下溶于有机酸中，在搅拌条件下加入溴化氢质量含量为33％的溴化氢/冰醋酸混合溶液，25℃下反应1h，将得到的产物用乙醚沉降、过滤、洗涤、25℃真空干燥24h后，得到聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(L-谷氨酸)，其中溴化氢与聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(γ-苯甲基-L-谷氨酸酯)中的苯甲基的摩尔比为1∶4。

得到聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(L-谷氨酸)后，对其进行苯硼酸功能化，具体包括以下步骤：

向所述聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(L-谷氨酸)中加入1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳化二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺进行活化反应，然后加入3-氨基苯硼酸进行缩合反应，得到具有式(1)结构的共聚物。

将聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(L-谷氨酸)溶于有机溶剂中，搅拌条件下加入1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳化二亚胺盐酸盐(EDC HCl)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)进行活化反应，所述活化反应的时间优选为12h～24h，更优选为10h～20h。

活化完毕后，向得到的溶液中加入3-氨基苯硼酸进行缩合反应，得到具有式(1)结构的共聚物。其中，所述缩合反应的温度优选为0℃～20℃，时间优选为20h～60h。所述3-氨基苯硼酸与所述聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(L-谷氨酸)中的羧基基团的摩尔比为(0.1～1)∶1，更优选为(0.3～0.7)∶1，最优选为(0.4～0.6)∶1。

反应结束后，将得到的反应产物进行透析、冷冻干燥后得到具有式(1)结构的共聚物。

本发明首先以端氨基聚乙二醇单甲醚盐酸盐为引发剂引发γ-苯甲基-L-谷氨酸酯-N-内羧酸酐进行开环聚合反应，然后将得到的聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(γ-苯甲基-L-谷氨酸酯)脱除苯甲基保护后进行苯硼酸功能化，得到具有式(I)结构的共聚物，其反应过程如下：

本发明还提供了一种葡萄糖敏感胶束，包括具有式(1)结构的共聚物和去离子水：

其中，m为聚合度，55≤m≤250；n为聚合度，30≤n≤300；i、j为相对摩尔数，0.1≤j/(i+j)≤1。

所述具有式(1)结构的共聚物中，聚乙二醇单甲醚链段具有亲水性，聚氨基酸链段具有疏水性，在水中，所述共聚物能够形成亲水链段向外、疏水链段向内的胶束。

在所述胶束中，苯硼酸基团具有葡萄糖敏感性，能够对葡萄糖浓度变化作出响应；羧基基团具有pH敏感性，能够对pH值变化作出响应。

所述葡萄糖敏感胶束中，所述共聚物的质量浓度优选为0.1mg/mL～1.0mg/mL，更优选为0.3mg/mL～0.6mg/mL；所述胶束的pH值优选为4～11，更优选为4.5～10.5。

所述葡萄糖敏感胶束优选按照以下方法制备：

将具有式(I)结构的聚合物溶于有机溶剂中，向得到的溶液中缓慢滴加去离子水，搅拌过夜后，用缓冲溶液进行透析，即可得到葡萄糖敏感胶束溶液。其中，所述缓冲溶液的pH值优选为5～10，更优选为5.5～9.5。

得到葡萄糖敏感胶束溶液后，对其葡萄糖敏感性能进行测试，采用不同葡萄糖浓度下胶束的粒径变化进行表征。分别向葡萄糖敏感胶束溶液中加入葡萄糖，制备得到葡萄糖浓度为0～5mg/mL的溶液，采用动态光散射(DLS)方法分别检测不同葡萄糖浓度下胶束的粒径，结果表明，随着葡萄糖浓度增加，胶束粒径逐渐变大，证明本发明提供的胶束具有葡萄糖敏感性。

所述聚合物胶束具有葡萄糖敏感性，可用于葡萄糖浓度的检测和胰岛素的自调式给药系统等领域。

本发明还提供了一种葡萄糖敏感载药胶束，包括：具有式(1)结构的共聚物、药物纳米粒子和去离子水：

其中，m为聚合度，55≤m≤250；n为聚合度，30≤n≤300；i、j为相对摩尔数，0.1≤j/(i+j)≤1；

所述药物包裹在所述共聚物中。

本发明提供的葡萄糖敏感载药胶束包括具有式(1)结构的共聚物、药物纳米粒子和去离子水，具有式(I)结构的共聚物在水中形成亲水链段向外、疏水链段向内的胶束，药物纳米粒子为疏水粒子，可被包裹于所述共聚物中，具体来说，被包裹在所述向内的疏水链段中，从而实现缓释。

在所述葡萄糖敏感载药胶束中，所述药物纳米粒子为可治疗糖尿病的药物纳米粒子，如胰岛素纳米粒子。所述胰岛素纳米粒子按照以下方法制备：

将50mg胰岛素加入到200mL去离子水中，滴加1mol/L的盐酸溶液使胰岛素溶解，得到胰岛素溶液；剧烈搅拌的条件下向所述胰岛素溶液中滴加1mol/L的氢氧化钠溶液至溶液浑浊，停止搅拌、静置后弃去上清液，将得到的固体颗粒冷冻干燥即可得到胰岛素纳米粒子。

在所述葡萄糖敏感载药胶束中，所述药物纳米粒子与所述共聚物的质量比优选为1∶(2～9)，更优选为1∶(3～7)。

所述葡萄糖敏感载药胶束优选按照以下方法制备：

将具有式(1)结构的共聚物和药物纳米粒子溶解于溶剂中，得到第一溶液：

其中，m为聚合度，55≤m≤250；n为聚合度，30≤n≤300；i、j为相对摩尔数，0.1≤j/(i+j)≤1；

向所述第一溶液中加入去离子水，透析后得到葡萄糖敏感载药胶束。

将具有式(1)结构的共聚物和药物纳米粒子溶解于溶剂中，得到第一溶液；向所述第一溶液中缓慢滴加去离子水，搅拌过夜后，用缓冲溶液进行透析即可得到葡萄糖敏感载药胶束。

所述溶剂优选为有机溶剂和盐酸的混合溶剂，所述有机溶剂优选为N，N-二甲基甲酰胺或二甲基亚砜，所述盐酸占所述有机溶剂的体积分数优选为1％～10％，更优选为3％～6％。

得到葡萄糖敏感载药胶束溶液后，对其葡萄糖敏感性能进行测试，采用不同葡萄糖浓度下药物的累积释放百分比进行表征。将10mg的载药胶束用3mL不同葡萄糖浓度的pH7.38的缓冲液溶解并转入截留分子量为7000的透析袋中，并将该透析袋放入10mL对应葡萄糖浓度的缓冲液中，并置于37.5℃的振荡箱中，在特定时间间隔取出2mL释放液并补充2mL新的缓冲液，将取出的释放液检测其胰岛素浓度并采用累计计算的方法计算出胰岛素的累积释放百分比。结果表明，随着葡萄糖浓度增加，胰岛素累积释放量百分比增加，证明本发明提供的载药胶束具有葡萄糖敏感性，可在葡萄糖环境下缓慢释放胰岛素，从而减少频繁注射胰岛素带来的副作用。

本发明提供了一种具有式(I)结构的共聚物，所述共聚物包括聚乙二醇单甲醚亲水链段和聚谷氨酸疏水链段，所述聚谷氨酸疏水链段以聚谷氨酸为主链，支链上包括苯硼酸基团和羧酸基团。所述共聚物在水溶液中可形成疏水链段在内、亲水链段在外的胶束，用作药物载体时可将药物包裹在疏水链段内实现药物的缓释。在所述共聚物中，聚乙二醇单甲醚和聚谷氨酸均具有良好的生物相容性，聚谷氨酸具有良好的生物降解性，能够在生物体内降解从而不会对生物体产生危害；在所述共聚物中，羧基基团具有pH敏感性，作为药物载体时可对pH值变化做出响应从而实现药物的缓释；苯硼酸基团具有葡萄糖敏感性，作为药物载体时可对葡萄糖浓度的变化做出响应从而实现药物的缓释。由此可见，本发明提供的共聚物具有良好的生物相容性、生物降解性、葡萄糖敏感性和pH敏感性。

为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的共聚物、葡萄糖敏感胶束、葡萄糖敏感载药胶束及其制备方法进行详细描述。

实施例1

将25g分子量为5000的聚乙二醇单甲醚用甲苯共沸除水后，用150mL无水二氯甲烷溶解，在0℃和无水条件下加入3.5mL三乙胺，并滴加8mL甲基磺酰氯，甲基磺酰氯滴加结束后0℃反应2h，恢复至25℃，在搅拌子搅拌下继续反应48h，反应结束后用滤去生成的沉淀物，滤液用乙醚沉降，过滤，洗涤，25℃下真空干燥24h，得到甲基磺酸聚乙二醇单甲醚酯。

将3g甲基磺酸聚乙二醇单甲醚酯和1g氯化铵溶于80mL质量浓度为25％的氨水中，在25℃下反应72h，反应结束后，用二氯甲烷萃取氨基化的聚乙二醇单甲醚，并用质量百分数为4％的氯化钠水溶液洗涤，乙醚沉降，过滤，洗涤，25℃下真空干燥24h，所得固体用250mL去离子水溶解，用盐酸调节pH为2，再次二氯甲烷多次萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，充分干燥后，滤去硫酸钠并浓缩，产物用乙醚沉降，过滤，洗涤，25℃下真空干燥24h，得到端氨基聚乙二醇单甲醚盐酸盐。

实施例2

在无水条件下向3个反应瓶中分别加入0.5g(0.1mmol)实施例1制备的端氨基聚乙二醇单甲醚盐酸盐(mPEG-NH2HCl)，采用甲苯共沸除水后用无水N，N-二甲基甲酰胺溶解，得到端氨基聚乙二醇单甲醚盐酸盐溶液；分别将3.948g(15mmol)、5.791g(22mmol)和6.581g(25mmol)γ-苯甲基-L-谷氨酸酯-N-内羧酸酐(BLG-NCA)用无水N，N-二甲基甲酰胺溶解，并加入到所述端氨基聚乙二醇单甲醚盐酸盐溶液中，在25℃、搅拌子搅拌条件下反应72h，反应结束后，把溶液倒入体积为溶剂10倍量的乙醚中沉降，过滤，洗涤，25℃真空干燥24h，分别得到聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(γ-苯甲基基-L-谷氨酸酯)(mPEG-b-PBLG)，结果见表1。

表1实施例2制备的聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(γ-苯甲基-L-谷氨酸酯)性能参数

表1中，A/I为γ-苯甲基-L-谷氨酸酯-N-内羧酸酐与聚乙二醇单甲醚的摩尔投料比；Mn为聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(γ-苯甲基-L-谷氨酸酯)的数均分子量，由¹H NMR测定得到；DP为由数均分子量得出的聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(γ-苯甲基-L-谷氨酸酯)的平均聚合度；反应产率为实际得到的聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(γ-苯甲基-L-谷氨酸酯)的质量与理论得到的聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(γ-苯甲基-L-谷氨酸酯)质量的比值。

对实验编号2制备的聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(γ-苯甲基-L-谷氨酸酯)进行核磁共振分析，结果参见图1，图1为本发明实施例制备得到的产物的核磁共振氢谱图，其中，(a)为聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(γ-苯甲基-L-谷氨酸酯)的核磁共振氢谱图。

实施例3

分别将3.4g实施例2制备的聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(γ-苯甲基-L-谷氨酸酯)溶解于34mL二氯乙酸中，然后在室温下加入10.2mL质量浓度为33％的溴化氢的冰醋酸溶液，在30℃下搅拌60min后，将得到的产物用乙醚沉降并用乙醚洗涤；然后将产物溶于N，N-二甲基甲酰胺中，用3500Da的透析袋透析3天，分别冻干后得到聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(L-谷氨酸)，所得产物见表2。

表2实施例3得到的聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(L-谷氨酸)的性能参数

表2中，A/I为γ-苯甲基-L-谷氨酸酯-N-内羧酸酐与聚乙二醇单甲醚的摩尔投料比；Mn为聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(L-谷氨酸)的数均分子量，由¹H NMR测定得到；DP为由数均分子量得出的聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(L-谷氨酸)的平均聚合度；反应产率为实际得到的聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(L-谷氨酸)的质量与理论得到的聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(L-谷氨酸)质量的比值。

对实验编号2制备的聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(L-谷氨酸)进行核磁共振分析，结果参见图1，图1为本发明实施例制备得到的产物的核磁共振氢谱图，其中，(b)为聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(L-谷氨酸)的核磁共振氢谱图。

实施例4

分别将1.0g实施例3制备的、数均分子量为33700的聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(L-谷氨酸)(0.03mmol)在25℃下用N，N-二甲基甲酰胺溶解，然后在搅拌子搅拌下加入3.769g(19.66mmol)1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳化二亚胺盐酸盐(EDCHCl)和1.508g (13.11mmol)N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)进行活化反应过夜。向活化好的反应体系中分别加入0.7385g(4.76mmol)、0.8539g(5.51mmol)和1.0155g(6.55mmol)3-氨基苯硼酸进行缩合反应，反应结束后经过透析、冷冻干燥得到不同羧基取代度的聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(L-谷氨酸-co-谷氨酰胺基苯硼酸)，结果参见表3。

表3实施例4制备的聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(L-谷氨酸-co-谷氨酰胺基苯硼酸)的性能参数

表3中，A/I为3-氨基苯硼酸与聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(L-谷氨酸)的摩尔投料比；Mn为聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(L-谷氨酸-co-谷氨酰胺基苯硼酸)的数均分子量，由1H NMR测定得到；X为苯硼酸基团所占比例：苯硼酸基团摩尔数/(羧酸基团摩尔数+苯硼酸基团摩尔数)。

对实验编号2制备的聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(L-谷氨酸)进行核磁共振分析，结果参见图1，图1为本发明实施例制备得到的产物的核磁共振氢谱图，其中，(c)为聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(L-谷氨酸-co-谷氨酰胺基苯硼酸)的核磁共振氢谱图。由图1可知，本发明制备得到了聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(γ-苯甲基-L-谷氨酸酯)、聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(L-谷氨酸)的氢谱图和聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(L-谷氨酸-co-谷氨酰胺基苯硼酸)。

实施例5

将40mg实施例4制备的、数均分子量为48800的聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(L-谷氨酸-co-谷氨酰胺基苯硼酸)溶解于5mL N，N-二甲基甲酰胺和少量的盐酸的混合溶剂，得到聚合物溶液，其中盐酸占N，N-二甲基甲酰胺的体积分数为4％；向所述聚合物溶液中缓慢滴加5mL去离子水，搅拌过夜后，分别用pH值为4.91、5.8、6.4、6.8、7.2、7.38、7.8、8.1、8.8和9.18的缓冲溶液进行透析并用100mL的容量瓶定容，分别得到pH值为5、5.8、6.4、6.8、7.2、7.38、7.8、8.1、8.8和9.2的0.4mg/mL的聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(L-谷氨酸-co-谷氨酰胺基苯硼酸)胶束溶液。

对所述胶束溶液进行透射扫描电镜表征，结果参见图2，图2为本发明实施例提供的聚合物胶束的透射电镜照片。

分别采用动态光散射(DLS)方法检测所述胶束溶液中聚合物胶束的粒径，结果参见图3，图3为本发明实施例提供的聚合物胶束粒径随pH值变化曲线图。由图3可知，随着pH值由4.91增大至7.38，胶束的粒径由125nm减少至98.6nm，随着pH由7.38增大至9.18，胶束的粒径由98.6nm增大至126nm，由此可见，本发明提供的聚合物胶束具有pH敏感性，对pH值变化具有响应。

实施例6

将50mg胰岛素和200mL去离子水加入500mL烧杯中并滴加1mol/L的盐酸使胰岛素溶解；剧烈搅拌的条件下，向所述胰岛素溶液中缓慢滴加1mol/L的氢氧化钠溶液至溶液浑浊，停止搅拌、静置后弃去上清液，将得到的固体颗粒冷冻干燥，得到胰岛素纳米粒子。

实施例7

将100mg实施例4制备的、数均分子量为48800的聚(乙二醇单甲醚)-b-聚(L-谷氨酸-co-谷氨酰胺基苯硼酸)和25mg实施例6制备的胰岛素纳米粒子溶解于5mL N，N-二甲基甲酰胺和少量的盐酸的混合溶剂，得到聚合物溶液，其中盐酸占N，N-二甲基甲酰胺的体积分数为4％；向所述聚合物溶液中缓慢滴加5mL去离子水，搅拌过夜后，用pH7.38的缓冲溶液进行透析并冻干，得到理论载药量为20％的载药胶束。

对所述载药胶束溶液进行透射电镜扫描，结果参见图4，图4为本发明实施例提供的聚合物载药胶束的透射电镜照片。

实施例8

取13份5.0mL实施例5制备、pH值为7.4的聚合物胶束，分别加入0、1.25、2.5、5.0、7.25、10.0、12.5、15.0、20.0、25.0、35.0、50.0和75.0mg的葡萄糖，分别得到葡萄糖浓度为0、0.25、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、4.0、5.0、7.0、10.0和15.0mg/mL的聚合物胶束溶液。

采用动态光散射(DLS)方法分别检测所述聚合物胶束溶液中聚合物胶束粒径，结果参见图5，图5为本发明实施例提供的聚合物胶束粒径与葡萄糖浓度的曲线图。由图5可知，随着葡萄糖浓度的增加，聚合物胶束粒径变大；当葡萄糖浓度大于4.0mg/mL时，聚合物胶束粒径的变化趋势减小，葡萄糖浓度为5.0mg/mL时粒径几乎达到最大值，且在葡萄糖浓度为0～5mg/mL范围内，随着葡萄糖浓度的增大，胶束粒径增大的趋势越大；由此可知，该聚合物胶束在较低葡萄糖浓度时即具有良好的葡萄糖敏感性。

实施例9

将4份10mg实施例7制备的聚合物载药胶束用3mL葡萄糖浓度依次为0、1.0、2.0和10.0mg/mL的pH7.38的缓冲液溶解并转入截留分子量为7000的透析袋中，然后将所述透析袋放入10mL对应葡萄糖浓度的缓冲液中，并置于37.5℃的振荡箱中进行释放，在特定时间间隔取出2.0mL释放液并补充2.0mL新的缓冲液。

分别检测取出的释放液的胰岛素浓度并采用累计计算的方法计算胰岛素的累积释放百分比，结果参见图6，图6为本发明实施例提供的聚合物载药胶束的药物释放与葡萄糖浓度的曲线图。由图6可知，当葡萄糖浓度为0mg/mL时，聚合物载药胶束14h的胰岛素累积释放百分比为35％；葡萄糖浓度为2.0mg/mL时，聚合物载药胶束14h的胰岛素累积释放百分比为78.5％，即在葡萄糖浓度为2.0mg/mL时该聚合物胶束即具有较好的葡萄糖敏感性。

由上述实施例可知，本发明提供的葡萄糖敏感载药胶束具有良好的生物相容性、生物降解性、pH敏感性和葡萄糖敏感性。本发明提供的葡萄糖敏感载药胶束中的药物为胰岛素时，能够在人体生理条件下快速响应葡萄糖浓度的变化而释放胰岛素，从而减少胰岛素注射次数。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.具有式（1）结构的共聚物：

其中，m为聚合度，55≤m≤250；n为聚合度，30≤n≤300；i、j为相对摩尔数，0.1≤j/（i+j）<1。

2.根据权利要求1所述的共聚物，其特征在于，0.3≤j/（i+j）≤0.7。

3.权利要求1所述的共聚物的制备方法，包括以下步骤：

γ-苯甲基-L-谷氨酸酯-N-内羧酸酐在端氨基聚乙二醇单甲醚盐酸盐的引发作用下发生开环聚合反应，得到聚(乙二醇单甲醚)-b-聚（γ-苯甲基-L-谷氨酸酯)；

将所述聚(乙二醇单甲醚)-b-聚（γ-苯甲基-L-谷氨酸酯)脱保护，得到聚(乙二醇单甲醚)-b-聚（L-谷氨酸)；

向所述聚(乙二醇单甲醚)-b-聚（L-谷氨酸)中加入1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳化二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺进行活化反应，然后加入3-氨基苯硼酸进行缩合反应，得到具有式（1）结构的共聚物：

其中，m为聚合度，55≤m≤250；n为聚合度，30≤n≤300；i、j为相对摩尔数，0.1≤j/（i+j）<1。

4.一种葡萄糖敏感胶束，包括具有式（1）结构的共聚物和去离子水：

其中，m为聚合度，55≤m≤250；n为聚合度，30≤n≤300；i、j为相对摩尔数，0.1≤j/（i+j）<1。

5.根据权利要求4所述的葡萄糖敏感胶束，其特征在于，所述共聚物的浓度为0.1mg/mL~1mg/mL。

6.一种葡萄糖敏感载药胶束，包括：具有式（1）结构的共聚物、药物纳米粒子和去离子水：

其中，m为聚合度，55≤m≤250；n为聚合度，30≤n≤300；i、j为相对摩尔数，0.1≤j/（i+j）<1；

所述药物包裹在所述共聚物中。

7.根据权利要求6所述的葡萄糖敏感载药胶束，其特征在于，所述药物纳米粒子为胰岛素纳米粒子。

8.根据权利要求7所述的葡萄糖敏感载药胶束，其特征在于，所述胰岛素纳米粒子与所述共聚物的质量比为1:（2~9）。

9.权利要求6~8任意一项所述的葡萄糖敏感载药胶束的制备方法，包括以下步骤：

将具有式（1）结构的共聚物和药物纳米粒子溶解于溶剂中，得到第一溶液：

其中，m为聚合度，55≤m≤250；n为聚合度，30≤n≤300；i、j为相对摩尔数，0.1≤j/（i+j）<1；

向所述第一溶液中加入去离子水，透析后得到葡萄糖敏感载药胶束。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂为有机溶剂和盐酸溶液的混合溶液，盐酸溶液与有机溶剂的体积比为（1~10）:100。

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