CN102847166B - 一种聚乙二醇为载体的冬凌草甲素的前药及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚乙二醇为载体的冬凌草甲素的前药，其结构式如下：

n为110～910中的整数。其制备方法如下：（1）羧基化的冬凌草甲素的制备：冬凌草甲素与丁二酸酐反应，得羧酸化冬凌草甲素；（2）甲氧基聚乙二醇胺修饰的冬凌草甲素前药的合成：单甲氧基聚乙二醇胺与羧酸化冬凌草甲素反应，即得冬凌草甲素前药，呈白色固体状。本发明的聚乙二醇为载体的冬凌草甲素的前药，以丁二酸做连接臂，将冬凌草甲素与亲水性的聚乙二醇衍生物相结合，提高了冬凌草甲素的溶解性，提高和改善了药物的性能，增大了冬凌草甲素的稳定性，可在适当环境中分解并脱落释放出冬凌草甲素，提高了其在生物体内的作用时间，从而达到了长循环的目的。

Description

一种聚乙二醇为载体的冬凌草甲素的前药及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种聚乙二醇为载体的冬凌草甲素的前药及其制备方法，属于天然药物及高分子材料领域。

背景技术

冬凌草甲素（Oridonin,ORI）是从冬凌草中提取出来的一种二萜类化合物，占冬凌草有效成分的90%以上，是抗肿瘤的主要活性成分，对肝癌、食管癌、结肠癌、宫颈癌、肺癌、鼻咽癌、胃癌等有一定的疗效。此外，研究发现，冬凌草甲素能选择性地作用于t(8;21)染色体易位的M 2b型急性髓系白血病细胞株Kasumi-1，并且冬凌草甲素在小鼠体内实验中也显示出抗白血病作用。总之，冬凌草甲素作为一种有良好活性但低毒性的抗肿瘤药物，在近20多年内受到国内外学者的关注。

尽管冬凌草甲素对多种肿瘤具有很好的疗效，但是其目前存在的问题限制了它的广泛应用。一是冬凌草制剂主要有片剂和糖浆剂，因属于粗制剂，所以其中冬凌草甲素的含量较低；二是冬凌草甲素为二萜类成分，几乎不溶于水；因此上述剂型口服后血药浓度较低，肿瘤细胞周围的冬凌草甲素浓度更低，很难达到有效治疗浓度，从而影响冬凌草甲素的抗癌效果。单纯以冬凌草甲素制成的制剂有“癌得宁”注射液，虽然注射剂的抗癌临床疗效高于片剂和糖浆剂，但“癌得宁”注射液主要采用有机溶剂加表面活性剂的办法增加冬凌草甲素的溶解度，长期静脉滴注宜引起血管发炎、疼痛等副作用，从而限制了冬凌草甲素注射液的应用。

所以，研制冬凌草甲素的新剂型一直是药学研究工作者关注的热点。目前，研究者们探索了多种冬凌草甲素药物输送系统，如脂质体、纳米粒、纳米混悬剂、胶束及用环糊精络合等。前药也是提高冬凌草甲素溶解度及生物利用度，从而提高冬凌草甲素治疗效果的重要途径。

前药的设计可有效地解决某些药物的水溶性和稳定性问题，增加药物的血液存留时间，改变药物体内分布，提高生物利用度和降低毒副作用。近年来，高分子前药引起了研究者极大的关注，其通过延长药物在体内的半衰期来提高药效，避免药物降解，从而增加药物的稳定性。

聚乙二醇(polyethylene glycol，PEG)是一种pH中性，无毒，水溶性较高的亲水性聚合物，其重复单元为氧乙烯基，端基为两个羟基，呈线性或支化链状结构。PEG聚合物是迄今为止已知聚合物中蛋白和细胞吸收水平最低的聚合物，由于PEG无毒及良好的生物相容性，PEG已被FDA批准可作为体内注射药用聚合物。药物的PEG修饰是将活化的PEG通过化学方法偶联到药物上的过程，即PEG化(PEGylation)。PEG在修饰小分子药物时，可以将它的许多优良性质随之赋予所形成的复合物，如提高被修饰药物的溶解性、增加生物相容性、改善组织分布、降低毒性作用、延长药物循环半衰期、减小血药浓度波动和增强疗效等，此外，由于肿瘤组织等部位特殊的病理特征，经过高分子PEG修饰之后形成大分子复合物可以选择性地EPR，从而起到被动靶向的作用。前药的组成主要包括小分子药物、连接臂和载体三部分，是指PEG通过化学键与药物分子“不稳定结合”，在发挥药效时需要在一定的pH值或某些特定的酶的存在条件下，水解释放出原游离药物后发挥疗效。

查阅相关文献发现，对于冬凌草甲素衍生物的研究相对较少，目前仅限于羟基羧酸酯类衍生物、葡萄糖苷类衍生物、酰基化衍生物及芳香胺类衍生物等。因此相对而言，将冬凌草甲素连接在高分子骨架上制成水溶性前药是目前比较有发展前景的方法。

综上所述，将冬凌草甲素进行结构改造，通过小分子连接臂将PEG连接到冬凌草甲素上，获得具有特殊连接臂的PEG化冬凌草甲素，预期可以达到提高药物溶解度，降低药物毒副作用，延长药物作用时间，提高生物利用度等目的。现有技术中并未见有关于将冬凌草甲素结构改造制成聚乙二醇化冬凌草甲素前药的报道。目前国内对于PEG修饰小分子技术的研究相对较少，在现有技术中缺乏相关报道的情况下，研制出一种具有药效好、生物相容性好、生物利用度高、体内作用时间长、适用于大规模工业生产等优点的聚乙二醇化冬凌草甲素前药及制备方法是难点，需要付出创造性劳动，需要进行大量的试验和条件筛选。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供了一种聚乙二醇为载体的水溶性的冬凌草甲素的前药，其以丁二酸做连接臂，具有良好的水溶性，可提高药物的治疗效果，本发明还提供了其制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种聚乙二醇为载体的冬凌草甲素的前药，其结构式如下：

n为110～910中的整数。

所述聚乙二醇为载体的冬凌草甲素的前药的制备方法，如下（化学反应式如图1、图2所示）：

（1）羧基化的冬凌草甲素的制备：冬凌草甲素与丁二酸酐反应，得羧酸化冬凌草甲素；

（2）甲氧基聚乙二醇胺修饰的冬凌草甲素前药的合成：单甲氧基聚乙二醇胺与羧酸化冬凌草甲素反应，即得冬凌草甲素前药，呈白色固体状。

所述步骤（1）具体为：按照摩尔比1:4～5的比例取冬凌草甲素与丁二酸酐，共同溶于溶剂A中进行反应，反应温度为35℃，反应时间为12～36小时，待薄层色谱法检测反应液中不再有原料冬凌草甲素的斑点时，停止反应，蒸干反应溶剂，含有反应产物的残渣用硅胶柱纯化，纯化后的产物真空干燥，得无色油状的羧酸化冬凌草甲素。

所述溶剂A为四氢呋喃、二氯甲烷、无水吡啶中的一种或多种。

所述硅胶柱的流动相为无水乙醚：丙酮：乙酸=4.5:1:0.01（体积比），硅胶柱的固定相为200～300目的硅胶。

所述步骤（2）具体为：取羧基化冬凌草甲素、N,N’-二环己基碳二亚胺（DCC）和1-羟基苯并三唑（HOBT），共同分散溶解于二氯甲烷中，0～5℃下搅拌反应1～3小时后，加入单甲氧基聚乙二醇胺，室温下反应24～48小时，浓缩反应体系并蒸干，用异丙醇洗去未反应的小分子，真空干燥后得白色固体状产物，即为聚乙二醇为载体的冬凌草甲素的前药。

所述各原料的摩尔用量比为：羧基化冬凌草甲素：N,N’-二环己基碳二亚胺：1-羟基苯并三唑：单甲氧基聚乙二醇胺=3～4:2:2:1。

所述单甲氧基聚乙二醇胺的结构式为：

分子量为5000～40000（即：n为110～910中的整数）。

本发明的聚乙二醇为载体的冬凌草甲素的前药，以丁二酸做连接臂，将冬凌草甲素与亲水性的聚乙二醇衍生物相结合，提高了冬凌草甲素的溶解性，提高和改善了药物的性能，增大了冬凌草甲素的稳定性，可在适当环境（如：体外释放的pH=7.4时，以及药物进入体内环境时）中分解并脱落释放出冬凌草甲素，提高了其在生物体内的作用时间，从而达到了长循环的目的。

附图说明

图1为步骤（1）的反应式。

图2为步骤（2）的反应式。

图3为甲氧基聚乙二醇胺（20K）修饰的冬凌草甲素前药的红外图谱及甲氧基聚乙二醇胺（20K）的红外图谱，其中，A：甲氧基聚乙二醇胺（20K）的红外图谱；B：甲氧基聚乙二醇胺（20K）修饰的冬凌草甲素前药。

图4为：甲氧基聚乙二醇胺（20K）修饰的冬凌草甲素前药、甲氧基聚乙二醇胺（40K）修饰的冬凌草甲素前药及纯冬凌草甲素在PBS（pH=7.4）中的体外药物释放研究对比图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。

本发明的合成路线为：将冬凌草甲素与丁二酸酐反应后得羧酸化的冬凌草甲素；再用单甲氧基聚乙二醇胺与丁二酸化的冬凌草甲素反应，即可制得白色固体状的冬凌草甲素前药，其合成路线如图1、图2所示。

实施例1

（1）羧基化的冬凌草甲素的合成

将0.6552g冬凌草甲素与0.9006g丁二酸酐分散溶解于12mL二氯甲烷中，向体系中加入3mL无水吡啶，反应温度为35℃，磁力搅拌反应24小时，浓缩并蒸干反应溶剂后，含有反应产物的残渣用硅胶柱（流动相为：无水乙醚：丙酮：冰乙酸=4.5:1:0.01，体积比；固定相为：200～300目的硅胶）纯化，纯化后蒸干溶剂，产物真空干燥后得无色油状的丁二酸化的冬凌草甲素。

（2）甲氧基聚乙二醇胺（40K）修饰的冬凌草甲素前药的合成

称取0.1044g丁二酸化的冬凌草甲素、0.0203g HOBT和0.0309g DCC，分散溶解于12mL二氯甲烷中，于0～5℃冰浴下搅拌反应2h，撤去冰浴后向体系中加入3.0g单甲氧基聚乙二醇胺（40K），再加入5mL二氯甲烷，自然升温至室温，继续反应48h，而后浓缩并蒸干溶剂，将所得固体用异丙醇分散搅拌6h，使未反应的小分子溶解于异丙醇中，从而洗去产物中的小分子杂质，异丙醇洗涤三次，离心弃上清液，将沉淀真空干燥，得白色固体状产物，即为甲氧基聚乙二醇胺（40K）修饰的冬凌草甲素前药。

实施例2

（1）羧基化的冬凌草甲素的合成：同实施例1。

（2）甲氧基聚乙二醇胺（20K）修饰的冬凌草甲素前药的合成

称取0.1040g丁二酸化的冬凌草甲素、0.0207g HOBT和0.0308g DCC，分散溶解于12mL二氯甲烷中，于0～5℃冰浴下搅拌反应2h，撤去冰浴后向体系中加入1.5g单甲氧基聚乙二醇胺（20K），自然升温至室温，继续反应48h，而后浓缩并蒸干溶剂，将所得固体用异丙醇分散搅拌6h，使未反应的小分子溶解于异丙醇中，从而洗去产物中的小分子杂质，异丙醇洗涤三次，离心弃上清液，将沉淀真空干燥，得白色固体状产物，即为甲氧基聚乙二醇胺（20K）修饰的冬凌草甲素前药，其红外谱图如图3所示。

图3中B为甲氧基聚乙二醇胺（20K）修饰的冬凌草甲素前药（实施例2制备）的红外图谱，与甲氧基聚乙二醇胺（20K）的红外图谱A相比，B在3100-3600cm^-1处显示出产物中-NH的特征震动，1600-1900cm-1处显示出产物中-CO的特征震动峰，表明甲氧基聚乙二醇胺与羧酸化的冬凌草甲素通过酰胺键接成一体。

实施例1、实施例2制备的冬凌草甲素前药以及纯冬凌草甲素在PBS（pH=7.4）中进行体外药物释放研究，结果如图4所示。

图4为甲氧基聚乙二醇胺（20K）修饰的冬凌草甲素前药（实施例2制备）及甲氧基聚乙二醇胺（40K）修饰的冬凌草甲素前药（实施例1制备）在PBS（pH=7.4）中的体外药物释放研究图，图中可以看出，聚合物前药相对于纯冬凌草甲素具有明显的缓释作用。

实施例3

（1）羧基化的冬凌草甲素的合成：同实施例1。

（2）甲氧基聚乙二醇胺（10K）修饰的冬凌草甲素前药的合成

称取0.1392g丁二酸化的冬凌草甲素、0.0405g HOBT和0.0619g DCC，分散溶解于15mL二氯甲烷中，于0～5℃冰浴下搅拌反应2h，撤去冰浴后向体系中加入1.5g甲氧基聚乙二醇胺（10K），自然升温至室温，继续反应48h，而后浓缩并蒸干溶剂，将所得固体用异丙醇分散搅拌6h，使未反应的小分子溶解于异丙醇中，从而洗去产物中的小分子杂质，异丙醇洗涤三次，离心弃上清液，将沉淀真空干燥，得白色固体状产物，即为甲氧基聚乙二醇胺（10K）修饰的冬凌草甲素前药。

实施例4

（1）羧基化的冬凌草甲素的合成：同实施例1。

（2）甲氧基聚乙二醇胺（5K）修饰的冬凌草甲素前药的合成

称取0.2088g丁二酸化的冬凌草甲素、0.0405g HOBT和0.0619g DCC，分散溶解于12mL二氯甲烷中，于0～5℃冰浴下搅拌反应2h，撤去冰浴后向体系中加入0.75g甲氧基聚乙二醇胺（5K），自然升温至室温，继续反应48h，而后浓缩并蒸干溶剂，将所得固体用异丙醇分散搅拌6h，使未反应的小分子溶解于异丙醇中，从而洗去产物中的小分子杂质，异丙醇洗涤三次，离心弃上清液，将沉淀真空干燥，得白色固体状产物，即为甲氧基聚乙二醇胺（5K）修饰的冬凌草甲素前药。

Claims (6)

1.一种聚乙二醇为载体的冬凌草甲素的前药，其特征在于：其结构式如下：

n为110～910中的整数。

2.权利要求1所述的聚乙二醇为载体的冬凌草甲素的前药的制备方法，其特征在于：步骤如下：

（1）羧基化的冬凌草甲素的制备：冬凌草甲素与丁二酸酐反应，得羧酸化冬凌草甲素；

（2）甲氧基聚乙二醇胺修饰的冬凌草甲素前药的合成：单甲氧基聚乙二醇胺与羧酸化冬凌草甲素反应，即得聚乙二醇为载体的冬凌草甲素的前药。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）具体为：按照摩尔比1:4～5的比例取冬凌草甲素与丁二酸酐，共同溶于溶剂A中，进行反应，反应温度为35℃，反应时间为12～36小时，蒸干反应溶剂，含有反应产物的残渣用硅胶柱纯化，纯化后的产物真空干燥，得羧酸化冬凌草甲素；

所述溶剂A为四氢呋喃、二氯甲烷、无水吡啶中的一种或多种。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述硅胶柱的流动相为无水乙醚：丙酮：乙酸=4.5:1:0.01，各组分的比例为体积比；硅胶柱的固定相为200～300目的硅胶。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）具体为：取羧基化冬凌草甲素、N,N’-二环己基碳二亚胺和1-羟基苯并三唑，共同分散溶解于二氯甲烷中，0～5℃下搅拌反应1～3小时后，加入单甲氧基聚乙二醇胺，室温下反应24～48小时，浓缩反应体系并蒸干，用异丙醇洗去未反应的小分子，真空干燥后得白色固体状产物，即为聚乙二醇为载体的冬凌草甲素的前药；

所述各原料的摩尔用量比为：羧基化冬凌草甲素：N,N’-二环己基碳二亚胺：1-羟基苯并三唑：单甲氧基聚乙二醇胺=3～4:2:2:1。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述单甲氧基聚乙二醇胺的分子量为5000～40000。

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