CN106083769A - 一种还原响应的紫杉醇前药及制备纳米胶束载体方法 - Google Patents

一种还原响应的紫杉醇前药及制备纳米胶束载体方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种还原响应的紫杉醇前药，所述还原响应的紫杉醇前药单体为2分子的紫杉醇PTX通过酯键与1分子二硫代二羧酸共价结合成如下分子结构PTX‑SS‑PTX，以及紫杉醇(PTX)前药纳米胶束载体纳米胶束载体主要由PTX‑SS‑PTX与二硬脂酰磷脂酰乙醇胺‑聚乙二醇(DSPE‑PEG)构成。本发明中的PTX‑SS‑PTX前药由于二硫键自由旋转，本发明中的紫杉醇前药及其纳米胶束载药系统在肿瘤细胞内高浓度的谷胱甘肽还原性环境刺激下，二硫键断裂，释放母药。本发明的还原响应型紫杉醇前药能明显增加PTX的载药量和包封率，提高PTX纳米载药系统的稳定性。

Description

一种还原响应的紫杉醇前药及制备纳米胶束载体方法
技术领域
本发明涉及一种具有还原响应的抗肿瘤紫杉醇前药及其纳米胶束载体的构建。
背景技术
紫杉醇是近年来被广泛应用于临床的新型广谱抗癌药，可广泛用于多种肿瘤的治疗。紫杉醇具有良好的抗肿瘤活性，但其在水中的溶解度小，口服生物利用度差，故临床使用时需在注射剂中加入表面活性剂聚氧乙烯蓖麻油(Cremophor EL)以提高紫杉醇在水中的溶解度。但是Cremophor EL在体内降解时释放组胺，可导致严重的过敏反应；还可在血液中形成微小颗粒，包裹紫杉醇分子，从而影响药物分子向组织间扩散，影响抗肿瘤效应。为了降低不良反应，提高疗效，纳米给药系统成为研究的前沿和热点。
当前用于临床的纳米给药系统包括Abraxane和力朴素。前者为紫杉醇白蛋白结合颗粒悬液注射剂，它将紫杉醇和人血白蛋白通过特殊工艺制成纳米混悬液，其纳米级的粒径有效解决了PTX的溶解度问题。后者为注射用紫杉醇脂质体，其抗肿瘤活性与紫杉醇相当，但毒性较低。然而，这两种纳米给药系统均存在载药量低，包封率不理想，药物释放不受控制等缺陷。此外，现有技术公开的紫杉醇纳米给药系统的载药量普遍在1-25％左右，如此低下的载药量给临床给药方案带来了极大的困难。同时，大量没有疗效的骨架材料进入体内，对制剂本身的生物安全性造成了很大的威胁。另外，紫杉醇纳米给药系统进入进机体内的可控释放，也是提高疗效，降低脱靶毒性的关键所在。因此，开发具有高载药量并且释放可控的紫杉醇纳米给药系统，显得十分必要且紧迫。
研究显示，肿瘤组织细胞的缺氧现象使其比正常组织细胞拥有更强的还原性环境，肿瘤细胞内还原性谷胱甘肽的浓度为胞外及血浆中的浓度高1000倍，且在多药耐药的肿瘤细胞中浓度还会有所增加。因此，胞内还原性谷胱甘肽成为抗肿瘤药物胞内释放的“智能开关”。采用还原谷胱甘肽敏感性的二硫键将载体材料之间或材料与药物之间连接起来并自组装形成的纳米载药系统能够智能控制药物的释放，减少在血液循环和非肿瘤细胞内的释放，从而改善肿瘤治疗的效果，提高系统安全性。
在现有公开的技术中，已有一些还原敏感性纳米制剂的报道。但是，绝大多数还是以先构建载体材料，后进行药物包载为主，药物的包封率与载药量仍很有限。而有研究表明，将PTX和VE这两个水不溶性化合物通过二硫键共价连接后，借助乙醇分散于水中可自发形成一种稳定性良好的强疏水性前药纳米粒。这是由于二硫键在水中易形成90°双面角结构，通过分子间平衡作用力有助于纳米粒结构的形成与稳定。
因此，本申请发明人拟构建高包封率、高载药量并且兼具还原响应智能释药的紫杉醇前药纳米载药系统，为紫杉醇治疗恶性肿瘤提供一种全新的高效安全药物递送载体。
发明内容
本发明的目的是，鉴于目前紫杉醇制剂存在的问题，提供一种具有还原响应性的紫杉醇纳米载药系统，明显提高药物的包封率、载药量和稳定性，降低毒副作用，提高疗效。
为达到上述目的，本发明技术方案是：一种还原响应紫杉醇的前药，该前药单体为2分子的紫杉醇(PTX)通过酯键与1分子二硫代二羧酸共价结合，结合的粗产物经过硅胶色谱柱分析提纯后所得(PTX-SS-PTX)；分子结构为：
共价结合的合成路线为：
本发明中，化合物二硫代二羧酸来源于二硫代甘醇酸和二硫代二苯甲酸中的一种或两种混和。合成所用到的紫杉醇类化疗药物为紫杉醇、多烯紫杉醇中的一种或两种混和。
由上述还原响应紫杉醇前药制备得到的纳米胶束载体制备的具体技术方案是：采用溶剂挥发法制备纳米胶束：
将一定量PEG-DSPE和PTX-SS-PTX溶于适量乙醇中，分散到水中后，搅拌，65℃旋转蒸发除去乙醇，过膜，即得胶束。
本发明中，所述的PEG-DSPE中PEG重均分子量为1800～3000。
本发明中，所述的PEG-DSPE为单甲氧基聚乙二醇-二硬脂酰磷脂酰乙醇胺、马来酰亚胺聚乙二醇-二硬脂酰磷脂酰乙醇胺、氨基聚乙二醇-二硬脂酰磷脂酰乙醇胺、羧基聚乙二醇-二硬脂酰磷脂酰乙醇胺、生物素聚乙二醇-二硬脂酰磷脂酰乙醇胺、叠氮聚乙二醇-二硬脂酰磷脂酰乙醇胺、N-羟基琥珀酰亚胺聚乙二醇-二硬脂酰磷脂酰乙醇胺、羟基聚乙二醇-二硬脂酰磷脂酰乙醇胺中的一种或多种混合。
利用上述方法制备得到的具有还原响应的紫杉醇前药及其纳米胶束载体，属于本发明提供的保护范围。
本发明提供的紫杉醇前药纳米胶束载药系统，其特征为：外观澄清，有淡蓝色乳光；包封率为95～98％，载药量为50～75％；平均粒径90nm。
本发明的有益效果是：本发明提出了一种具有还原响应性的紫杉醇前药及其纳米胶束载体的制备方法。本发明中的PTX-SS-PTX前药由于二硫键自由旋转，在溶液中易形成90°双面夹角结构，借助分子间平衡作用力，有利于包封于纳米胶束内核中，并且稳定好，大大提高了PTX的载药量与包封率。前药合成路线简单，过程可控，纳米胶束制备方法简易，包封率、载药量高且稳定性良好，本发明中的紫杉醇前药及其纳米胶束载药系统在肿瘤细胞内高浓度的谷胱甘肽还原性环境刺激下，二硫键断裂，释放母药。本发明的还原响应型紫杉醇前药能明显增加PTX的载药量和包封率，提高PTX纳米载药系统的稳定性，并且纳米胶束制备工艺简单，重复性好。实施例表明本发明模拟肿瘤细胞内的还原性条件下，药物释放明显迅速，兼具有胞内还原响应智能释药特性。
附图说明
图1是PTX-SS-PTX的1HNM-R图谱。
图2是PTX-SS-PTX纳米胶束电镜图。
图3是PTX-SS-PTX纳米胶束DLS图。
图4是PTX-SS-PTX纳米胶束的体外释放曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的阐述，具体实施例是在本发明的优选条件下进行。所述方法如无特别说明均为常规方法，所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。
实施例1：
按照下列合成路线，在50ml圆底烧瓶中加入11.7mg二硫代甘醇酸，二氯甲烷5mL，电磁搅拌，冰水浴，加入55.5mg HBTU(O-苯并三氮唑-四甲基脲六氟磷酸盐0.146mmol)，缓慢滴加58μL DIPEA(N，N-二异丙基乙胺，0.351mmol)，反应20分钟后，加入100mg PTX(0.117mmol)，氮气保护，避光，室温搅拌20小时，薄层色谱监控反应(TLC:氯仿：甲醇＝15：1，Rf＝0.6)。在反应液中加入二氯甲烷55ml，依次用5％碳酸氢钠水溶液10mL洗涤，5％冰醋酸10mL洗涤，10mL水洗涤，有机层无水硫酸钠干燥，抽滤，减压浓缩，得粗产物。经过氯仿：甲醇＝100：1的硅胶柱层析纯化后得还原敏感的紫杉醇前药PTX-SS-PTX。
实施例2：
按所述合成路线，将二硫代二苯甲酸20mg、HBTU 60mg溶解于6ml二氯甲烷中，冰浴下缓慢滴加DIPEA 60μL，反应20分钟后，加入90mg多烯紫杉醇，氮气保护，避光，室温搅拌20小时，薄层色谱监控反应(TLC:氯仿：甲醇＝15：1)。在反应液中加入二氯甲烷55ml，依次用5％碳酸氢钠水溶液10mL洗涤，5％冰醋酸10mL洗涤，10mL水洗涤，有机层无水硫酸钠干燥，抽滤，减压浓缩，得粗产物。经过氯仿：甲醇＝100：1的硅胶柱层析纯化后得还原敏感的多烯紫杉醇前药PTX-SS-PTX。
实施例3：纳米胶束载体的制备
采用溶剂蒸发法，将30mg PTX-SS-PTX与10mg MePEG-DSPE溶解于10mL无水乙醇中，缓慢滴加到100mL去离子水中，搅拌，65℃旋转蒸发除去乙醇，分别过0.8μm和0.45μm的微孔滤膜，即得纳米胶束载体。
实施例4：纳米胶束载体的质量评价
(1)实施例3得到纳米胶束载体溶液的外观：较澄清，有蓝色乳光。
(2)纳米胶束载体的DLS粒径测定：
实施例3中，通过溶剂蒸发法制得的纳米胶束载体的粒径为90nm。
(3)纳米胶束载体的形貌观察：
实施例3中，投射电镜观察到通过溶剂蒸发法制得的纳米胶束形态规整，表面光滑，粒径大小与DLS(动态光散射)测定的结果基本相吻合。
(4)包封率和载药量测定：
具体实施例3中，通过溶剂蒸发法制得的纳米胶束在对紫杉醇的的包封率约为98％，紫杉醇的载药量约为73％。
(5)体外释放行为的测定：
具体实施例3中，PTX-SS-PTX纳米胶束载体在模拟肿瘤细胞内的还原性条件下，药物释放迅速，24小时累计释放量达到90％，但是在模拟血浆生理条件下，药物释放困难，24小时累计释放量只有30％左右，说明PTX-SS-PTX纳米胶束载体对还原是响应的，这将有利于载体系统在肿瘤细胞内的智能释放。
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。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (8)

1.一种还原响应的紫杉醇前药，其特征在于，所述还原响应的紫杉醇前药单体为2分子的紫杉醇PTX通过酯键与1分子二硫代二羧酸共价结合成如下分子结构PTX-SS-PTX，即：
2.还原响应的紫杉醇前药构成的纳米胶束载体，其特征是由PTX-SS-PTX与DSPE-PEG组成。
3.根据权利要求2所述的还原响应的紫杉醇前药构成的纳米胶束载体的制备方法，其特征是采用溶剂挥发法制备纳米胶束：将一定量二硬脂酰磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇(DSPE-PEG)和PTX-SS-PTX溶于适量乙醇中，分散到水中后，搅拌，65℃旋转蒸发除去乙醇，过膜，即得纳米胶束载体。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征是所述的DSPE-PEG中PEG重均分子量为1800～3000。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征是所述的DSPE-PEG为单甲氧基聚乙二醇-二硬脂酰磷脂酰乙醇胺、马来酰亚胺聚乙二醇-二硬脂酰磷脂酰乙醇胺、氨基聚乙二醇-二硬脂酰磷脂酰乙醇胺、羧基聚乙二醇-二硬脂酰磷脂酰乙醇胺、生物素聚乙二醇-二硬脂酰磷脂酰乙醇胺、叠氮聚乙二醇-二硬脂酰磷脂酰乙醇胺、N-羟基琥珀酰亚胺聚乙二醇-二硬脂酰磷脂酰乙醇胺、羟基聚乙二醇-二硬脂酰磷脂酰乙醇胺中的一种或多种混合。
6.根据权利要求1所述的紫杉醇前药，其特征是所述还原响应的的紫杉醇前药中药物为紫杉醇、多烯紫杉醇中的一种或两种混和。
7.根据权利要求1所述的还原响应的紫杉醇前药，其特征在于，2分子的紫杉醇(PTX)通过酯键与1分子二硫代二羧酸共价结合，结合的粗产物经过硅胶色谱柱分析提纯后所得前药PTX-SS-PTX。
8.根据权利要求1所述的还原响应的紫杉醇前药，其特征在于，化合物二硫代二羧酸来源于二硫代甘醇酸和二硫代二苯甲酸中的一种或两种混和：
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