CN106554329A - 水溶性紫杉醇抗癌药物化合物及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水溶性紫杉醇抗癌药物化合物，具有下式I的结构。抗癌药物活性部分紫杉醇与聚乙二醇单烷基醚，通过连接基团(羰基甲氧基乙酰基)共价结合形成所述的水溶性紫杉醇抗癌药物化合物。本发明还涉及所述药物化合物的制备方法及应用。其中R＝-CH₃、-CH₂CH₃、-CH₂CH₂CH₃和-CH₂CH₂CH₂CH₃；n＝5-500。

Description

水溶性紫杉醇抗癌药物化合物及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种新的抗癌药物化合物及其制备方法和应用，特别是涉及一种水溶性紫杉醇抗癌药物化合物，包含该化合物的制剂、制备方法以及作为抗癌药物的应用。

背景技术

许多具有抗癌活性的化合物由于不溶于水和/或其它生物相容性溶剂，或在水和生物相容性溶剂中稳定性差已成为药物开发的一个障碍，往往导致药物开发时间延迟。据估计，多达百分之四十经筛选出的具有潜在价值的候选药物化合物由于其水溶性差而被拒绝进入制剂研究与开发阶段，并且百分之三十的现有药物是难溶性的。当前有数种技术正在研究和开发之中，以解决药物化合物溶解度差的问题，这些技术包括增加溶解度的配位剂技术、纳米颗粒技术、微乳液技术、增强溶解度的制剂技术、脂质体制剂技术、脂溶性和水溶性前药技术，以及新型的聚合物载药技术等。

紫杉醇(式)是亲脂性的，属于细胞抑止剂类药物，可干扰癌细胞的微管蛋白合成，抑制细胞分裂，发挥有效的抗癌作用。临床主要用于治疗卵巢癌、乳腺癌、非小细胞肺癌和卡波济氏肉瘤，另外还用于转移性食管癌、肝癌、鼻咽癌、前列腺癌及头颈部鳞癌等。近几年来，国外医学界又发现紫杉醇不仅有抗癌作用，还对其它一些疾病有一定的疗效。例如可用来治疗风湿性关节炎、牛皮癣、湿疹等若干种慢性炎症性疾病。

虽然紫杉醇抗肿瘤活性好，但是与其他抗肿瘤药物一样，对药物作用部位选择性差， 对正常细胞的识别能力低，使得其副作用表现也尤为凸显，主要表现：骨髓抑制、消化道反应、脱发、过敏以及神经毒性等。而肿瘤治疗过程中多药耐药(multidrug resistance，MDR)现象的出现，使其治疗效果大大降低。MDR现象产生的机制很多，目前较为公认的是：肿瘤细胞内过表达的P-糖蛋白将药物外排至胞外，导致药物在细胞内的累积量减少，疗效降低。

为了解决紫杉醇的给药及制剂的毒副作用问题，国内外诸多学者致力于研究缓释、控释及靶向性的紫杉醇给药系统。近年来，人们较为关注的给药系统有脂质体、环糊精包合物、纳米粒子和乳液等。这些给药系统都围绕紫杉醇水溶性、降低毒副作用、提高药物的生物利用率，并取得了很大的进展。但各种给药系统或多或少存在缺陷，如包封率低、药物渗漏和稳定性等问题有待进一步解决。

目前临床应用的紫杉醇制剂主要有紫杉醇表面活性剂注射液、紫杉醇脂质体注射液和白蛋白结合型紫杉醇等。早期上市的紫杉醇注射处方中用Cremophor EL(聚氧乙基蓖麻油)和无水乙醇(50∶50，V/V)作为助溶剂，临用前稀释，静脉滴注给药。这种用药方式存在许多问题。Cremophor EL往往会引起强烈的副反应，如超过敏反应、肾毒性、神经毒性及心脏毒性等，严重时可能导致死亡。且随剂量增加，毒副作用有增大的趋势。这些问题限制了紫杉醇的临床应用。

紫杉醇脂质体是将药物包封于类脂质双分子层内而形成的微型泡囊体，药物粉末包埋在脂质体微粒中，这种微粒具有类细胞结构，进入人体内主要被网状内皮系统吞噬而激活机体的自身免疫功能，并改变被包封药物的体内分布，使药物主要在肝、脾、肺和骨髓等组织器官中积蓄，从而提高药物的治疗指数，减少药物的治疗剂量和降低药物的毒性，提高患者耐受性。紫杉醇脂质体仍面临一些问题，如脂质体的稳定性尚未得到完美的解决，导致产品的保质期较短，储存条件要求较高，脂质体的工业生产成本相对偏高，致使其价格也比较昂贵，从而限制了其推广。同时脂质体药物动力学的复杂性等问题尚待进一步的研究，包括其蓄积引起的肝脏毒性。

白蛋白结合型紫杉醇是一种以人血白蛋白作为药物载体与稳定剂的新型紫杉醇白蛋白冻干剂。其去除了与有机溶剂有关的不良反应，提高了使用紫杉醇化疗时的安全性及量效关系，患者用药前不需接受预处理，药代动力学呈线性关系。利用白蛋白的特性通过gp60受体介导的途径帮助药物直接分布于肿瘤细胞，与溶剂型紫杉醇相比，增加了抗肿 瘤活性，降低了毒性。但注射用白蛋白结合型紫杉醇昂贵的价格限制了其在临床的使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的水溶性紫杉醇抗癌药物化合物，具有高抗癌活性且毒性低；所述的化合物不仅可以溶于水，而且在水溶液中能够形成纳米颗粒，具有药物缓释功能。

本发明的另一目的在于提供所述的水溶性紫杉醇抗癌药物化合物的合成方法。

本发明的另一目的还在于提供一种包含所述的水溶性紫杉醇抗癌药物化合物的组合物，以所述的水溶性紫杉醇抗癌药物化合物为前药，直接溶于水、生理盐水或葡萄糖溶液制成注射液。

同时，本发明的另一目的还在于提供所述化合物在制备抗癌药物中的应用。

本发明的水溶性紫杉醇抗癌药物化合物，含有抗癌药物活性部分和亲水部分，抗癌药物活性部分是具有抗癌活性的药物化合物分子紫杉醇，亲水部分是水溶性烷氧基聚乙二醇酯，烷氧基聚乙二醇通过连接基团二甘醇酰基(oxydiacetyl，diglycoloyl，diglycolyl)与抗癌药物化合物紫杉醇(paclitaxol)以酯键共价结合形成本发明的抗癌药物化合物。

实现本发明目的采用以下技术方案：一种水溶性紫杉醇抗癌药物化合物，其分子式可以用以下通式I表示:

其中，R为C1～C5的烷基，常见及优选以下基团：

a)甲基(-CH₃)；

b)乙基(-CH₂CH₃)；

c)丙基(-CH₂CH₂CH₃)；

d)丁基(-CH₂CH₂CH₂CH₃)。

其中聚合度n＝5-500。

本发明还涉及一种所述的水溶性紫杉醇抗癌药物化合物的制备方法，包括以下步骤：

1)聚乙二醇单烷基醚(1)与二甘醇酸或二甘醇酸酐发生酯化反应，生成聚乙二醇单烷基醚二甘醇酸单酯(2)；

2)步骤1)所得到的聚乙二醇单烷基醚二甘醇酸单酯(2)，或者它们的酰氯化产物(3)，与紫杉醇发生酯化反应，生成所述的水溶性紫杉醇抗癌药物化合物(I)。

更具体和优化地，所述的方法包括以下步骤：

1)以2-乙基己酸锡(II)、三氯化铝或碳酸铯为催化剂，聚乙二醇单烷基醚(1)与二甘醇酸酐反应，或者以4-二甲氨基吡啶(DMAP)和2-氯-1-甲基吡啶鎓碘化物(CMPI)，或N,N′-二环己基碳化二亚胺(DCC)和4-二甲氨基吡啶(DMAP)为催化剂，与过量的二甘醇酸反应，生成聚乙二醇单烷基醚二甘醇酸单酯(2)；

2)聚乙二醇单烷基醚二甘醇酸单酯(2)与酰氯化试剂(如亚硫酰(二)氯)反应生成酰氯化产物(3)；

3)以碱(如三乙胺，吡啶，4-二甲氨基吡啶、碳酸钠，碳酸钾，碳酸铯)为催化剂，步骤2)所得到的酰氯化产物(3)与紫杉醇反应，生成所述的水溶性紫杉醇抗癌药物化合物(I)；或者

以4-二甲氨基吡啶(DMAP)和2-氯-1-甲基吡啶鎓碘化物(CMPI)为催化剂，或以N,N′-二环己基碳化二亚胺(DCC)和4-二甲氨基吡啶(DMAP)为催化剂，步骤1)所得到的聚乙二醇单烷基醚二甘醇酸单酯(2)与紫杉醇反应，生成所述的水溶性紫杉醇抗癌药物化合物(I)。

式2.水溶性紫杉醇抗癌药物化合物的合成路线。

本发明还涉及所述的水溶性紫杉醇抗癌药物的制剂配方，这类新的水溶性紫杉醇抗癌药物化合物可直接溶于水或生理盐水或葡萄糖注射液制成注射液，形成胶束制剂。

采用的技术方案为，一种所述的水溶性紫杉醇抗癌药物化合物注射剂，包含：

1)具有式Ⅰ结构的水溶性紫杉醇抗癌药物化合物；

2)水、生理盐水(0.9％氯化钠)或葡萄糖(5％)注射液。

所述的注射剂中，水溶性紫杉醇抗癌药物化合物在注射剂配方中重量百分含量为约0.005％至5.0％；优选重量百分含量约为0.01％至2.5％；更优选药物化合物在配方中重量百分含量约为0.1％至2.0％。

所述的药物化合物具有较好的水溶性，在水溶液中形成纳米颗粒胶束液。该化合物含有亲脂的抗癌药物活性部分和亲水聚乙二醇部分，整个分子既是药物分子也是表面活性剂，溶于水后可自动形成纳米胶束，不需要加入任何表面活性剂或助剂。作为溶剂型紫杉醇给药体系，纳米颗粒胶束液还具有药物缓释功能。

本发明的药物化合物具有较高的抗癌活性且毒性低，同时具有较好的水溶解性，该药物化合物作为前药，在水溶液或体液中可经水解或酶催化水解释放出活性药物分子-紫杉醇。申请人尝试了不同连接基团，如羰基-(C＝O)-、C1-10亚烷基羰基(-(CH₂)_nCO-)、C1-10双酰基(-(C＝O)(CH₂)_n(C＝O)-，如戊二酰基)、-P(＝O)(R)-等，在抗肿瘤活性和给药系统上， 均难以取得令人满意的效果。

本发明还提供了本发明的新的药物化合物的应用，即所述的水溶性紫杉醇抗癌药物化合物在制备抗癌药物中的应用。

例如，本发明的药物化合物用于制备治疗癌症的药物。本发明的药物化合物可用于治疗包括血液系统的癌症，如白血病，淋巴瘤，骨髓瘤；和非血液癌症，如实体瘤癌(如乳腺癌、卵巢癌、胰腺癌、结肠癌、直肠癌、非小细胞肺癌、膀胱癌)，肉瘤和胶质瘤等。

本发明的药物化合物的疗效和毒性用体外细胞或体内动物实验来确定，例如ED50(50％effective dose,半数有效量：50％实验对象出现阳性反应时的药量)、LD50(50％lethal dose，半数致死量：杀死一半试验对象的剂量)和GI50(concentration of the anti-cancer drug that inhibits the growth of cancer cells by 50％，抑制50％的实验对象生长的药物浓度)。通常将半数致死量(LD50)/半数有效量(ED50)的比值称为治疗指数，用以表示药物的安全性。治疗指数大的药物相对治疗指数小的药物更安全。

新发明的抗癌药物化合物旨在提高治疗指数和药物的安全性，同时也提高治疗效果。从体外细胞实验和体内动物实验获得的药物剂量可以用来制定用于人体的剂量范围。这种化合物的剂量最好在很少或根本没有毒性的ED50范围内。剂量变化通常取决于采用的剂型、病人的敏感性和给药途径等。通常可用相同或类似药物的常规剂量做参考，如紫杉醇注射液[Cremophor EL(聚氧乙基蓖麻油)和无水乙醇(50∶50，V/V)作为助溶剂]、紫杉醇脂质体注射液和白蛋白结合型紫杉醇等。

本发明的药物化合物可以单独使用，也可与一个或多个其它的治疗药物一起使用。例如，在癌症的治疗时，本发明的药物化合物可与以下治疗药物一起使用，包括但不限于：雄激素抑制剂，如氟他胺(flutamide)和鲁珀若利得(luprolide)；抗雌激素，如他莫昔芬(tomoxifen)；抗代谢药物和细胞毒性药物，如道诺红菌素(daunorubicin)、五氟脲嘧啶(fluorouracil)、氟尿苷(floxuridine)、α-干扰素(interferon alpha)、甲氨蝶呤(methotrexate)、光神霉素(plicamycin)、硫基嘌呤(mecaptopurine)、硫鸟嘌呤(thioguanine)、阿霉素(adriamycin)、卡莫司汀(carmustine)、洛莫司汀(lomustine)、阿糖胞苷(cytarabine)、环磷酰胺(cyclophosphamide)、阿霉素(doxorubicin)、雌莫司汀(estramustine)、六甲蜜胺(altretamine)、羟基脲(hydroxyurea)、异环磷酰胺(ifosfamide)、甲基苄肼(procarbazine)、突变霉素(mutamycin)、白消安(busulfan)、米托蒽醌(mitoxantrone)、卡铂carboplatin)、顺铂(cisplatin)、链脲佐菌素(streptozocin)、博莱霉素(bleomycin)、放线菌素(dactinomycin)、和依达比星 (idamycin)；激素，如甲孕酮(medroxyprogesterone)、炔雌二醇(ethinyl estradiol)、雌二醇(estradiol,)、.亮丙瑞林(leuprolide)、甲地孕酮(megestrol)、奥曲肽(octreotide)、己烯雌酚(diethylstilbestrol)、氯烯雌醚(chlorotrianisene)、足叶乙甙(etoposide)、鬼臼毒素(podophyllotoxin)和戈舍瑞林(goserelin)；氮芥衍生物，如苯丙酸氮芥(melphalan)、苯丁酸氮芥(chlorambucil)和塞替派(thiotepa)；类固醇，如倍他米松(betamethasone)；和其他抗肿瘤药物，如活牛分枝杆菌(live Mycobacterium bovis)、达卡巴嗪(dicarbazine)、天冬酰胺酶(asparaginase)、甲酰四氢叶酸(leucovorin)、米托坦(mitotane)、长春新碱(vincristine)、长春碱(vinblastine)和多西紫杉醇(taxotere)等。

本发明将具有抗癌活性的药物化合物分子紫杉醇与水溶性烷氧基聚乙二醇酯通过二甘醇酰基共价结合，得到水溶性紫杉醇抗癌药物化合物，所述的化合物含有亲脂的抗癌药物活性部分和亲水聚乙二醇部分，药物分子具有药物和表面活性剂双重功能，不需要任何表面活性剂，可以溶于水、生理盐水或葡萄糖注射液形成胶束状的纳米颗粒，直接制成注射剂。本发明的新的抗癌药物化合物具有较高的抗癌活性，同时具有较好的水溶解性，能够提高紫杉醇在体内生理条件下的持续作用时间(半衰期)和疗效，具有缓释作用，降低其毒副作用。所述的药物化合物可以制成注射剂，广泛应用于血液系统和非血液系统癌症的治疗，为紫杉醇的临床应用提供了一种新的方法和途径。

下面结合具体实施例对本发明进行详细描述。本发明的保护范围并不以具体实施方式为限，而是由权利要求加以限定。

附图说明

图1水溶性紫杉醇抗癌药物化合物(聚乙二醇单甲醚紫杉醇-2’-二甘醇酸酯，聚乙二醇单甲醚的平均分子量：Mn＝1000)的核磁共振氢谱图。

图2水溶性紫杉醇抗癌药物化合物(聚乙二醇单甲醚紫杉醇-2’-二甘醇酸酯，聚乙二醇单甲醚的平均分子量：Mn＝1000)的质谱图。

图3药物化合物XBB-021水溶液的浓度为2.5mg/mL时，胶束平均粒径分布图。

图4药物化合物XBB-021水溶液的浓度为5mg/mL时，胶束平均粒径分布图。

图5药物化合物XBB-021水解不同时间后得到的紫杉醇百分比含量变化。

图6药物化合物XBB-021水解不同时间后的百分比含量变化。

图7药物化合物XBB-021水解的三维色谱叠加图。

图8药物化合物XBB-021对人肺癌A549裸鼠移植瘤的生长抑制作用。

图9药物化合物XBB-021对人肺癌A549裸鼠异种移植肿瘤瘤重的影响。

图10药物化合物XBB-021对人肺癌A549裸鼠异种移植肿瘤实验动物体重的影响。

具体实施方式

下面的实施例用来说明本发明的水溶性紫杉醇抗癌药物化合物的合成、制剂、体内药效学等。实施例中，申请人以聚乙二醇单甲醚紫杉醇-2’-二甘醇酸酯为例进行详细描述，对于本发明范围内的水溶性紫杉醇抗癌药物化合物，可以采用相同或相似方法合成，并经验证具有相同或相似的结果。所述的实施例有助于对本发明的理解和实施，并不构成对于本发明的限制。

实施例1聚乙二醇单甲醚(Mn＝1000)紫杉醇-2’-二甘醇酸酯的合成

所述水溶性紫杉醇抗癌药物化合物的合成包括以下步骤：

1)聚乙二醇单甲醚(Mn＝1000)二甘醇酸酯的合成

方法一：

反应式如下式所示：

实验步骤：

在100mL圆底烧瓶中，加入2.400g(2.4mmol)干燥后的聚乙二醇单甲醚(Mn＝1000)、0.557g(4mmol)二甘醇酸酐和200mg 2-乙基己酸锡(II)，再加入30mL二甲苯，搅拌，氮气保护下加热回流至反应完成。用旋转蒸发仪除去反应液中的二甲苯后，加入20mL乙酸乙酯，搅拌，再加入10mL乙醚，析出白色固体，过虑除去固体物质，用旋转蒸发仪将滤液浓缩至10mL，柱层分离(100-200mesh硅胶为固定相，乙腈和1，4-二氧六环的混和液为淋洗液)，得1.865g聚乙二醇单甲醚(Mn＝1000)二甘醇酸酯，收率69.3％。

方法二：在100mL圆底烧瓶中，加入0.644g(4.8mmol)二甘醇酸、1.450g(12mmol)4-二甲氨基吡啶、1.530g(6mmol)2-氯-1-甲基吡啶鎓碘化物和30mL N,N-二甲基乙酰胺，电磁搅拌，慢慢向反应液中滴加2.400g(2.4mmol)干燥后的聚乙二醇单甲醚(Mn＝1000)和30mL N,N-二甲基乙酰胺的溶液。在室温和氮气的保护下反应12h，用旋转蒸发 仪将滤液浓缩至10mL，柱层分离(100-200mesh硅胶为固定相，乙腈和1，4-二氧六环的混和液为淋洗液)，得1.631g聚乙二醇单甲醚(Mn＝1000)二甘醇酸酯，收率60.6％。

2)聚乙二醇单甲醚(Mn＝1000)紫杉醇-2’-二甘醇酸酯(XBB-021)的合成

反应式如下式所示：

在100mL圆底烧瓶中，将1.865g(1.67mmol)聚乙二醇单甲醚(Mn＝1000)二甘醇酸酯溶解在30mL的无水甲苯中，加入650μL(8.35mmol)二氯亚砜，2滴DMF。电磁搅拌，在室温和氮气的保护下反应4h。减压蒸馏除去甲苯和过量的亚硫酰氯，得到粘稠液体，加入10mL无水氯仿得溶液A。

在50mL的反应瓶中，加入1.11g(1.3mmol)的紫杉醇、540μL(3.9mmol)的三乙胺和20mL的氯仿，搅拌，慢慢加入6mL溶液A，在室温和氮气的保护下反应4h。反应完毕后，减压蒸馏除去反应液中的氯仿，再向反应瓶中加入20mL的乙酸乙酯，搅拌，过滤除去白色固体，再将滤液浓缩至10mL。柱层分离(100-200mesh硅胶为固定相，乙腈和1，4-二氧六环为淋洗剂(的混和液为淋洗液)，进行梯度洗脱，得1.900g聚乙二醇单甲醚(Mn＝1000)紫杉醇-2’-二甘醇酸酯，产物为粘稠液体，产率74.9％。

合成得到的化合物其质谱和核磁共振氢谱见图1和图2。

MS(Positive ESI):m/z＝1952.9,1908.9,1864.9,1820.8,1776.8,1732.8,1688.8,1644.7。

¹H NMR(300MHz,CDCl₃):δppm:8.1666-8.1419(d,2H,J＝7.41Hz),7.7646-7.7400(d,2H,J＝7.38Hz),7.6304-7.5844(m,1H)，7.5409-7.4736(m,3H),7.4497-7.3472(m,7H),7.0727-7.0426(d,1H,J＝9.03Hz),6.2981(s,1H),6.2981-6.2394(t,1H,J＝8.64Hz),6.0438-6.0217(d,1H,J＝6.63Hz),5.7013-5.6784(d,1H,J＝6.87Hz),5.5917-5.5846(d,1H,J＝2.13Hz),4.9920-4.9604(d,1H,J＝9.48Hz),4.4744-4.3940(m,1H),4.3364-4.1841(m,8H),3.8907-3.7867(m,1H),3.6413(s,84H),3.5590～3.5289(m,2H),3.3766(s,3H),2.6186～2.5106(m,1H),2.4737(s,3H),2.4449～2.3606(m,2H),2.2311(s,3H),2.1924～2.1409(m,1H),1.9424(s,3H),1.6873(s,3H),1.2371(s,3H),1.1404(s,3H)。

实施例2水溶性紫杉醇抗癌药物化合物(XBB-021)的制剂

本实施例中包括用水、生理盐水(0.9％氯化钠)或葡萄糖(5％)注射液制成的注射剂，制剂配方中含有本发明的水溶性紫杉醇抗癌药物化合物，每一组分在配方中的含量按重量百分比计算。

A.水溶性紫杉醇抗癌药物化合物的去离子水注射液

将100mg水溶性紫杉醇抗癌药物化合物(XBB-021)加入到10mL的容量瓶中，用去离子水定容至10mL，振摇后所生产的注射液的组成如下：

XBB-021 1.0％

去离子水 99.0％。

制成的注射液通过一个0.2微米的过滤器过滤，再装入无菌的玻璃瓶中。

B.水溶性紫杉醇抗癌药物化合物的生理盐水注射液

将50mg水溶性紫杉醇抗癌药物化合物(XBB-021)加入到10mL的容量瓶中，用生理盐水(0.9％氯化钠)定容至10mL，振摇后所生产的注射液的组成如下：

XBB-021 0.5％

生理盐水 99.5％。

制成的注射液通过一个0.2微米的过滤器过滤，再装入无菌的玻璃瓶中。

C.水溶性紫杉醇抗癌药物化合物的5％葡萄糖注射液

将50mg水溶性紫杉醇抗癌药物化合物(XBB-021)加入到10mL的容量瓶中，用5％葡萄糖注射液定容至10mL，振摇后所生产的注射液的组成如下：

XBB-021 0.5％

5％葡萄糖注射液 99.5％。

制成的注射液通过一个0.2微米的过滤器过滤，再装入无菌的玻璃瓶中。

实施例3水溶性紫杉醇抗癌药物化合物(XBB-021)胶束粒径的测定

水溶性紫杉醇抗癌药物化合物(XBB-021)溶于水后形成胶束，胶束的粒径采用美国BROOKHAVEN公司的ZetaPlus型激光散射粒度仪测量，测量方法为：称取药品(XBB-021)5mg和10mg，分别加入到2mL蒸馏水中，搅拌使其充分溶解，静置10min，待气泡消失后将该液体加入到样品池(比色皿)中，注意加入样品过程中不能产生气泡，然后将比色皿放入样品池底座相应的凹槽内，开始测量，各样品分别平行测量三次取其平均值。

实验结果见图3和4。结果表明：当XBB-021水溶液的浓度为2.5mg/mL和5mg/mL时，其平均粒径分别为472.8纳米和565.5纳米。

实施例4水溶性紫杉醇抗癌药物化合物(XBB-021)体外药物缓释实验

1.仪器与试剂

Shimadzu LC-20AT高效液相色谱仪，SPD-20A检测器，LabSolutions色谱工作站(日本岛津公司)；DF-1集热式磁力恒温搅拌器(上海市江星仪器有限公司)；FA2004B电子天平(上海越平科学仪器有限公司)。

甲醇为色谱级，购于Tedia公司(USA)；KH₂PO₄、NaOH是分析纯药品，购于国药集团化学试剂有限公司；实验用水为蒸馏水。

配制pH＝7.40的磷酸缓冲盐溶液(0.05M KH ₂ PO ₄ ，0.04M NaOH)。

2.实验方法

准确称取25mg XBB-021放入螺口菌种瓶中，加入10ml磷酸缓冲盐溶液，磁力搅拌至澄清。设置集热式磁力恒温搅拌器油浴温度为37℃，将XBB-021制剂置于其中进行水解反应。用移液枪移取60μL XBB-021反应液于色谱瓶中，另移取540μL乙腈，制得0.25mg/ml的样品，依次在开始水解后0h,1h,5h,24h,29h,48h,54h,72h,96h,168h进行HPLC分析。

3.HPLC分析

色谱柱：C18柱(5μm,150mm×5mm)；流动相：甲醇：水(70:30)；检测波长：227nm；流速：1.0ml/min；进样量5μL；柱温40℃。

用以上HPLC分析条件可同时检测XBB-021和紫杉醇。目标物保留时间t_XBB-021＝9.4min，t_紫杉醇＝6.1min。

4.实验结果

用面积归一法可以获得XBB-021水解不同时间后紫杉醇和XBB-021的百分比，实验结果如表1、表2、图5～图7所示。对比XBB-021不同水解时间的色谱图可知，随着时间的增加XBB-021峰面积逐渐减小，峰高逐渐降低；紫杉醇保留时间处有峰出现，且峰面积逐渐增大，峰高逐渐增高。表明随着时间的增加，XBB-021会不断水解释放出紫杉醇。

表1.XBB-021水解不同时间后得到的紫杉醇百分比含量

表2.XBB-021水解不同时间后的百分比含量

5.结论

结果表明，药物化合物XBB-021在体外37℃，PH4.0的缓冲溶液中可逐步水解释放出紫杉醇。因此，药物化合物XBB-021作为前药，可直接溶于水、生理盐水或葡萄糖溶液制成注射液等制剂，在体内可缓释释放出抗癌活性成分紫杉醇，抑制肿瘤生长。

实施例5水溶性紫杉醇抗癌药物化合物(XBB-021)对动物移植性肿瘤Heps(肝癌)的抑制作用实验

取ICR小鼠，按移植性肿瘤研究法，接种实体型瘤(在无菌操作下取瘤块，称重，用玻璃组织匀浆器研磨，磨匀后放入无菌容器内，加生理盐水稀释成1:3的细胞悬液，容器置冰块上，用空针抽吸，每次抽吸前将细胞混匀，每只小鼠右前肢腋窝皮下接种0.2ml 细胞悬液)，接种后24小时称鼠重，并随机分为5组：模型对照组、阳性药对照组(紫杉醇：10mg/kg)和XBB-021给药组(剂量分别为40mg/kg、20mg/kg和10mg/kg)，其中模型对照组11只荷瘤小鼠，其余各组10只荷瘤小鼠。紫杉醇注射液(临床用药，国药准字H10980066)和XBB-021于接种24小时后(d₁)第一次给药，给药方式为尾静脉注射，给药频率均为1次/2天，共给药4次，给药体积均为0.2ml/20g。接种后第9天(d₉)称重并处死荷瘤小鼠，分离瘤块后称重，所得数据进行统计学处理(t检验)。

实验结果见表3。该结果说明：与模型对照组相比，XBB-02140mg/kg、20mg/kg、阳性药紫杉醇10mg/kg对Heps肿瘤生长具有极显著的抑制作用(P<0.01)；XBB-02110mg/kg对Heps肿瘤生长具有显著的抑制作用(P<0.05)。

表3药物对小鼠移植瘤Heps抑制作用()

*P<0.05**P<0.01与模型对照组比较

实施例6水溶性紫杉醇抗癌药物化合物(XBB-021)对动物移植性肿瘤S180(鼠肉瘤)的抑制作用实验

取ICR小鼠，按移植性肿瘤研究法，接种实体型瘤(在无菌操作下取瘤块，称重，用玻璃组织匀浆器研磨，磨匀后放入无菌容器内，加生理盐水稀释成1:3的细胞悬液，容器置冰块上，用空针抽吸，每次抽吸前将细胞混匀，每只小鼠右前肢腋窝皮下接种0.2ml细胞悬液)，接种后24小时称鼠重，并随机分为5组：模型对照组、阳性药对照组(紫杉醇：10mg/kg)和XBB-021给药组(剂量分别为80mg/kg、40mg/kg和20mg/kg)，其中模型对照组11只荷瘤小鼠，其余各组10只荷瘤小鼠。紫杉醇注射液和XBB-021于接种24小时后(d1)第一次给药，给药方式为尾静脉注射，给药频率均为1次/2天，共给药4 次，给药体积均为0.2ml/20g。接种后第9天(d9)称重并处死荷瘤小鼠，分离瘤块后称重，所得数据进行统计学处理(t检验)。

实验结果见表4。该结果说明：与模型对照组相比，XBB-02180mg/kg、40mg/kg和紫杉醇10mg/kg对S180肿瘤生长具有极显著的抑制作用(P<0.01)；XBB-02120mg/kg对S180肿瘤生长具有显著的抑制作用(P<0.05)。各给药组药物对实验鼠体重无显著影响。

表4药物对小鼠移植瘤S180抑制作用()

*P<0.05**P<0.01与模型对照组比较

实施例7水溶性紫杉醇抗癌药物化合物(XBB-021)对人肺癌A549裸鼠异种移植肿瘤生长抑制作用药效学实验

取对数生长期的人肺癌细胞A549细胞株，在无菌条件下制备成2×107个细胞/ml的细胞悬液，以0.1ml接种于裸小鼠右侧腋窝皮下。用游标卡尺测量裸小鼠移植瘤直径，待肿瘤生长至100～300mm3后将动物随机分为5组：模型对照组、阳性药对照组(紫杉醇：10mg/kg)和XBB-021给药组(剂量分别为80mg/kg、40mg/kg和20mg/kg)，其中模型对照组12只荷瘤裸小鼠，其余各组6只荷瘤裸小鼠。紫杉醇注射液和XBB-021于分组后(d1)第一次给药，给药方式为尾静脉注射，给药频率均为1次/3天，共给药7次，给药体积均为0.4ml/20g。使用测量瘤径的方法，动态观察各给药组药物的抗肿瘤效应。肿瘤直径的测量频率为每3天测1次，同时观察裸小鼠体重的变化。21天后，裸小鼠处死，手术剥取瘤块并称重。

实验结果见表5和图8、图9、图10。该结果说明：XBB-021在80mg/kg、40mg/kg和20mg/kg的剂量下，对人肺癌A549裸小鼠移植瘤的相对肿瘤增殖率(T/C)分别为23.06％，40.49％和63.73％；抑瘤率分别为79.13％，60.90％和36.76％。阳性对照药紫杉醇在10mg/kg的剂量下，对人肺癌A549裸小鼠移植瘤的T/C为27.48％，抑瘤率为73.68％。阳性对照组紫杉醇10mg/kg比药物XBB-02180mg/kg、40mg/kg、20mg/kg对实验鼠体重影响更大。

XBB-021在80mg/kg的剂量下比紫杉醇10mg/kg的抑瘤率高，但实验鼠体重减少要少(图10)，说明在对比的剂量条件下，XBB-021比紫杉醇药效好，毒性低。

表5.药物XBB-021对人肺癌A549裸鼠异种移植肿瘤生长的抑制作用(X±SD)

与空白对照组比较，*P<0.05,**P<0.01。

Claims (8)

1.一种水溶性紫杉醇抗癌药物化合物，具有下式I的结构：

其中：R为C1～C5的烷基，n＝5-500。

2.根据权利要求1所述的水溶性紫杉醇抗癌药物化合物，其特征在于，式中R＝-CH₃、-CH₂CH₃、-CH₂CH₂CH_3、或-CH₂CH₂CH₂CH₃。

3.一种权利要求1所述的水溶性紫杉醇抗癌药物化合物的制备方法，包括以下步骤：

1)聚乙二醇单烷基醚与二甘醇酸或二甘醇酸酐发生酯化反应，生成聚乙二醇单烷基醚二甘醇酸单酯；

2)步骤1)所得到的聚乙二醇单烷基醚二甘醇酸单酯，或者它们的酰氯化产物，与紫杉醇发生酯化反应，生成所述的水溶性紫杉醇抗癌药物化合物。

4.根据权利要求3所述的水溶性紫杉醇抗癌药物化合物的制备方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

1)以2-乙基己酸锡(II)、三氯化铝或碳酸铯为催化剂，聚乙二醇单烷基醚与二甘醇酸酐反应，或者以4-二甲氨基吡啶和2-氯-1-甲基吡啶鎓碘化物，或N,N′-二环己基碳化二亚胺和4-二甲氨基吡啶为催化剂，与过量的二甘醇酸反应，生成聚乙二醇单烷基醚二甘醇酸单酯；

2)步骤1)中所得到的聚乙二醇单烷基醚二甘醇酸单酯与酰氯化试剂反应生成酰氯化产物；

3)以碱为催化剂，步骤2)所得到酰氯化产物与紫杉醇反应；生成所述的水溶性紫杉醇抗癌药物化合物；或者

以4-二甲氨基吡啶和2-氯-1-甲基吡啶鎓碘化物，或以N,N′-二环己基碳化二亚胺和4-二甲氨基吡啶为催化剂，步骤1)所得到的聚乙二醇单烷基醚二甘醇酸单酯与紫杉醇反应，生成所述的水溶性紫杉醇抗癌药物化合物。

5.根据权利要求4所述的水溶性紫杉醇抗癌药物化合物的制备方法，其特征在于，所述的酰氯化试剂为亚硫酰(二)氯，碱催化剂选自三乙胺、吡啶、4-二甲氨基吡啶、碳酸钠、碳酸钾或碳酸铯。

6.一种权利要求1所述的水溶性紫杉醇抗癌药物化合物注射剂，包含：

1)具有式Ⅰ结构的水溶性紫杉醇抗癌药物化合物；

2)水、生理盐水或葡萄糖注射液。

7.根据权利要求6所述的水溶性紫杉醇抗癌药物化合物注射剂，其特征在于，所述的注射剂中，水溶性紫杉醇抗癌药物化合物在配方中重量百分含量为0.005％至5.0％。

8.权利要求1所述的水溶性紫杉醇抗癌药物化合物在制备抗癌药物中的应用。