CN103524519B - 喜树碱前药单体及其聚合前药两性分子、以及它们的制备和用途 - Google Patents

喜树碱前药单体及其聚合前药两性分子、以及它们的制备和用途 Download PDF

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Abstract

本发明涉及式I的还原性响应喜树碱前药单体及其还原性响应喜树碱聚合前药两性分子，以及它们的制备方法和用途，在式I中，各个i独立地为2或3；各个X独立地为O或NH；并且R为H、CH3或CH2CH3。本发明利用喜树碱和三光气等原料对喜树碱20位羟基改性制备含有二硫键的喜树碱前药单体，利用活性自由基聚合方法高转化率聚合后得到含喜树碱药物重复单元的两亲性聚合物，其具有极高的载药量(＞50wt％)，并且在肿瘤细胞还原性环境中，侧链二硫键断裂，发生分子重排，释放出喜树碱原药分子，具有还原性响应可控释放原药特征。所述聚合前药两性分子提高了药物的水溶性，稳定性并具有可控释放特征。

Description

喜树碱前药单体及其聚合前药两性分子、以及它们的制备和用途
技术领域
本发明涉及药物化学和生物可降解医用高分子领域，更具体地涉及喜树碱前药单体及其聚合前药两性分子，以及它们的制备方法。
背景技术
喜树碱(Camptothecin，CPT)是从中国的喜树中提取的一种生物碱，其分子式为：C20H16O4，分子量为：348.11，CAS.NO.7689-03-4，其分子结构如下式c所示：
其具有强的抗肿瘤活性，作用机制可以简单描述为：内酯型活性喜树碱可以和拓扑异构酶以及DNA键结形成一种共价复合物，从而稳定DNA以及拓扑异构酶。此种键结方式最终导致细胞凋亡。由于喜树碱在水中的溶解性极差，内酯环结构也容易开环使药物失活，因此研究如何提高其水溶性和稳定性有重要意义。
为了适应制剂的要求，可以利用亲水性聚乙二醇(PEG)对CPT的20-位羟基进行结构修饰。一些文献曾对CPT进行PEG化修饰，都是采用酯键连接，并通过酯键的自然水解而释放药物，导致难以实现CPT原药的可控释放，对肿瘤微环境没有特异性释放特征，同时载药量也很低(通常低于30％)。如CN101199857公开了甲氧基聚乙二醇-聚乳酸与喜树碱类药物的缀合物，喜树碱和高分子骨架间采用酯键连接，利用酯键的自身水解而释放喜树碱药物。CN1708540公开了一种聚乙二醇-聚羧酸聚合物修饰的喜树碱药物缀合物，通过高分子骨架羧基和喜树碱的羟基缩合，利用酯键水解实现药物缓释。CN1875944公开了一种聚乙二醇修饰的羟基喜树碱隐形脂质纳米球及其制备方法，可制成冻干制剂。最近，CN103251596公开了一种喜树碱衍生物7-乙基-10-羟基喜树碱的两亲性聚合物药物前体制备，但是该两亲性聚合物药物前体不具备肿瘤微环境响应释放特征，且载药量有限(低于40％)。
因此，对于如何利用肿瘤细胞微环境，例如由于肿瘤细胞内的高谷胱甘肽浓度导致的还原性环境，来实现喜树碱原药肿瘤细胞微环境响应释放同时又具备高载药量的药物载体的开发存在需要。
发明内容
针对上述问题，本发明的发明人发现，将喜树碱原药改性为含有还原性环境可断裂二硫键的前药单体，并经过高效聚合而得到两亲性的聚合前药分子可以解决上述问题的一部分或全部。为此，在一方面，本发明提供一种还原性响应喜树碱前药单体，其特征在于，所述还原性响应喜树碱前药单体具有下式I的结构：
其中，各个i独立地为2或3；各个X独立地为O或NH；并且R为H、CH3或CH2CH3。
在一个优选实施方案中，所述还原性响应喜树碱前药单体具有下式的结构：
其中，R为H、CH3或CH2CH3。
在另一方面，本发明提供一种用于制备上述还原性响应喜树碱前药单体的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)使式a的二硫醚前体在有机碱催化剂(如三乙胺)存在下在有机溶剂(如四氢呋喃，二氯甲烷，甲苯，乙腈等)中与反应以制备式b的二硫醚的单端官能化产物；和
(2)使式c的喜树碱原药在催化剂(如N，N-二甲氨基吡啶)存在下，在有机溶剂中与三光气反应生成酰氯中间体，其与所述式b的化合物反应制得所述式I的含有二硫键的还原性响应喜树碱前药单体d，
其中i、X和R如上所定义。
在另一方面，本发明提供一种还原性响应喜树碱聚合前药两性分子，其特征在于，所述还原性响应喜树碱聚合前药两性分子具有下式II的结构：
其中，各个i独立地为2或3；各个X独立地为O或NH；R为H、CH3或CH2CH3；m=4-400；并且n=2-300，并且所述还原性响应喜树碱聚合前药两性分子的数均分子量为1200-220000。
在一个优选实施方案中，所述还原性响应喜树碱聚合前药两性分子具有以下结构：
其中m、n和R如上所定义。
在另一方面，本发明提供一种制备上述还原性响应喜树碱聚合前药两性分子的方法，其特征在于，所述还原性响应喜树碱聚合前药两性分子通过以下方式获得：
使式I的还原性响应喜树碱前药单体
与式4的链转移剂
在有机溶剂中，AIBN引发剂存在下，温度控制在60-90℃，反应6—100h，然后通过无水乙醚沉淀制得；
或者
使式I的还原性响应喜树碱前药单体与
与式5的链转移剂
在有机溶剂中，CuBr和PMDETA催化下在60-90℃，反应6—100h，然后通过无水乙醚沉淀制得，
其中i、X、R和m如上所定义。
在一个优选实施方案中，所述式4的链转移剂通过以下获得：
使式3的化合物
与式e的聚乙二醇单甲醚
在催化剂存在下，在有机溶剂中反应，其中m如上所定义。
在一个优选实施方案中，所述催化剂是N，N-二甲氨基吡啶(DMAP)和二环己基碳二亚胺(DCC)，所述有机溶剂是二氯甲烷、氯仿、四氢呋喃、乙酸乙酯、甲苯、乙腈或其混合物。
在一个优选实施方案中，所述式e中的聚乙二醇单甲醚的数均分子量为200—18000，即m=4-400。
在另一方面，本发明提供了上述还原性响应喜树碱聚合前药两性分子或根据上述方法制备的还原性响应喜树碱聚合前药两性分子在制备用于治疗癌症的药物载体中的应用，其中所述还原性响应喜树碱聚合前药两性分子在肿瘤细胞还原性环境中响应地释放抗癌药物喜树碱。
本发明利用喜树碱和三光气等原料对喜树碱20位羟基改性制备含有二硫键的喜树碱前药单体，利用活性自由基聚合方法高转化率聚合后得到含喜树碱药物重复单元的两亲性聚合物，PEG-b-PCPTM作为典型代表具有极高的载药量(＞50wt％)。在肿瘤细胞还原性环境中，侧链二硫键断裂，发生分子重排，释放出喜树碱原药分子，具有还原性响应可控原药特征。聚合前药两性分子提高了药物的水溶性，稳定性并具有可控释放特征。
本发明进一步拓宽了药物传输载体设计的思路，密切联系肿瘤细胞还原性微环境，提高了药物稳定性，水溶性，实现了高载药量，同时实现了还原性响应喜树碱原药可控释放。
附图说明
图1：还原性响应喜树碱前药单体CPTM表征，其中图1(a)：式2的化合物的核磁共振氢谱；图1(b)：实施例1中制备的CPTM的氢谱；图1(c)：实施例1中制备的CPTM的碳谱；图1(d)：实施例1中制备的CPTM的质谱；图1(e)：实施例1中制备的CPTM的高效液相色谱。
图2：式4的聚乙二醇单甲醚RAFT链转移剂分子在CDCl3中的核磁共振氢谱(m=～45)。
图3：根据本发明实施例4的聚合前药两性分子PEG45-b-PCPTM52在CDCl3中的核磁共振氢谱。
图4：式4的聚乙二醇单甲醚RAFT链转移剂分子和系列PEG-b-PCPTM以DMF为流动相的凝胶渗透色谱图。
图5：根据本发明实施例7的聚合前药两性分子PEG45-b-PCPTM33在CDCl3中的核磁共振氢谱。
图6：图6(a)显示不含双键的喜树碱前药单体模型小分子CCPTM的合成；图6(b)显示高效液相色谱验证聚合前药两性分子的喜树碱还原性释放图。
图7：聚合前药两性分子的还原性响应释放活性喜树碱药物机制。
具体实施方式
本发明涉及一类抗癌药物喜树碱前药单体及其两亲性嵌段聚合物例如聚乙二醇-聚喜树碱前药(PGE-b-PCPTM)的合成。以喜树碱为基本原料，经过高效改性制备含二硫键的喜树碱前药单体，高转化率聚合后得到含喜树碱药物重复单元的两亲性聚合物。此类含药物重复单元的两亲性聚合物命名为“聚合前药两性分子”，载药量大于50％。在肿瘤细胞的还原性微环境中，可以释放出喜树碱活性原药，属于药物化学和生物可降解医用高分子领域。
本发明目的是提供一种还原性响应喜树碱前药单体的制备及其聚合前药两性分子设计和合成方法。本发明采用诸如三光气和羟乙基二硫醚为基本原料，对喜树碱20位羟基进行改性，引入二硫键基元，制备一类含二硫键还原性响应的喜树碱前药单体CPTM，通过可控自由基聚合方法，如采用可逆加成断裂链转移聚合方法(RAFT)或原子转移自由基聚合方法(ATRP)，制备了聚合前药两性分子如PEG-b-PCPTM。PEG-b-PCPTM作为聚合前药两性分子的典型代表，具有极高的载药量(＞50wt％)，提高了水溶性，稳定性，具备肿瘤细胞微环境响应释放CPT原药特点。
在本发明中，将喜树碱抗癌药物单体化，即功能化喜树碱的20位羟基，中间采用二硫键连接。在还原性环境下，二硫键可以断裂重排释放喜树碱原药。在本发明的聚合前药两性分子中，聚乙二醇单甲醚的数均分子量为200—18000，即m=4-400。前药单体的聚合度n依据实验设定的聚合度和转化率而定，通常在n=2-300的范围内，所得聚合前药两性分子数均分子量为1200-220000。其还原性响应释放喜树碱原药机制如下所示：
其中m和n如上所定义。
在一个具体实施方案中，本发明使用一种基于聚乙二醇单甲醚的链转移剂，其是在N，N-二甲氨基吡啶(DMAP)和二环己基碳二亚胺(DCC)催化下，由聚乙二醇单甲醚与带有羧基的小分子链转移剂缩合得到，如式4所示。所述聚乙二醇单甲醚的数均分子量为200—18000，m=4-400。
在一个优选的具体实施方案中，本发明的一种具体的还原性响应喜树碱前药单体如方案1所示制备：
(1)利用羟乙基二硫醚(分子1)，在三乙胺催化下，在四氢呋喃溶液中与甲基丙烯酰氯(即在方案1中，R=-CH3)，制备羟乙基二硫醚的单端官能化产物2；
(2)在N，N-二甲氨基吡啶催化下，将喜树碱在二氯甲烷中与三光气反应先形成酰氯中间体，采用连续投料方法，再滴加上述单端官能化产物2，反应生成含有二硫键的喜树碱前药单体CPTM；
方案1：一种具体的还原性响应喜树碱前药单体CPTM的制备
在另一个优选的实施方案中，本发明的还原性响应喜树碱聚合前药两性分子PEG-b-PCPTM如方案2或3所示制备，即采用可逆加成断裂链转移聚合方法(RAFT)或原子转移自由基聚合方法(ATRP)方法使CPTM高转化率聚合得到聚合前药两性分子PEG-b-PCPTM，其中可以使上述前药单体接近100％转化，节省了前药单体，提高了效率，降低了成本。
具体地，如方案2所示，在RAFT聚合中，采用聚乙二醇链转移剂，以二甲亚砜(DMSO)和1，4-二氧六环混合物作为有机溶剂，温度控制在60-90℃，反应6—100h，通过例如无水乙醚沉淀，获得终产物，实现高转化率。在此反应中，尽管作为有机溶剂使用DMSO有助于提高转化率，但以DMSO，1，4-二氧六环，二氯甲烷，氯仿为单一或混合溶剂也可以高转化率聚合。另外，以其它含有链转移剂基元的水溶性高分子作为大分子链转移剂，如聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)，聚N，N-二甲基丙烯酰胺(PDMA)，聚丙烯酸(PAA)，聚甲基丙烯酸(PMAA)，聚甲基丙烯酸低聚乙二醇酯(POEGMA)，聚N，N-二甲氨基乙酯(PDMAEMA)，聚N，N-二乙氨基乙酯(PDEAEMA)等也可以聚合喜树碱前药单体。
方案2：通过RAFT方法制备还原性响应喜树碱单体CPTM的聚合前药两性分子PEG-b-PCPTM
备选地，如方案3所示，在ATRP聚合中，采用聚乙二醇ATRP末端改性的大分子引发剂，在溴化亚铜(CuBr)，N，N，N′，N，′N″-五甲基二亚乙基三胺(PMDETA)催化下，以1，4-二氧六环和二甲亚砜为混合溶剂，在60-90℃，反应6—100h，并通过诸如无水乙醚沉淀。以DMSO，1，4-二氧六环，二氯甲烷，氯仿，二甲基甲酰胺(DMF)为单一或混合溶剂也可以成功制备。另外，以其它含有ATRP末端基元的水溶性高分子作为大分子引发剂，如聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)，聚N，N-二甲基丙烯酰胺(PDMA)，聚甲基丙烯酸低聚乙二醇酯(POEGMA)，聚N，N-二甲氨基乙酯(PDMAEMA)，聚N，N-二乙氨基乙酯(PDEAEMA)等也可以用来聚合喜树碱前药单体。
方案3：ATRP方法制备含二硫键的还原性响应喜树碱单体CPTM的聚合前药两性分子PEG-b-PCPTM
实施例
实施例中所用原料说明如下：
聚乙二醇单甲醚(PEG-OH，聚合度m=～45，数均分子量～2000；聚合度m～226，数均分子量～10000)，喜树碱(CPT)，二硫苏糖醇(DTT)，羟乙基二硫醚，溴化亚铜(CuBr)，N，N，N′，N′，N″-五甲基二亚乙基三胺(PMDETA)购自Sigma-Aldrich公司，使用时未进一步纯化。偶氮二异丁腈(AIBN)购自Acros并用95％乙醇重结晶纯化。二氯甲烷用氢化钙干燥，然后蒸馏纯化。四氢呋喃用钠丝干燥回流，蒸馏后使用。N，N-二甲氨基吡啶(DMAP)，二环己基碳二亚胺(DCC)，乙醚，乙酸乙酯等其他试剂均为分析纯，均购自国药集团化学试剂有限公司，未进一步纯化直接使用。实验中所用的超纯水均由Milli-QSP智能超纯水系统制备，电阻率为18.4MΩ·cm。式3的小分子链转移剂参考文献方法制得(Zesheng An，Wei Tang，Minghong Wu，Zheng Jiao and Galen D.Stucky Chem.Commun.2008，6501—6503)。式5的聚乙二醇单甲醚功能化的ATRP链转移剂采用本领域所熟知的缩合反应制备，例如先将聚乙二醇单甲醚与2-溴异丁酰溴溶解在有机溶剂中，加入三乙胺催化，过夜反应，经过滤，洗涤，干燥，溶解后无水乙醚再沉淀后可得到式5所示的化合物。
以下实施例将对本发明作进一步说明，实施例1—9采用，R=-CH3，聚乙二醇(PEG)数均分子量为2000，聚合度m=～45为例说明。实施例10采用R=-CH3，聚乙二醇(PEG)数均分子量为～10000，聚合度m=～226为例说明。其目的仅在于更好地理解本发明，而不是限制本发明的保护范围。
实施例1：羟乙基二硫醚单端化改性
如方案1所示，在500mL圆底烧瓶中，称取羟乙基二硫醚(6.16g，40mmo1)，三乙胺(6.07g，60mmo1)和200mL干燥THF，在冰水浴冷却和磁子搅拌条件下，缓慢滴加甲基丙烯酰氯(4.18g，40mmol，在100mL THF中)，滴加完毕后，室温过夜搅拌。过滤除去反应生成的三乙胺盐酸盐副产物，收集滤液旋转蒸发去除溶剂，然后用乙酸乙酯溶解，用水和饱和NaCl水溶液各洗三次，收集有机相并用无水硫酸镁干燥，然后过滤，浓缩。粗产品用硅胶柱色谱分离纯化，用乙酸乙酯：石油醚=1：3洗脱得式2的黄色液体产物(7.43g，产率：71.6％)。图1(a)显示了式2的化合物的核磁共振氢谱：1H NMR(CDCl3，δ，ppm，TMS)：6.14(s，1H)，5.61(s，1H)，4.43(t，J=6.7Hz，2H)，3.90(t，J=5.8Hz，2H)，2.98(t，J=6.7Hz，2H)，2.89(t，J=5.8Hz，2H)，1.95(s，3H)。核磁结果表明成功制备了羟乙基二硫醚单端功能化产物(分子2)。
实施例2：还原性响应喜树碱前药单体CPTM的制备
依照上述方案1，在50mL干燥二氯甲烷中溶解分散CPT(2.0g，5.74mmo1)和DMAP(2.11g，17.3mmo1)，加入三光气(0.567g，1.92mmo1)，室温反应30min，然后滴加含有上述产物(式2)的干燥四氢呋喃溶液(1.40g，6.31mmol，在15mL THF中)。过夜反应后有白色沉淀生成。经过滤，收集滤液，浓缩，然后用乙酸乙酯溶解，用水和饱和NaCl水溶液各洗三次，收集有机相，无水硫酸镁干燥。粗产品用硅胶柱色谱分离纯化，用乙酸乙酯洗脱得浅灰色固体粉末(2.92g，产率：86％)。图1(b)显示了在本实施例中制备的CPTM的氢谱：1H NMR(CDCl3，δ，ppm，TMS)：8.41(s，1H)，8.23(d，J=11.3Hz，1H)，7.95(d，J=10.8Hz，1H)，7.91-7.81(m，1H)，7.81-7.58(m，1H)，7.35(s，1H)，6.08(s，1H)，5.56(s，1H)，5.40(d，2H)，5.34(d，J=23.6Hz，2H)，4.60-4.24(m，4H)，2.94(m，J=14.0，8.7Hz，4H)，1.97-1.65(m，5H)，1.12-0.87(m，3H)。图1(c)显示在本实施例中制备的CPTM的碳谱：13C NMR(CDCl3，δ，ppm，TMS)：167.25，167.05，157.31，153.46，152.32，148.92，146.52，145.62，135.98，131.17，130.73，129.70，128.48，128.20，128.11，125.97，120.29，95.97，78.05，67.09，66.56，62.42，50.02，37.29，36.6，31.91，18.24，7.64。图1(d)显示了在本实施例中制备的CPTM的质谱：APCI-MS：m／z calc.for C29H28N2O8S2597.13；found597.14[M+H]+。图1(e)显示了在本实施例中制备的CPTM的高效液相色谱HPLC：7.05min(80／20，CH3OH／H2O，检测波长370nm)。上述表征结果表明成功制备了含二硫键的喜树碱前药单体CPTM。
实施例3：聚乙二醇单甲醚端基RAFT改性
依照上述方案2，先将聚乙二醇单甲醚(PEG45-OH，4.0g，2.0mmo1)溶解在无水甲苯(25mL)中，50℃条件下减压共沸除去大部分溶剂，然后加入式3的小分子RAFT试剂(1.09g，4.0mmo1)和干燥的二氯甲烷(100mL)，冰水浴冷却到0℃，滴加二环己基碳二亚胺(0.83g，4.0mmo1)和N，N-二甲氨基吡啶(49mg，0.4mmo1)的二氯甲烷混合溶液。室温搅拌反应48h，过滤除去生成的副产物盐，减压浓缩，在过量的无水乙醚中沉淀，过滤后干燥，二氯甲烷溶解后再用无水乙醚沉淀。反复三次可得式4的化合物。图2显示了式4的聚乙二醇单甲醚RAFT链转移剂分子在CDCl3中的核磁共振氢谱(m=～45)，如图2所示，根据核磁共振氢谱计算得端基的改性率大于98％。图4显示了式4的聚乙二醇单甲醚RAFT链转移剂分子和系列PEG-b-PCPTM以DMF为流动相的凝胶渗透色谱图，如图4中的曲线a所示，利用凝胶渗透色谱(GPC)表征其分子量分布信息，表面聚乙二醇单甲醚端基RAFT改性产物具有非常窄的分布，是单分散的。其数均分子量Mn=2400，分子量分布重均分子量(Mw)／Mn为1.03。
实施例4：RAFT方法制备喜树碱聚合前药两性分子PEG-b-PCPT
参照上述方案2，将式4的聚乙二醇大分子链转移剂(46mg，0.02mmo1)，CPTM(632mg，1.06mmo1)和AIBN(0.33mg，0.002mmo1)，6mL1，4-二氧六环和二甲基亚砜(体积比=1：1)的混合物加入到安瓿瓶中溶解。将安瓿瓶置于液氮中冷冻后用油泵抽气，然后密闭安瓿瓶，恢复到室温使反应混合物融化，然后再冷冻抽气，如此冻融循环反复操作三次，然后在真空下密封，70℃下搅拌反应24h后用液氮中止聚合反应，打开反应瓶，将反应后混合物在乙醚中沉淀，离心，再溶解在二氯甲烷中并用大量乙醚沉淀，反复三次，最终产物在真空干燥箱中室温过夜干燥，得到灰色粉末(654.9mg，产率：96.6％)。图3显示了根据本实施例的聚合前药两性分子PEG-b-PCPTM的核磁共振氢谱，如图3所示，根据1H NMR分析表明，CPTM的聚合度(DP)为52，由此将产物分子表示为PEG45-b-PCPTM52。载药量定义为：
载药量DLC％=[W药物]／[(W药物)+(W载体)]×100％
其中W药物表示药物的总质量，W载体表示载体(非药物部分)质量。因此，PEG45-b-PCPTM52的载药量为54.4wt％。如图4中曲线d所示，凝胶渗透色谱(GPC)表征数均分子量Mn=32600，分子量分布Mw／Mn为1.23。
实施例5
操作同实施例4所述，所不同的是CPTM投料量为291.7mg，得到聚合前药两性分子331.9mg，产率为98.3％。根据1H NMR分析表明，CPTM的聚合度(DP)为24，表示为PEG45-b-PCPTM24，其载药量为50.3％，如图4中曲线b所示，利用凝胶渗透色谱(GPC)表征其数均分子量Mn=15900，分子量分布Mw／Mn为1.19。
实施例6
操作同实施例4所述，所不同的是CPTM投料量为1053mg，得到聚合前药两性分子1068mg，产率为97.6％。根据1H NMR分析表明，CPTM的聚合度(DP)为87，表示为PEG45-b-PCPTM87，其载药量为55.9％。如图4中曲线e所示，利用凝胶渗透色谱(GPC)表征其数均分子量Mn=50300，分子量分布Mw／Mn为1.21。
实施例7：ATRP方法制备喜树碱聚合前药两性分子PEG-b-PCPTM
依照上述方案3，将式5的聚乙二醇ATRP大分子引发剂(43.4mg，0.02mmo1)，CPTM(406mg，0.68mmo1)和PMDETA(3.5mg，0.02mmo1)溶解在4mL1，4-二氧六环和二甲基亚砜(体积比=1：1)的混合物中。将混合物脱气冻融循环三次，冷冻条件下，加入CuBr(2.8mg，0.02mmo1)，在真空下密封。在70℃搅拌反应24h后用液氮中止聚合反应，打开反应瓶，将反应混合液溶解在二氯甲烷中，过硅胶柱除去铜盐，减压浓缩除去大部分溶剂，并在无水乙醚中沉淀，过滤干燥，再溶解在二氯甲烷中用大量乙醚沉淀，反复三次，最终产物在真空干燥箱中室温过夜干燥，得到灰色粉末(413.2mg，产率：97.8％)。如图5所示1H NMR分析表明，CPTM的聚合度(DP)为33，表示为PEG45-b-PCPTM33，其载药量为52.3wt％。如图4中曲线c所示，利用凝胶渗透色谱(GPC)表征其分子量Mn=21600，分子量分布Mw／Mn为1.18。
另外，发明人在实验还进行了将反应溶剂改为DMF和1，4-二氧六环混合溶剂或DMF单一溶剂也能实现上述相同结果。
实施例8：不含双键喜树碱前药单体模型分子CCPTM的合成
操作如实施例1或2所述，在式6分子的合成中，采用乙酰氯和羟乙基二硫醚反应，其它条件相同，并采取同样的途径将式6分子和CPT反应制得CCPTM(图6a)。如图6b显示所得产物CCPTM的高效液相色谱(HPLC)，在流出时间为～6min显示单峰(80／20，CH3OH／H2O，λ=370nm)，结果表明成功制备了不含双键的喜树碱前药单体模型分子。
实施例9：聚合前药两性分子的还原性响应药物释放特征
将喜树碱前药单体模型分子CCPTM溶解在乙腈中，加入DTT，搅拌过夜，用HPLC检测喜树碱信号(80／20，CH3OH／H2O，λ=370nm)。另称取1mg PEG45-b-PCPTM52溶解在1mL DMSO中，加入9mL水，然后加入10mM DTT，在设定的时间内取样，进行HPLC检测分析。如图4所示，采用10mM DTT模拟肿瘤细胞还原性环境，实验结果发现喜树碱前药模型分子和聚合前药两性分子在还原性环境中都能够检测到很强的喜树碱原药信号，表明在还原性环境中PEG-b-PCPTM能够很好地释放喜树碱原药，实现可控药物递送目的。
基于CPTM嵌段的聚合前药两性分子的还原性响应释放药物的机制如图7所示，侧链CPTM上的二硫键在还原性环境中可以断裂，产生含有巯基的中间体，巯基再与碳酸酯键发生分子内亲核取代，生成比较稳定的五元环硫内酯，同时释放CPT原药。因此含CPTM嵌段的聚合前药两性分子都表现出很好的还原性响应释放药物特点。
实施例10：采用长链聚乙二醇链转移剂制备高分子量喜树碱聚合前药两性分子PEG-b-PCPT
参照上述方案2和实施例3，采用聚乙二醇单甲醚(PEG-OH，聚合度m=～226，数均分子量～10000)先制备聚乙二醇单甲醚端基RAFT改性产物。再参照上述方案2和实施例4，利用长链聚乙二醇链转移剂聚合喜树碱前药单体，同样可以实现药物单体高转化率聚合，采用相同表征手段确定所得分子为PEG226-b-PCPTM180，载药量53.4wt％。如图4中曲线f所示，利用凝胶渗透色谱(GPC)表征其数均分子量Mn=120100，分子量分布Mw／Mn为1.29，说明本发明同样适用于制备高分子量聚合前药两性分子。
基于肿瘤细胞的还原性环境，针对于目前抗癌药物载体普遍存在的制备繁琐、载药量低、响应性差的特点，本专利实现了便捷的含有二硫键的喜树碱前药单体合成，经过灵活的高效聚合反应制备含有亲水链的聚合前药两性分子，喜树碱前药单体转化率接近100％，节省了成本，制备的聚合前药两性分子PEG-b-PCPTM都具有高于50％的载药量，能够实现肿瘤细胞还原性微环境响应释放喜树碱药物。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种喜树碱前药单体，其特征在于，所述喜树碱前药单体具有下式I的结构：
其中，各个i独立地为2或3；各个X独立地为O或NH；并且R为H、CH3或CH2CH3。
2.根据权利要求1所述的喜树碱前药单体，其特征在于，所述喜树碱前药单体具有下式的结构：
其中，R为H、CH3或CH2CH3。
3.一种用于制备权利要求1所述的喜树碱前药单体的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)使式a的二硫醚前体在有机碱催化剂存在下在有机溶剂中与反应以制备式b的二硫醚的单端官能化产物；
(2)使式c的喜树碱原药在催化剂存在下，在有机溶剂中与三光气反应生成酰氯中间体，其与所述式b的化合物反应制得所述式I的喜树碱前药单体d；
其中i、X和R如权利要求1中所定义。
4.一种喜树碱聚合前药两性分子，其特征在于，所述喜树碱聚合前药两性分子具有下式II的结构：
其中，各个i独立地为2或3；各个X独立地为O或NH；R为H、CH3或CH2CH3；m＝4-400；并且n＝2-300，并且所述喜树碱聚合前药两性分子的数均分子量为1200-220000。
5.根据权利要求4所述的喜树碱聚合前药两性分子，其特征在于，所述喜树碱聚合前药两性分子具有以下结构：
其中m、n和R如权利要求4所定义。
6.一种制备权利要求4所述的喜树碱聚合前药两性分子的方法，其特征在于，所述喜树碱聚合前药两性分子通过以下方式获得：
使式I的喜树碱前药单体
与式4的链转移剂
在有机溶剂中，AIBN引发剂存在下，温度控制在60-90℃，反应6-100h，然后通过无水乙醚沉淀制得；
或者
使式I的喜树碱前药单体与
与式5的链转移剂
在有机溶剂中，CuBr和PMDETA催化下在60-90℃，反应6-100h，然后通过无水乙醚沉淀制得，
其中i、X、R和m如权利要求4中所定义。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述式4的链转移剂通过以下获得：
使式3的化合物
与式e的聚乙二醇单甲醚
在催化剂存在下，在有机溶剂中反应，其中m如权利要求4所定义。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述催化剂是N,N-二甲氨基吡啶和二环己基碳二亚胺，所述有机溶剂是二氯甲烷、氯仿、四氢呋喃、乙酸乙酯、甲苯、乙腈或其混合物。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述式e中的聚乙二醇单甲醚的聚合度为4-400，数均分子量为200-18000。
10.根据权利要求4所述的喜树碱聚合前药两性分子或根据权利要求7-9中任一项所述的方法制备的喜树碱聚合前药两性分子在制备用于治疗癌症的药物载体中的应用，其中所述喜树碱聚合前药两性分子在肿瘤细胞还原性环境中响应地释放抗癌药物喜树碱。
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