CN106008964A - 一种水溶性的氨基酸嵌段共聚物及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种水溶性的氨基酸嵌段共聚物、其制备方法及应用，该氨基酸嵌段共聚物具有式I或式II结构；R1为氢、烷基或取代烷基；R2为‑NH‑或‑R5(CH2)rNH‑；R3为氢、疏水基团和活性药物基团中的一种或多种；R4为苯甲基、胆固醇甲酰基、乙酰基、胆酸基、脱氧胆酸基或C4～C20的烷基。该氨基酸嵌段共聚物为具有优良水溶性的多肽共聚物，可用于生物材料如药物递送领域。该材料冻干后复溶效果良好，能克服当前高分子材料或高分子纳米药物水溶性差的缺陷。当该材料通过修饰而含有疏水基团或者化学键合有生物活性的药物，即使修饰后的高分子材料或键合药仍能保持优异的水溶性和复溶能力，在生物材料领域有潜在应用前景。

Description

一种水溶性的氨基酸嵌段共聚物及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及聚氨基酸技术领域，尤其涉及一种水溶性的氨基酸嵌段共聚物及其制备方法和应用。
背景技术
近十几年中，纳米药物发展迅速，对传统小分子药物在体内的传输产生了深远的影响。纳米药物是指利用纳米技术，将药物活性成分装载于纳米材料内部，制备出的尺度为纳米级的药物，这些纳米药物可以输送药物活性成分至体内靶点位置，进而释放药物发挥活性。其中，药物活性成分包括抗癌药、抗炎药或抗病毒药。纳米载体可以提高负载药物的水溶性和体内稳定性，并可在病灶部位缓释或控释药物从而达到更持久和高效的治疗效果，目前有多种纳米药物已经上市或正处于临床阶段。
在目前临床使用的纳米药物中，使用的载体材料很大一部分是高分子材料。其中，人工合成的聚氨基酸在各种高分子材料中脱颖而出，成为构建纳米药物的常用材料。聚氨基酸在纳米药物中被广泛应用，这得益于其具有良好的生物相容性、生物可降解性和可修饰性；而且聚氨基酸材料具有成熟的合成化学理论指导，便于进行大批量的制备。国外正在临床阶段的NK105、NC6004、CT-2103等，都是利用聚氨基酸通过物理包埋或者共价键合的方式制备的纳米药物。国内也有很多相关专利报道了基于聚氨基酸的纳米药物，例如，申请号为201210034414.7的中国专利文献公开了一种阿霉素纳米粒子及其制备方法。该方法通过静电复合将带正电的阿霉素担载到带负电的聚氨基酸上，所述聚氨基酸含有聚(γ-丙炔基-L-谷氨酸酯-g-巯基丁二酸)段和聚乙二醇段，在水性介质中，其能将阿霉素包裹于纳米粒内核，从而赋予阿霉素复合物粒子较好的稳定性。
由于高分子纳米药物通常在透析冻干后以冻干粉末的形式来长期存放，这对材料的水溶性和冻干后复溶能力都有很高的要求。但是，很多高分子材料本身的溶解能力不足，且高分子纳米药物在冻干制备过程中水分的丧失会造成高分子之间进一步的堆叠和缠绕，使得其冻干后水溶性进一步降低。特别是聚氨基酸类材料会在冻干过程发生二级结构的改变，使其溶解性进一步下降。为了改善这种情况，通常采用在冻干过程中加入大量冻干保护剂的办法。然而，加入冻干保护剂会提高制备工艺的复杂程度，同时也可能改变纳米药物的组装和形貌。因此，开发具有优良水溶性的高分子材料，对克服纳米药物水溶性和冻干复溶能力的不足具有重要意义。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种水溶性的氨基酸嵌段共聚物及其制备方法和应用，本发明提供的氨基酸嵌段共聚物材料具有优异的水溶性、冻干后复溶能力和生物相容性，可以用于多种生物活性成分的体内输送。
本发明提供一种水溶性的氨基酸嵌段共聚物，具有式I或式II结构：
式I中，R1选自氢、烷基或取代烷基；
式I和式II中，R2选自-NH-或-R5(CH2)rNH-，其中，R5为-O-、-OCONH-、-OCO-、-NHCOO-或-NHCO-，1≤r≤10；
R3选自氢、疏水基团和活性药物基团中的一种或多种；
R4选自苯甲基、胆固醇甲酰基、乙酰基、胆酸基、脱氧胆酸基或C4～C20的烷基；
20≤n≤500；5≤m≤200。
优选地，40≤n≤300；10≤m≤100。
优选地，R1选自C1～C40的烷基；
或者，R1选自由巯基、糖残基、醛基、羧基、乙烯基、炔基、丁二酰亚胺、马来酰亚胺、生物素、RGD类短肽、LHRH类短肽和叶酸中的一种或多种基团取代的烷基。
优选地，R1为甲基，R2为-NH-，R3为氢，R4为乙酰基。
与现有技术相比，本发明提供的氨基酸嵌段共聚物具有式I或式II结构。在本发明中，所述氨基酸嵌段共聚物是一种具有优良水溶性的多肽共聚物，可用于生物材料尤其是药物递送等领域。并且，该聚多肽材料冻干后的复溶效果良好，可以克服当前高分子材料或高分子纳米药物水溶性差的缺陷。当该材料通过修饰而含有疏水基团或者化学键合有生物活性的药物，即修饰后的高分子材料或键合药仍能保持优异的水溶性和复溶能力。因此，本发明提供的水溶性聚多肽在生物材料尤其是纳米药物等领域中有潜在的应用前景。
本发明提供一种水溶性的氨基酸嵌段共聚物的制备方法，包括以下步骤：
将第一嵌段共聚物和乙醇胺反应，得到水溶性的氨基酸嵌段共聚物；
所述第一嵌段共聚物具有式III结构：
所述水溶性的氨基酸嵌段共聚物具有式I结构：
式III和式I中，R1选自氢、烷基或取代烷基；
R2选自-NH-或-R5(CH2)rNH-，其中，R5为-O-、-OCONH-、-OCO-、-NHCOO-或-NHCO-，1≤r≤10；
R4选自苯甲基、胆固醇甲酰基、乙酰基、胆酸基、脱氧胆酸基或C4～C20的烷基；
20≤n≤500；5≤m≤200；
式I中，R3为氢。
本发明提供一种水溶性的氨基酸嵌段共聚物的制备方法，包括以下步骤：
将第二嵌段共聚物和乙醇胺反应，得到水溶性的氨基酸嵌段共聚物；
所述第二嵌段共聚物具有式IV结构：
所述水溶性的氨基酸嵌段共聚物具有式II结构：
式IV和式II中，R2选自-NH-或-R5(CH2)rNH-，其中，R5为-O-、-OCONH-、-OCO-、-NHCOO-或-NHCO-，1≤r≤10；
R4选自苯甲基、胆固醇甲酰基、乙酰基、胆酸基、脱氧胆酸基或C4～C20的烷基；
20≤n≤500；5≤m≤200；
式II中，R3为氢。
与现有技术相比，本发明实施例以聚(乙二醇)-b-聚(L-天冬氨酸苄酯)为基础，通过和乙醇胺反应得到目标高分子。本发明制得的氨基酸嵌段共聚物具有式I或式II所示的结构，其具有优异的水溶性，而且材料冻干后的复溶效果良好，可以克服当前高分子材料或高分子纳米药物水溶性差的缺陷。并且，本发明制得的氨基酸嵌段共聚物易于进行各种化学修饰，可以用于生物材料尤其是药物递送等领域。此外，该高分子材料的制备方法便捷，易于大量生产。由此可见，本发明提供的制备方法能拓展聚氨基酸在生物医学上的应用，解决当前高分子材料在制备纳米药物过程中存在的问题。
本发明提供一种氨基酸高分子材料，具有式I或式II结构：
式I中，R1选自氢、烷基或取代烷基；
式I和式II中，R2选自-NH-或-R5(CH2)rNH-，其中，R5为-O-、-OCONH-、-OCO-、-NHCOO-或-NHCO-，1≤r≤10；
R3选自苄氧羰基、胆酸基、脱氧胆酸基、反式维甲酸基、胆固醇甲酰基和C4～C20的烷基中的一种或多种；
R4选自苯甲基、胆固醇甲酰基、乙酰基、胆酸基、脱氧胆酸基或C4～C20的烷基；
20≤n≤500；5≤m≤200。
优选地，所述高分子材料室温下水溶性大于1g/mL。
本发明提供一种高分子键合药，具有式I或式II结构：
式I中，R1选自氢、烷基或取代烷基；
式I和式II中，R2选自-NH-或-R5(CH2)rNH-，其中，R5为-O-、-OCONH-、-OCO-、-NHCOO-或-NHCO-，1≤r≤10；
R3选自甲氨蝶呤基团、DMXAA基团、紫杉醇基团、多西他赛基团、喜树碱基团或修饰后的活性药物基团；
R4选自苯甲基、胆固醇甲酰基、乙酰基、胆酸基、脱氧胆酸基或C4～C20的烷基；
20≤n≤500；5≤m≤200。
优选地，所述高分子键合药的存在状态为胶束、纳米粒子、溶液、粉末或薄膜。
与现有技术相比，本发明提供的氨基酸高分子材料和高分子键合药能保持优异的水溶性和复溶能力，在纳米药物等领域中有潜在的应用前景。
附图说明
图1为实施例1制备的带有保护基的嵌段共聚物以氘代三氟乙酸作为溶剂时的核磁共振氢谱图；
图2为实施例1制备的氨基酸嵌段共聚物以三氟乙酸作为溶剂时的核磁共振氢谱图；
图3为实施例2制备的苄氧羰基修饰的高分子材料以氘代二甲基亚砜作为溶剂时的核磁共振氢谱图；
图4为实施例3制备的高分子键合药以氘代三氟乙酸作为溶剂时的核磁共振氢谱图；
图5为实施例3制备的高分子键合药的流体力学半径分布图；
图6为实施例3制备的高分子键合药胶束的透射电子显微镜照片；
图7为实施例3制备的高分子键合药在pH值为7.4的磷酸盐缓冲溶液中释放示意图。
图8为实施例1制备的氨基酸嵌段共聚物对A549细胞的毒性结果图。
图9为实施例1制备的氨基酸嵌段共聚物对MCF-7细胞的毒性结果图。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种水溶性的氨基酸嵌段共聚物，具有式I或式II结构：
式I中，R1选自氢、烷基或取代烷基；
式I和式II中，R2选自-NH-或-R5(CH2)rNH-，其中，R5为-O-、-OCONH-、-OCO-、-NHCOO-或-NHCO-，1≤r≤10；R3选自氢、疏水基团和活性药物中的一种或多种；R4选自苯甲基、胆固醇甲酰基、乙酰基、胆酸基、脱氧胆酸基或C4～C20的烷基；20≤n≤500；5≤m≤200。
本发明提供的氨基酸嵌段共聚物材料具有优异的水溶性、冻干后复溶能力和生物相容性，可以用于多种生物活性成分的体内输送。
本发明提供的水溶性的氨基酸嵌段共聚物具有式I结构，包括聚乙二醇嵌段和天冬氨酸嵌段，该高分子主体是具有良好生物相容性和可降解性的聚氨基酸。其中，n为聚乙二醇链段的聚合度，20≤n≤500，优选40≤n≤300，更优选80≤n≤250。m为天冬氨酸嵌段的聚合度，5≤m≤200，优选10≤m≤100，更优选10≤m≤60。在本发明的一些实施例中，n＝227，m＝10；或n＝113，m＝20；或n＝113，m＝12。
式I中，R1选自氢、烷基或取代烷基。在本发明的一些实施例中，R1可以选自C1～C40的烷基，优选自C1～C20的烷基，更优选为甲基。在本发明的另一些实施例中，R1可以选自由巯基、糖残基、醛基、羧基、乙烯基、炔基、丁二酰亚胺、马来酰亚胺、生物素、RGD类短肽、LHRH类短肽和叶酸中的一种或多种基团取代的烷基。式I中，R2选自-NH-或-R5(CH2)rNH-。在本发明的优选实施例中，R2为-NH-。在本发明的一些实施例中，R2为-R5(CH2)rNH-。其中，R5为-O-、-OCONH-、-OCO-、-NHCOO-或-NHCO-，优选为-O-；1≤r≤10，优选2≤r≤6。
式I中，R4选自苯甲基、胆固醇甲酰基、乙酰基、胆酸基、脱氧胆酸基或C4～C20的烷基，优选为乙酰基。R3选自氢、疏水基团和活性药物基团中的一种或多种。在本发明的一些实施例中，R3包括氢，使该材料富含有羟基的侧链，不但能提高水溶性和复溶能力等，而且易于进行各种修饰。
在本发明的另一些实施例中，R3包括疏水基团，其通过酯键连接到高分子主体上。其中，所述疏水基团包括但不限于C4～C20的烷基、苄氧羰基、胆酸基、脱氧胆酸基、反式维甲酸基、胆固醇甲酰基等基团。在本发明的另一些实施例中，R3包括活性药物基团，可以是未修饰的活性药物基团通过酯键直接连到高分子主体上，也可以是修饰后通过酯键直接连到高分子上。所述活性药物基团优选为小分子活性药物基团，其中活性药物可以为甲氨蝶呤、DMXAA、紫杉醇、多西他赛、喜树碱等。
在本发明中，R3可以为氢，也可以包括氢和疏水基团如苄氧羰基，还可以包括氢和活性药物基团如DMXAA；本发明对两种不同基团的比例没有特殊限制。在本发明中，天冬氨酸嵌段中的斜杠“/”表明其中的天冬氨酸结构单元以不同形式形成无规共聚物。
或者，本发明提供的水溶性的氨基酸嵌段共聚物具有式II结构，包括聚乙二醇嵌段和天冬氨酸嵌段。其中，n为聚乙二醇链段的聚合度，20≤n≤500，优选40≤n≤300，更优选80≤n≤250。m为天冬氨酸嵌段的聚合度，5≤m≤200，优选10≤m≤100，更优选10≤m≤60。在本发明的一些实施例中，n＝227，m＝10；或n＝113，m＝20；或n＝113，m＝12。
式II中，R2、R3和R4的各自独立的选择范围与式I中的范围是一致的，在此不再赘述。具体的，在本发明的一些优选实施例中，所述氨基酸嵌段共聚物具有式I结构；其中，R1为甲基，R2为-NH-，R3为氢，R4为乙酰基，如式I-a所示。在本发明的另一些优选实施例中，所述氨基酸嵌段共聚物具有式II结构：其中，R2为-NH-，R3为氢，R4为乙酰基，如式II-a所示。
在本发明的实施例中，所述氨基酸嵌段共聚物室温下水溶性大于1g/mL；冻干后的材料室温下水溶性可大于2g/mL。所述氨基酸嵌段共聚物是一种具有优良水溶性的多肽共聚物，可以用于生物材料尤其是药物递送等领域。并且，该聚多肽材料冻干后的复溶效果良好，可以克服当前高分子材料或高分子纳米药物水溶性差的缺陷。同时，本发明提供的嵌段共聚物具有良好的生物相容性、安全性。
本发明提供了一种水溶性的氨基酸嵌段共聚物的制备方法，包括：将具有式III结构的第一嵌段共聚物和乙醇胺反应，得到具有式I结构的氨基酸嵌段共聚物；
式III和式I中，R1选自氢、烷基或取代烷基；R2选自-NH-或-R5(CH2)rNH-，其中，R5为-O-、-OCONH-、-OCO-、-NHCOO-或-NHCO-，1≤r≤10；R4选自苯甲基、胆固醇甲酰基、乙酰基、胆酸基、脱氧胆酸基或C4～C20的烷基；20≤n≤500；5≤m≤200；式I中，R3为氢。
本发明以具有式III结构的第一嵌段共聚物为原料，其包括带有保护基的聚天冬氨酸片段。本发明实施例提供第一嵌段共聚物，其制备方法优选如下：具有式V或式VI结构的单氨基聚乙二醇类化合物与γ-苯甲基-L-天冬氨酸酯-N-内羧酸酐在有机溶剂中反应，得到具有式III结构的第一嵌段共聚物；式V和式VI中，R1选自氢、烷基或取代烷基；20≤m≤500；式VI中，R5为-O-、-OCONH-、-OCO-、-NHCOO-或-NHCO-；1≤r≤10；
在本发明中，所述具有式V或式VI结构的单氨基聚乙二醇类化合物的R1、R5、m和r与上文相应的内容是一致的，在此不再一一赘述；所述单氨基聚乙二醇类化合物可通过本领域技术人员熟知的方法获得。在本发明的一些优选方案中，所述单氨基聚乙二醇类化合物具有式V结构，R1为甲基。在本发明的另一些优选方案中，所述单氨基聚乙二醇类化合物具有式VI结构，R1为甲基，R5为-O-，r＝2。在本发明的实施例中，所述单氨基聚乙二醇类化合物的数均分子量可为1000～10000。
在制备上述带有保护基的嵌段共聚物的过程中，所述具有式V或式VI结构的单氨基聚乙二醇化合物中伯氨基与γ-苯甲基-L-天冬氨酸酯-N-内羧酸酐的摩尔比优选为1：5～200，更优选为1：10～100。所述的有机溶剂优选为N,N-二甲基甲酰胺和二氧六环中的一种或两种，更优选为N,N-二甲基甲酰胺；所述反应优选在无水和/或搅拌条件下进行。
在本发明实施例中，搅拌反应的温度优选为20℃～30℃。所述搅拌反应的时间优选为48h～96h，更优选为54h～72h。在本发明的一些实施例中，在无水的N,N-二甲基甲酰胺和无水条件下，利用具有式V或式VI结构的单氨基聚乙二醇类化合物中的伯胺基引发γ-苯甲基-L-天冬氨酸酯-N-内羧酸酐，反应完毕后可加入过量的乙酸酐封端。
本发明实施例反应结束后，可减压抽去大部分有机溶剂和未反应的乙酸酐，再用乙醚沉降，抽滤，干燥后，得到具有式III结构的第一嵌段共聚物。本发明实施例可取一定量带有保护基的第一嵌段共聚物，溶解于有机溶剂中，加入乙醇胺反应，得到具有式I结构(R3为氢)的氨基酸嵌段共聚物。
上述具有保护基的嵌段共聚物与乙醇胺反应过程中，带有保护基的聚天冬氨酸片段在有机溶剂中将会把保护基脱除，生成如式1所示的中间体，进而在乙醇胺的作用下进一步开环，得到式I所示的嵌段共聚物。其中，所述反应的温度优选为30℃～40℃。所述反应优选在搅拌的条件下进行；搅拌反应的时间优选为12h～24h，更优选为15h～20h。所述反应的有机溶剂优选为N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜和二氧六环中的一种或多种，更优选为N,N-二甲基甲酰胺。本发明对反应加料的顺序没有特殊限制；所述反应优选在无水条件下进行。
反应结束后，本发明实施例将反应产物用过量乙醚沉降，经过滤、洗涤、干燥后得到具有式I结构的嵌段共聚物。为了得到式I所示的嵌段共聚物的冻干粉末，本发明实施例可将上述沉降产物用N,N-二甲基甲酰胺溶解，在纯水中透析，冷冻干燥。其中，所述透析的时间优选为24h～72h，透析过程中换水6～15次。按照本领域常用的冷冻干燥方法，得到具有式I结构的嵌段共聚物的冻干粉。
本发明还提供了一种水溶性的氨基酸嵌段共聚物的制备方法，包括：将具有式IV结构的第二嵌段共聚物和乙醇胺反应，得到具有式II结构的氨基酸嵌段共聚物；式IV和式II中，R2选自-NH-或-R5(CH2)rNH-，其中，R5为-O-、-OCONH-、-OCO-、-NHCOO-或-NHCO-，1≤r≤10；R4选自苯甲基、胆固醇甲酰基、乙酰基、胆酸基、脱氧胆酸基或C4～C20的烷基；20≤n≤500；5≤m≤200；式II中，R3为氢；
在这种方法中，本发明以具有式IV结构的第二嵌段共聚物为原料，其包括带有保护基的聚天冬氨酸片段。本发明实施例提供第二嵌段共聚物，其制备方法优选如下：具有式VII或式VIII结构的双氨基聚乙二醇类化合物与γ-苯甲基-L-天冬氨酸酯-N-内羧酸酐在有机溶剂中反应，得到具有式IV结构的第二嵌段共聚物；式VII和式VIII中，20≤m≤500；式VIII中，R5为-O-、-OCONH-、-OCO-、-NHCOO-或-NHCO-；1≤r≤10；
在本发明中，所述具有式VII或式VIII结构的双氨基聚乙二醇类化合物的R5、m和r与上文相应的内容是一致的，在此不再一一赘述；所述双氨基聚乙二醇类化合物可通过本领域技术人员熟知的方法获得。在本发明的一些优选方案中，所述双氨基聚乙二醇类化合物具有式VII结构。在本发明的另一些优选方案中，所述双氨基聚乙二醇类化合物具有式VIII结构，R5为-O-，r＝2。在本发明的实施例中，所述双氨基聚乙二醇类化合物的数均分子量可为1000～10000。
在本发明中，以γ-苯甲基-L-天冬氨酸酯-N-内羧酸酐为原料可制备式III、式IV所示的带有保护基的嵌段共聚物。本发明对这种氨基酸-N-内羧酸酐的来源没有特殊限制，可以采用市售产品，也可以参照本领域熟知的以下方法制备：L-天冬氨酸和苯甲醇在浓硫酸的作用下发生反应，经后处理得到γ-苯甲基-L-天冬氨酸酯，所述γ-苯甲基-L-天冬氨酸酯与双(三氯甲基)碳酸酯(三光气)反应，得到γ-苯甲基-L-天冬氨酸酯-N-内羧酸酐。
本发明制备带有保护基的第二嵌段共聚物的过程与制备第一嵌段共聚物的过程等内容是一致的，在此不再赘述。
本发明实施例反应结束后，可减压抽去大部分有机溶剂和未反应的乙酸酐，再用乙醚沉降，抽滤，干燥后，得到具有式IV结构的第二嵌段共聚物。本发明实施例可取一定量带有保护基的第二嵌段共聚物，溶解于有机溶剂中，加入乙醇胺反应，得到具有式II结构(R3为氢)的氨基酸嵌段共聚物。
本发明具有保护基的第二嵌段共聚物与乙醇胺反应的过程与第一嵌段共聚物反应的过程等内容是一致的；本发明制备式II所示的嵌段共聚物的冻干粉末的过程与制备式I所示的嵌段共聚物的冻干粉末的过程也是一致的，在此均不再赘述。
上文所述的式I和式II所示的材料(R3为氢)可以被各种带有羧基的疏水小分子通过酯化反应修饰，也可以被带有羟基的疏水基团修饰。本发明以苄醇为例，将苄醇和羰基二咪唑反应制备出活化的中间体羰基咪唑修饰的苄基(Bn-CDI，式2)，该材料可以和式I-a、式II-a所示的高分子在有机溶剂和有机碱的作用下反应，从而分别得到具有I和II结构的疏水修饰的高分子材料，即R3包括苄氧羰基等类型的疏水基团。
在本发明中，所述的高分子材料中疏水基团通过酯键连接到高分子上，需要的反应均为本领域技术人员熟知的。所述反应的溶剂优选为N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜和二氧六环中的一种或多种，更优选为N,N-二甲基甲酰胺。在本发明实施例中，所述反应的有机碱优选为N,N-二甲基对氨基吡啶(DMAP)。所述反应的温度优选为40℃～50℃；反应时间优选为12h～24h。
相应地，本发明提供了一种氨基酸高分子材料，具有式I或式II结构：
式I中，R1选自氢、烷基或取代烷基；式I和式II中，R2选自-NH-或-R5(CH2)rNH-，其中，R5为-O-、-OCONH-、-OCO-、-NHCOO-或-NHCO-，1≤r≤10；R3选自苄氧羰基、胆酸基、脱氧胆酸基、反式维甲酸基、胆固醇甲酰基和C4～C20的烷基中的一种或多种；R4选自苯甲基、胆固醇甲酰基、乙酰基、胆酸基、脱氧胆酸基或C4～C20的烷基；20≤n≤500；5≤m≤200。
本发明提供的氨基酸高分子材料包括疏水基团，其通过酯键连接到高分子上。其中，R3选自苄氧羰基、胆酸基、脱氧胆酸基、反式维甲酸基、胆固醇甲酰基和C4～C20的烷基中的一种或多种，优选为苄氧羰基。其余基团的相应内容如前文所述，在此不再赘述。
在本发明的优选实施例中，所述氨基酸高分子材料室温下水溶性大于1g/mL。所述高分子材料的存在状态可以为胶束、纳米粒子、溶液、粉末或薄膜，本发明对此没有特殊限制。在本发明中，所述氨基酸高分子材料可以按照前文所述的方法制备得到。本发明修饰后的高分子材料仍能保持优异的水溶性和复溶能力，应用前景良好。
此外，上文所述的式I和式II所示的材料(R3为氢)还可以被活性药物有效键合。本发明以一个带有羧基的药物DMXAA为例，来考察基于式I和式II所示的材料(R3为氢)在构建高分子键合药中的应用。DMXAA学名为5,6-二甲基磺醌-4-乙酸，又称ASA404，是一个强效的血管阻断剂。DMXAA可以选择性的对肿瘤部位新生血管造成破坏，切断肿瘤内部供血，使肿瘤内部营养不足，造成肿瘤内部细胞大面积的坏死，且不影响正常组织的血管。如式3所示，DMXAA是一个分子量比较小的一元酸，正常情况下水溶性较低。而且DMXAA在血液中代谢较快，不利于长期在肿瘤部位发挥效果。利用纳米载体的肿瘤部位被动靶向和长驻留，可有效提高DMXAA的效果。
在本发明实施例中，上述高分子键合药制备方法如下：具有式I-a或式II-a结构的氨基酸嵌段共聚物与DMXAA在有机溶剂中，在有机碱和缩合剂的作用下通过酯缩合反应，得到所述具有式I或式II结构的高分子键合药，即R3包括DMXAA等类型的活性药物基团。
在本发明中，所述的高分子键合药中活性药物基团通过酯键连接到高分子上，需要的反应均为本领域技术人员熟知的。在上文所述的制备方法中，所述有机碱优选为N,N-二甲基对氨基吡啶、三乙胺或吡啶。所述缩合剂优选为二环己基碳二亚胺(DCC)、二异丙基碳二亚胺(DIC)、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC·HCl)或其他类似的缩合试剂。所述的有机溶剂优选为N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜中的一种或多种；所述反应优选在无水条件下进行。
反应结束后，本发明实施例可将反应产物用过量乙醚沉降，过滤、洗涤、干燥后即得目标分子。本发明实施例可用N,N-二甲基甲酰胺溶解，在纯水中透析，冷冻干燥，得到高分子键合药的冻干粉。其中，所述透析的时间优选为24h～72h，透析过程中换水6～15次。本发明实施例可通过超速离心除去未反应DMXAA固体，并进一步通过220nm滤膜纯化，所得到的透析液按常规的方式冷冻干燥，得到具有式I或式II结构的高分子键合药的冻干粉。
相应地，本发明提供了一种高分子键合药，具有式I或式II结构：
式I中，R1选自氢、烷基或取代烷基；式I和式II中，R2选自-NH-或-R5(CH2)rNH-，其中，R5为-O-、-OCONH-、-OCO-、-NHCOO-或-NHCO-，1≤r≤10；R3选自甲氨蝶呤基团、DMXAA基团、紫杉醇基团、多西他赛基团、喜树碱基团或修饰后的活性药物基团；R4选自苯甲基、胆固醇甲酰基、乙酰基、胆酸基、脱氧胆酸基或C4～C20的烷基；20≤n≤500；5≤m≤200。
本发明提供的高分子键合药包括活性药物基团，其通过酯键直接连接到高分子上或者修饰后通过酯键连接到高分子上。其中，R3选自甲氨蝶呤基团、DMXAA基团、紫杉醇基团、多西他赛基团、喜树碱基团或修饰后的活性药物基团，优选为DMXAA基团。其余基团的相应内容如前文所述，在此不再赘述。
在本发明中，所述高分子键合药的存在状态可以为胶束、纳米粒子、溶液、粉末或薄膜。在本发明的优选实施例中，所述高分子键合药胶束均为球形的自组装结构，粒径分布均匀；胶束流体力学半径可在10nm～70nm之间。所述高分子键合药中的药物担载量可为10％～50％质量比，如实施例中担载量为12％、15％、16％等。
在本发明的优选实施例中，所述高分子键合药室温下水溶性大于1g/mL。在本发明中，所述高分子键合药可以按照前文所述的方法制备得到，其仍能保持优异的水溶性和复溶能力，同时具有良好的药物活性，利于应用。
为了进一步理解本申请，下面结合实施例对本申请提供的水溶性的氨基酸嵌段共聚物及其制备方法和应用进行具体地描述。
实施例1
向干燥的反应瓶内加入5.00g数均分子量为5000的具有式V结构的聚乙二醇类化合物，与80mL无水甲苯在130℃下，共沸除水3h后，减压抽干剩余的甲苯；将得到的固体溶解于50mL干燥的N,N-二甲基甲酰胺中，得到第一溶液；将3.50gγ-苯甲基-L-天冬氨酸酯-N-内羧酸酐溶解于40mL干燥的N,N-二甲基甲酰胺中，得到第二溶液。在氮气氛围中，将所述第一溶液与第二溶液混合，在室温、氮气保护条件下搅拌反应48h；然后提高温度到35℃，加入10mL乙酸酐继续反应24h。反应结束后，减压抽去大部分N,N-二甲基甲酰胺和未反应的乙酸酐，再用乙醚进行沉降，抽滤，干燥后，得到带有保护基的嵌段共聚物。
对得到的带保护基的嵌段共聚物进行核磁共振分析，结果参见图1，图1为实施例1制备的带有保护基的嵌段共聚物以氘代三氟乙酸作为溶剂时的核磁共振氢谱图。结果表明，γ-苯甲基-L-天冬氨酸酯链段的聚合度为12，将该嵌段共聚物记为mPEG113-b-PBLA12，其结构如式III-a：
取5.00g得到的mPEG113-b-PBLA12在35℃下溶解于45mL干燥的N,N-二甲基甲酰胺中，加入2mL乙醇胺，搅拌反应24h，将所得产物用乙醚沉降，过滤、洗涤，干燥后用N,N-二甲基甲酰胺溶解，在纯水中透析72h，透析过程中换水10次，然后冷冻干燥，得到具有式I结构的氨基酸嵌段共聚物的冻干粉。经溶解性分析显示，冻干后的材料室温下在水中溶解性大于2g/mL。
对得到的氨基酸嵌段共聚物进行核磁共振分析，结果参见图2，图2为实施例1制备的氨基酸嵌段共聚物以三氟乙酸作为溶剂时的核磁共振氢谱图。结果表明，实施例1得到的嵌段共聚物具有式I-a的结构，其中，R1是甲基；R2为-NH-；R3为氢；R4是乙酰基；所述嵌段共聚物的产率为70％，其中，n＝113，m＝12，记为mPEG113-b-P(ASP-EI)12。
实施例2
在一干燥的圆底烧瓶中，加入15.0g苄醇和33.0g羰基二咪唑，加入100mL无水二氯甲烷溶解，室温反应12h。反应结束后向体系中加入500mL乙酸乙酯稀释，依次用蒸馏水和饱和食盐水洗涤有机层，随后将有机层用无水MgSO4干燥，过夜。减压除去有机溶剂，最后得到10.0g Bn-CDI。
为了得到苄氧羰基修饰的高分子材料，向干燥的反应瓶内加入1.00g实施例1中制备的具有式I-a结构的嵌段共聚物、Bn-CDI(145mg)和DMAP(105mg)，抽真空12h。然后加入10mL干燥的N,N-二甲基甲酰胺溶解，在50℃、氮气保护条件下搅拌反应12h。反应结束后，用过量的乙醚进行沉降，洗涤，抽滤，干燥后，得到目标高分子。
对得到的嵌段共聚物进行核磁共振分析，结果参见图3，图3为实施例2制备的苄氧羰基修饰的高分子材料以氘代二甲基亚砜作为溶剂时的核磁共振氢谱图。结果表明，苄氧羰基成功接枝到高分子上。实施例2得到的高分子材料具有式I结构，其中，R1是甲基；R2为-NH-；R3包括氢和苄氧羰基，苄氧羰基所占的比例为34％；R4是乙酰基。并且，疏水修饰后材料室温下的水溶性大于1g/mL。
实施例3
向干燥的反应瓶内加入0.69g实施例1中制备的具有式I-a结构的嵌段共聚物、DMXAA(0.37g)和DMAP(120mg)，抽真空12h。然后加入10mL干燥的N,N-二甲基甲酰胺溶解；用注射器加入DIC(1.3g)，在室温、氮气保护条件下搅拌反应24h。反应结束后，用过量的乙醚进行沉降，洗涤，抽滤，干燥后，得到高分子键合药粗品。将该粗品用N,N-二甲基甲酰胺溶解，然后在纯水中透析72h，透析过程中换水10次，所得透析液通过高速离心，然后通过220nm滤膜纯化，最后通过冷冻干燥，得到具有式I结构的高分子键合药的冻干粉末。
对得到的氨基酸嵌段共聚物进行核磁共振分析，结果参见图4，图4为实施例3制备的高分子键合药以氘代三氟乙酸作为溶剂时的核磁共振氢谱图。结果表明，DMXAA成功键合到高分子上。实施例3得到的键合药具有式I结构，其中，R1是甲基；R2为-NH-；R3包括氢和DMXAA；R4是乙酰基；产率为65％，该键合药记为PAED-1。利用紫外-可见光谱在343nm的吸收，测定实施例2得到的键合药中DMXAA的含量，通过以下公式计算键合药中的DMXAA的担载量(DLC)。测定表明，DMXAA的DLC＝12％。
DLC＝(键合药中药物的质量/键合药的总质量)×100％。
复溶后，将PAED-1溶解于磷酸缓冲盐溶液PBS(pH＝7.4)，浓度到0.1mg/mL，利用动态光散射分析，测定胶束的流体力学半径，结果参见图5，图5为实施例3制备的高分子键合药的流体力学半径分布图。结果表明，PAED-1胶束流体力学半径在12nm～30nm之间，粒径分布非常均匀。利用透射电子显微镜(TEM)观察该PAED-1胶束组装形貌，结果参见图6，图6为实施例3制备的高分子键合药胶束的透射电子显微镜照片。结果显示，实施例3得到的键合药PAED-1胶束均为球形的自组装结构，粒径分布均匀。
实施例4
向干燥的反应瓶内加入5.00g数均分子量为5000的具有式V结构的聚乙二醇类化合物，与80mL无水甲苯在130℃下，共沸除水3h后，减压抽干剩余的甲苯；将得到的固体溶解于50mL干燥的N,N-二甲基甲酰胺中，得到第一溶液；将5.48gγ-苯甲基-L-天冬氨酸酯-N-内羧酸酐溶解于60mL干燥的N,N-二甲基甲酰胺中，得到第二溶液。在氮气氛围中，将所述第一溶液与第二溶液混合，在室温、氮气保护条件下搅拌反应48h；然后提高温度到35℃，加入10mL乙酸酐继续反应24h。反应结束后，减压抽去大部分N,N-二甲基甲酰胺和未反应的乙酸酐，再用乙醚进行沉降，抽滤，干燥后，得到带有保护基的嵌段共聚物。
对得到的带有保护基的嵌段共聚物进行核磁共振分析，结果表明，γ-苯甲基-L-天冬氨酸酯链段的聚合度为20，将该嵌段共聚物记为mPEG113-b-PBLA20。
取5.00g所述的带有保护基的化合物mPEG113-b-PBLA20在35℃下溶解于45mL干燥的N,N-二甲基甲酰胺中，加入2mL乙醇胺，搅拌反应24h，将所得产物用乙醚沉降，过滤、洗涤，干燥后用N,N-二甲基甲酰胺溶解，在纯水中透析72h，透析过程中换水10次，然后冷冻干燥，得到具有式I结构的嵌段共聚物的冻干粉。
对得到的嵌段共聚物进行核磁共振分析，结果表明，实施例4得到的嵌段共聚物具有式I-a结构，其中，R1是甲基；R2为-NH-；R3为氢；R4是乙酰基；n＝113，m＝20。所述嵌段共聚物的产率为70％，记为mPEG113-b-P(ASP-EI)20。
实施例5
为了得到苄氧羰基修饰的高分子材料，向干燥的反应瓶内加入1.00g实施例4中制备的具有式I-a结构的嵌段共聚物、Bn-CDI(243mg)和DMAP(176mg)，抽真空12h。然后加入10mL干燥的N,N-二甲基甲酰胺溶解，在50℃、氮气保护条件下搅拌反应12h。反应结束后，用过量的乙醚进行沉降，洗涤，抽滤，干燥后，得到目标高分子。
对得到的嵌段共聚物进行核磁共振分析，结果表明，苄氧羰基成功接枝到高分子上。实施例5得到的高分子材料具有式I结构，其中，R1是甲基；R2为-NH-；R3包括氢和苄氧羰基，苄氧羰基所占的比例为40％；R4是乙酰基。并且，疏水修饰后材料的水溶性大于1g/mL。
实施例6
向干燥的反应瓶内加入0.83g实施例4中制备的具有式I-a结构的嵌段共聚物、DMXAA(0.55g)和DMAP(180mg)，抽真空12h。然后加入15mL干燥的N,N-二甲基甲酰胺溶解；用注射器加入DIC(2.0g)，在室温、氮气保护条件下搅拌反应24h。反应结束后，用过量的乙醚进行沉降，洗涤，抽滤，干燥后，得到高分子键合药粗品。将该粗品用N,N-二甲基甲酰胺溶解，然后在纯水中透析72h，透析过程中换水10次，所得透析液通过高速离心，然后通过220nm滤膜纯化，最后通过冷冻干燥，得到具有式I结构的高分子键合药的冻干粉末。
对得到的嵌段共聚物进行核磁共振分析，结果表明，DMXAA成功键合到高分子上。实施例6得到的键合药具有式I结构，该键合药记为PAED-2。并且，该键合药室温下的水溶性大于1g/mL。利用紫外-可见光谱在343nm的吸收，测定实施例6得到的键合药中DMXAA的含量，通过实施例3中公式计算键合药中的DMXAA的担载量(DLC)。测定表明，DMXAA的DLC＝15％。
复溶后，将PAED-2溶解于PBS(pH＝7.4)，浓度到0.1mg/mL，利用动态光散射分析，测定胶束的流体力学半径。结果表明，PAED-2胶束流体力学半径在18nm～60nm之间，粒径分布均匀。利用透射电子显微镜(TEM)分析，结果显示，实施例6得到的键合药PAED-2胶束均为球形的自组装结构，粒径分布均匀。
实施例7
向干燥的反应瓶内加入10.00g数均分子量为10000的具有式VII结构的聚乙二醇类化合物，与80mL无水甲苯在130℃下，共沸除水3h后，减压抽干剩余的甲苯；将得到的固体溶解于80mL干燥的N,N-二甲基甲酰胺中，得到第一溶液；将6.0gγ-苯甲基-L-天冬氨酸酯-N-内羧酸酐溶解于50mL干燥的N,N-二甲基甲酰胺中，得到第二溶液。在氮气氛围中，将所述第一溶液与第二溶液混合，在室温、氮气保护条件下搅拌反应48h；然后提高温度到35℃，加入20mL乙酸酐继续反应24h。反应结束后，减压抽去大部分N,N-二甲基甲酰胺和未反应的乙酸酐，再用乙醚进行沉降，抽滤，干燥后，得到带有保护基的嵌段共聚物。
对得到的带保护基的嵌段共聚物进行核磁共振分析，结果表明，γ-苯甲基-L-天冬氨酸酯链段的总聚合度为20，此时，该嵌段共聚物记为PBLA10-b-PEG227-b-PBLA10。其结构如式IV-a：
取5.00g得到的PBLA10-b-PEG227-b-PBLA10在35℃下溶解于45mL干燥的N,N-二甲基甲酰胺中，加入2mL乙醇胺，搅拌反应24h，将所得产物用乙醚沉降，过滤、洗涤，干燥后用N,N-二甲基甲酰胺溶解，在纯水中透析72h，透析过程中换水10次，然后冷冻干燥，得到具有式II结构的嵌段共聚物。经溶解性测定显示，冻干后的材料室温下在水中溶溶解性大于2g/mL。
对得到的嵌段共聚物进行核磁共振分析，结果表明，实施例7得到的嵌段共聚物具有式II-a结构，其中，R2为-NH-；R3为氢；R4是乙酰基；n＝227，m＝10。所述嵌段共聚物的产率为60％，记为P(ASP-EI)10-b-PEG227-b-P(ASP-EI)10。
实施例8
为了得到苄氧羰基修饰的高分子材料，向干燥的反应瓶内加入1.00g实施例7中制备的具有式II-a结构的嵌段共聚物、Bn-CDI(145mg)和DMAP(105mg)，抽真空12h。然后加入10mL干燥的N,N-二甲基甲酰胺溶解，在50℃、氮气保护条件下搅拌反应12h。反应结束后，用过量的乙醚进行沉降，洗涤，抽滤，干燥后，得到目标高分子。
对得到的嵌段共聚物进行核磁共振分析，结果表明，苄氧羰基成功接枝到高分子上。实施例8得到的高分子材料具有式II结构，其中，R2为-NH-；R3包括氢和苄氧羰基，苄氧羰基所占的比例为34％；R4是乙酰基。并且，疏水修饰后材料室温下的水溶性大于1g/mL。
实施例9
向干燥的反应瓶内加入0.80g实施例7中制备的具有式II-a结构的嵌段共聚物、DMXAA(0.40g)和DMAP(130mg)，抽真空12h。然后加入12mL干燥的N,N-二甲基甲酰胺溶解；用注射器加入DIC(1.5g)，在室温、氮气保护条件下搅拌反应24h。反应结束后，用过量的乙醚进行沉降，抽滤，干燥后，得到高分子键合药粗品。将该粗品用N,N-二甲基甲酰胺溶解，然后在纯水中透析72h，透析过程中换水10次，所得透析液通过高速离心，然后通过220nm滤膜纯化，最后通过冷冻干燥，得到具有式II结构的高分子键合药。并且，该高分子键合药的水溶性大于1g/mL。
对得到的嵌段共聚物进行核磁共振分析，结果表明，DMXAA成功键合到高分子上。实施例9得到的键合药具有式II结构，其中，R2为-NH-，R3包括氢和DMXAA，R4为乙酰基；产率为65％，该键合药记为PAED-3。利用紫外-可见光谱在343nm的吸收，测定实施例9得到的键合药中DMXAA的含量，通过实施例3中公式计算键合药中的DMXAA的担载量(DLC)。测定表明，DMXAA的DLC＝13％。
复溶后，将PAED-3溶解于PBS(pH＝7.4)，浓度到0.1mg/mL，利用动态光散射分析，测定胶束的流体力学半径。结果表明，PAED-3胶束流体力学半径在12nm～55nm之间，粒径分布均匀。利用透射电子显微镜(TEM)观察，实施例9制备的键合药PAED-3胶束均为球形的自组装结构，粒径分布均匀。
实施例10
向干燥的反应瓶内加入10.00g数均分子量为10000的具有式VII结构的聚乙二醇类化合物，与80mL无水甲苯在130℃下，共沸除水3h后，减压抽干剩余的甲苯；将得到的固体溶解于80mL干燥的N,N-二甲基甲酰胺中，得到第一溶液；将11gγ-苯甲基-L-天冬氨酸酯-N-内羧酸酐溶解于100mL干燥的N,N-二甲基甲酰胺中，得到第二溶液。在氮气氛围中，将所述第一溶液与第二溶液混合，在室温、氮气保护条件下搅拌反应48h；然后提高温度到35℃，加入20mL乙酸酐继续反应24h。反应结束后，减压抽去大部分N,N-二甲基甲酰胺和未反应的乙酸酐，再用乙醚进行沉降，抽滤，干燥后，得到带有保护基的嵌段共聚物。
对得到的带保护基的嵌段共聚物进行核磁共振分析，结果表明，γ-苯甲基-L-天冬氨酸酯链段的总聚合度为40，此时，该嵌段共聚物记为PBLA20-b-PEG227-b-PBLA20，其结构如式IV-a所示。
取5.00g所述的PBLA20-b-PEG227-b-PBLA20在35℃下溶解于45mL干燥的N,N-二甲基甲酰胺中，加入2mL乙醇胺，搅拌反应24h，将所得产物用乙醚沉降，过滤、洗涤，干燥后用N,N-二甲基甲酰胺溶解，在纯水中透析72h，透析过程中换水10次，然后冷冻干燥，得到具有式II结构的嵌段共聚物。并且，该材料冻干后水溶性大于2g/mL。
对该嵌段共聚物进行核磁共振分析，结果表明，实施例10得到的嵌段共聚物具有式II-a结构，其中，R2为-NH-，R3为氢，R4为乙酰基；n＝227，m＝20。所述嵌段共聚物的产率为61％，记为P(ASP-EI)20-b-PEG227-b-P(ASP-EI)20。
实施例11
为了得到苄氧羰基修饰的高分子材料，向干燥的反应瓶内加入1.00g实施例10中制备的具有式II-a结构的嵌段共聚物、Bn-CDI(243mg)和DMAP(176mg)，抽真空12h。然后加入10mL干燥的N,N-二甲基甲酰胺溶解，在50℃、氮气保护条件下搅拌反应12h。反应结束后，用过量的乙醚进行沉降，洗涤，抽滤，干燥后，得到目标高分子。
对得到的嵌段共聚物进行核磁共振分析，结果表明，苄氧羰基成功接枝到高分子上。实施例11得到的高分子材料具有式II结构，其中，R2为-NH-；R3包括氢和苄氧羰基，苄氧羰基所占的比例为41％；R4是乙酰基。并且，疏水修饰后材料的水溶性大于1g/mL。
实施例12
向干燥的反应瓶内加入0.82g实施例10中制备的具有式II-a结构的嵌段共聚物、DMXAA(0.54g)和DMAP(180mg)，抽真空12h。然后加入18mL干燥的N,N-二甲基甲酰胺溶解；用注射器加入DIC(2.0g)，在室温、氮气保护条件下搅拌反应24h。反应结束后，用过量的乙醚进行沉降，抽滤，干燥后，得到高分子键合药粗品。将该粗品用N,N-二甲基甲酰胺溶解，然后在纯水中透析72h，透析过程中换水10次，所得透析液通过高速离心，然后通过220nm滤膜纯化，最后通过冷冻干燥，得到具有式II结构的高分子键合药的冻干粉。
对得到的嵌段共聚物进行核磁共振分析，结果表明，DMXAA成功键合到高分子上。实施例12得到的键合药具有式II结构，其中，R2为-NH-，R3包括氢和DMXAA，R4为乙酰基；产率为67％，该键合药记为PAED-4。利用紫外-可见光谱在343nm的吸收，测定实施例12得到的键合药中DMXAA的含量，通过实施例3中公式计算键合药中的DMXAA的担载量(DLC)。测定表明，DMXAA的DLC＝16％。
将PAED-4溶解于PBS(pH＝7.4)，浓度到0.1mg/mL，利用动态光散射分析，测定胶束的流体力学半径。结果表明，PAED-4胶束流体力学半径在15nm～65nm之间，粒径分布均匀。利用透射电子显微镜(TEM)观察，实施例12制备的键合药PAED-4胶束均为球形的自组装结构，粒径分布均匀。
实施例13
取5mg的实施例3制备的PAED-1键合药溶解在5mL 0.01M的pH值为7.4的磷酸盐缓冲溶液中，然后转移至截留分子量为3500的透析袋，用45mL相应pH值的缓冲液进行透析，透析在温度为37℃、转速为100的恒温振荡箱中进行，每隔特定时间取样4mL，并补充相应量的缓冲液。
利用紫外-可见光谱在343nm的吸收测定释放液的浓度，得到累计释放百分比随着时间增加的变化关系，释放结果如图7所示，图7为实施例3制备的高分子键合药在pH值为7.4的磷酸盐缓冲溶液中释放示意图。释放测定表明，该键合药在正常的生理条件下可以持续缓慢的释放药物，可以保护药物在血压循环中稳定性，等到达肿瘤组织和细胞，在其中酶的参与下，快速释放活性药物成分，发挥抑瘤效果。
实施例14采用MTT细胞毒性试验考察氨基酸嵌段共聚物材料的毒性
1、收集对数期A549非小细胞肺癌细胞，接种入96孔板内，每孔中含有100μL(～7000个)细胞；在37℃，饱和湿度，5％CO2细胞培养箱中培养24h；
2、24h后弃去培养液，用培养基将实施例1制备的mPEG113-b-P(ASP-EI)12稀释到不同浓度，加入96孔板内，每孔加入200μL，每种浓度3个复孔；在37℃，饱和湿度，5％CO2细胞培养箱中培养48h；
3、48h后，每孔加入20μL浓度为5mg/mL的3-(4,5-二甲基噻唑-2)-2,5-二甲基四氮唑溴盐溶液，继续培养4h；终止培养，吸去孔内培养液，每孔加入200μL二甲基亚砜，低速振荡10min，用酶标仪检测各孔在492nm处的吸收值，计算得到各个浓度的嵌段共聚物的细胞存活率。
结果参见图8，图8为实施例1制备的氨基酸嵌段共聚物对A549细胞的毒性结果图。结果表明，在各浓度的嵌段共聚物下细胞存活率均在80％以上，由此证明本发明制备的氨基酸嵌段共聚物具有良好的安全性。
实施例15
1、收集对数期MCF-7人乳腺癌细胞，接种入96孔板内，每孔中含有100μL(～7000个)细胞；在37℃，饱和湿度，5％CO2细胞培养箱中培养24h；
2、24h后弃去培养液，用培养基将实施例1制备的mPEG113-b-P(ASP-EI)12稀释到不同浓度，加入96孔板内，每孔加入200μL，每种浓度3个复孔；在37℃，饱和湿度，5％CO2细胞培养箱中培养48h；
3、48h后，每孔加入20μL浓度为5mg/mL的3-(4,5-二甲基噻唑-2)-2,5-二甲基四氮唑溴盐溶液，继续培养4h；终止培养，吸去孔内培养液，每孔加入200μL二甲基亚砜，低速振荡10min，用酶标仪检测各孔在492nm处的吸收值，计算得到各个浓度的嵌段共聚物的细胞存活率。
结果参见图9，图9为实施例1制备的氨基酸嵌段共聚物对MCF-7细胞的毒性结果图。结果表明，在各浓度的嵌段共聚物下细胞存活率均在80％以上，同样证明本发明制备的氨基酸嵌段共聚物具有良好的生物相容性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于使本技术领域的专业技术人员，在不脱离本发明技术原理的前提下，是能够实现对这些实施例的多种修改的，而这些修改也应视为本发明应该保护的范围。

Claims (10)

1.一种水溶性的氨基酸嵌段共聚物，具有式I或式II结构：
式I中，R1选自氢、烷基或取代烷基；
式I和式II中，R2选自-NH-或-R5(CH2)rNH-，其中，R5为-O-、-OCONH-、-OCO-、-NHCOO-或-NHCO-，1≤r≤10；
R3选自氢、疏水基团和活性药物基团中的一种或多种；
R4选自苯甲基、胆固醇甲酰基、乙酰基、胆酸基、脱氧胆酸基或C4～C20的烷基；
20≤n≤500；5≤m≤200。
2.根据权利要求1所述的氨基酸嵌段共聚物，其特征在于，40≤n≤300；10≤m≤100。
3.根据权利要求1或2所述的氨基酸嵌段共聚物，其特征在于，R1选自C1～C40的烷基；
或者，R1选自由巯基、糖残基、醛基、羧基、乙烯基、炔基、丁二酰亚胺、马来酰亚胺、生物素、RGD类短肽、LHRH类短肽和叶酸中的一种或多种基团取代的烷基。
4.根据权利要求3所述的氨基酸嵌段共聚物，其特征在于，R1为甲基，R2为-NH-，R3为氢，R4为乙酰基。
5.一种水溶性的氨基酸嵌段共聚物的制备方法，包括以下步骤：
将第一嵌段共聚物和乙醇胺反应，得到水溶性的氨基酸嵌段共聚物；
所述第一嵌段共聚物具有式III结构：
所述水溶性的氨基酸嵌段共聚物具有式I结构：
式III和式I中，R1选自氢、烷基或取代烷基；
R2选自-NH-或-R5(CH2)rNH-，其中，R5为-O-、-OCONH-、-OCO-、-NHCOO-或-NHCO-，1≤r≤10；
R4选自苯甲基、胆固醇甲酰基、乙酰基、胆酸基、脱氧胆酸基或C4～C20的烷基；
20≤n≤500；5≤m≤200；
式I中，R3为氢。
6.一种水溶性的氨基酸嵌段共聚物的制备方法，包括以下步骤：
将第二嵌段共聚物和乙醇胺反应，得到水溶性的氨基酸嵌段共聚物；
所述第二嵌段共聚物具有式IV结构：
所述水溶性的氨基酸嵌段共聚物具有式II结构：
式IV和式II中，R2选自-NH-或-R5(CH2)rNH-，其中，R5为-O-、-OCONH-、-OCO-、-NHCOO-或-NHCO-，1≤r≤10；
R4选自苯甲基、胆固醇甲酰基、乙酰基、胆酸基、脱氧胆酸基或C4～C20的烷基；
20≤n≤500；5≤m≤200；
式II中，R3为氢。
7.一种氨基酸高分子材料，具有式I或式II结构：
式I中，R1选自氢、烷基或取代烷基；
式I和式II中，R2选自-NH-或-R5(CH2)rNH-，其中，R5为-O-、-OCONH-、-OCO-、-NHCOO-或-NHCO-，1≤r≤10；
R3选自苄氧羰基、胆酸基、脱氧胆酸基、反式维甲酸基、胆固醇甲酰基和C4～C20的烷基中的一种或多种；
R4选自苯甲基、胆固醇甲酰基、乙酰基、胆酸基、脱氧胆酸基或C4～C20的烷基；
20≤n≤500；5≤m≤200。
8.根据权利要求7所述的高分子材料，其特征在于，所述高分子材料室温下水溶性大于1g/mL。
9.一种高分子键合药，具有式I或式II结构：
式I中，R1选自氢、烷基或取代烷基；
式I和式II中，R2选自-NH-或-R5(CH2)rNH-，其中，R5为-O-、-OCONH-、-OCO-、-NHCOO-或-NHCO-，1≤r≤10；
R3选自甲氨蝶呤基团、DMXAA基团、紫杉醇基团、多西他赛基团、喜树碱基团或修饰后的活性药物基团；
R4选自苯甲基、胆固醇甲酰基、乙酰基、胆酸基、脱氧胆酸基或C4～C20的烷基；
20≤n≤500；5≤m≤200。
10.根据权利要求9所述的高分子键合药，其特征在于，所述高分子键合药的存在状态为胶束、纳米粒子、溶液、粉末或薄膜。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108017783A (zh) * 2018-01-08 2018-05-11 苏州大学 具有高效药物负载性能的聚合物及其制备方法与应用
CN108210481A (zh) * 2016-12-09 2018-06-29 北京星昊嘉宇医药科技有限公司 一种新型的高分子键合血管阻断剂、制备方法及其医药用途

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101528815A (zh) * 2006-10-19 2009-09-09 那野伽利阿株式会社 药物复合物用嵌段共聚物及医药组合物
CN102875818A (zh) * 2012-10-16 2013-01-16 中国科学院长春应用化学研究所 一种聚氨基酸接枝共聚物及其制备方法
CN103131005A (zh) * 2013-01-10 2013-06-05 中国科学院长春应用化学研究所 氨基酸嵌段共聚物及其制备方法和复合物
CN104788670A (zh) * 2015-04-02 2015-07-22 中国科学院长春应用化学研究所 一种双响应性葡聚糖-聚氨基酸嵌段共聚物及其制备方法和载药胶束
CN105061756A (zh) * 2015-08-25 2015-11-18 中国科学院长春应用化学研究所 一种聚氨基酸及其制备方法和载药胶束

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101528815A (zh) * 2006-10-19 2009-09-09 那野伽利阿株式会社 药物复合物用嵌段共聚物及医药组合物
CN102875818A (zh) * 2012-10-16 2013-01-16 中国科学院长春应用化学研究所 一种聚氨基酸接枝共聚物及其制备方法
CN103131005A (zh) * 2013-01-10 2013-06-05 中国科学院长春应用化学研究所 氨基酸嵌段共聚物及其制备方法和复合物
CN104788670A (zh) * 2015-04-02 2015-07-22 中国科学院长春应用化学研究所 一种双响应性葡聚糖-聚氨基酸嵌段共聚物及其制备方法和载药胶束
CN105061756A (zh) * 2015-08-25 2015-11-18 中国科学院长春应用化学研究所 一种聚氨基酸及其制备方法和载药胶束

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
QUANG VU BACH等: "Self-Aggregation Behavior of Amphiphilic Polyaspartamide Derivatives Containing Cholesterol Moieties", 《JOURNAL OF APPLIED POLYMER SCIENCE》 *
SHIXIAN LV等: "Co-delivery of doxorubicin and paclitaxel by PEG-polypeptide nanovehicle for the treatment of non-small cell lung cancer", 《BIOMATERIALS》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108210481A (zh) * 2016-12-09 2018-06-29 北京星昊嘉宇医药科技有限公司 一种新型的高分子键合血管阻断剂、制备方法及其医药用途
CN108017783A (zh) * 2018-01-08 2018-05-11 苏州大学 具有高效药物负载性能的聚合物及其制备方法与应用
CN108017783B (zh) * 2018-01-08 2019-07-16 苏州大学 具有高效药物负载性能的聚合物及其制备方法与应用
CN110218312A (zh) * 2018-01-08 2019-09-10 苏州大学 具有高效药物负载性能的聚合物的制备方法
CN110218312B (zh) * 2018-01-08 2021-11-05 苏州大学 具有高效药物负载性能的聚合物的制备方法

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