CN106893002B - 一种pH值敏感型双亲性茄尼醇/壳聚糖嵌段共聚物及其合成方法 - Google Patents

一种pH值敏感型双亲性茄尼醇/壳聚糖嵌段共聚物及其合成方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种pH值敏感型双亲性茄尼醇/壳聚糖嵌段共聚物及其合成方法，该嵌段共聚物由低分子量的亲水性壳聚糖和亲油性茄尼醇制备而成；合成步骤包括先选择性的氧化茄尼醇，得到茄尼醛，再通过茄尼醛的醛基与壳聚糖的氨基缩合形成席夫碱，从而制备得到pH值敏感型双亲性茄尼醇/壳聚糖嵌段共聚物。本发明的嵌段共聚物中的希夫碱连接键弱碱性环境稳定而酸性环境水解的性质，形成一种既含亲水性壳聚糖又含亲油性茄尼醇的pH值敏感型双亲性茄尼醇/壳聚糖嵌段共聚物，通过胶束形式作为抗癌药物紫杉醇的载体，表现出了pH值敏感性，能使紫杉醇选择性在肿瘤组织内的pH值条件下进行释放，发挥该药的靶向抗肿瘤作用。

Description

一种pH值敏感型双亲性茄尼醇/壳聚糖嵌段共聚物及其合成 方法
技术领域
本发明属于靶向抗肿瘤化疗药物研究领域，具体涉及一种pH值敏感型双亲性茄尼醇/壳聚糖嵌段共聚物及其合成方法。
背景技术
肿瘤是威胁人类生命健康的最大杀手，尤其当前全球环境恶化使得恶性肿瘤（癌症）患者人数大大增加：全球每年因各种癌症导致死亡人数达数百万。传统上治疗肿瘤的手段有手术、化疗及放疗等3种疗法，但由于上述治疗方法缺乏靶向性，在治疗肿瘤的同时也大大地损害了机体的正常组织及细胞，不能达到良好的抗肿瘤效果。因此肿瘤的靶向性治疗是攻克肿瘤的关键，开发靶向抗肿瘤化疗药物成为主要的研究方向。
嵌段共聚物是指在单一线性分子中存在两种或两种以上结构不同的链段，可根据需要合成具有特定化学结构、分子量的共聚物。两亲性嵌段共聚物一般是由亲水嵌段和疏水嵌段构成，在水性介质中可自组装形成稳定的核-壳型聚合物胶束结构，疏水嵌段聚集形成内核，亲水嵌段形成外壳，其内核可作为疏水药物的贮库。嵌段共聚物胶束因具有体内外稳定性高、生物相容性好、对药物具有控释、靶向作用等特性正成为药剂学领域研究热点。其中，pH敏感嵌段共聚物胶束作为抗肿瘤药物的靶向载体引起了广泛关注。pH敏感胶束除了具备普通胶束的优点，还可以利用肿瘤部位与正常组织pH的差异实现触发释药，将抗肿瘤药物更准确地输送到肿瘤靶部位，大大降低药物对正常组织的伤害，增大了药物的最大耐受剂量，大幅度提高药物治疗作用，并有效地克服了普通聚合物胶束在靶部位释药缓慢，游离药物浓度较低的缺陷。
壳聚糖也称甲壳胺，其化学结构是D-氨基-葡萄糖通过β-1,4-糖苷键结合而成，是甲壳素脱乙酰后制成的一种天然生物高分子，为生物界大量存在的线性氨基多糖，因其生物相容性好、可生物降解性、无免疫原性等特点，为近年来多糖类大分子的研究热点，已广泛地应用于生物医药等领域。利用壳聚糖分子链上的氨基和羟基，将刺激响应性高分子接枝到壳聚糖分子链上，形成壳聚糖嵌段共聚物，既可以保持壳聚糖的原有特性，又可赋予壳聚糖嵌段共聚物新的特性，对于扩展壳聚糖的应用范围，促进该资源的综合利用具有重要的意义。
茄尼醇又名九聚异戊二烯伯醇，因其独特的长碳链而成为了泛醌类药物中间体不可替代的成分，是合成维生素K的侧链和辅酶Q10以及合成抗溃疡药物、抗癌药物不可替代的天然原料。若将茄尼醇作为双亲性嵌段共聚物亲油端，其独特的长碳链将赋予这类双亲性嵌段共聚物胶束极大的载药量，因此，开发以茄尼醇为亲油端的双亲性嵌段共聚物具有广阔的临床应用前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种pH值敏感型双亲性茄尼醇/壳聚糖嵌段共聚物及其合成方法，该糖嵌段共聚物作为抗癌药物的载体，可以发挥抗癌药物的靶向抗肿瘤作用。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种pH值敏感型双亲性茄尼醇/壳聚糖嵌段共聚物，该嵌段共聚物的结构通式如下：
所述嵌段共聚物的红外光谱特征峰波数分布为：3300-3500 cm-1，3000-3300 cm-1，2800-3000 cm-1，1650-1680 cm-1，1590-1620 cm-1，1300-1480 cm-1，1050-1200 cm-1。
本发明的进一步改进方案为：
一种pH值敏感型双亲性茄尼醇/壳聚糖嵌段共聚物的合成方法，该嵌段共聚物由低分子量的亲水性壳聚糖和亲油性茄尼醇制备而成；合成步骤包括先选择性的氧化茄尼醇，得到茄尼醛，再通过茄尼醛的醛基与壳聚糖的氨基缩合形成席夫碱，即为pH值敏感型双亲性茄尼醇/壳聚糖嵌段共聚物。
具体包括如下步骤：
步骤一，茄尼醇的选择性氧化
取茄尼醇溶解于丙酮，取钨酸钠和十六烷基三甲基溴化铵溶于盐酸溶液，将上述两种溶液混合，于60～80℃滴加过氧化氢，搅拌反应7～9 h；反应结束后，用石油醚萃取反应液，收集石油醚萃取所得上层液体，蒸馏除去石油醚后得黄褐色液；
将所得黄褐色液溶于无水乙醇，取2，4-二硝基苯肼溶于无水乙醇，将两者混合，加入冰醋酸于75～85 ℃下搅拌反应3～5 h；放冷，过滤得沉淀，沉淀用无水乙醇重结晶两次得苯腙；
将苯腙置于反应容器中，依次加入乙腈溶液、二水合氯化铜和水，在65 ～75℃下搅拌回流反应2～4 h，反应结束后，蒸干溶剂；
残余物加入到体积比为1:1的乙酸乙酯和水的混合液中，于室温搅拌反应1～2 h。分取有机层，蒸去溶剂，残余物用五氧化二磷真空干燥11～13 h，得茄尼醛；
步骤二，茄尼醛与壳聚糖的缩合
将壳聚糖溶于无水乙醇中；取茄尼醛溶于无水乙醇，缓慢加入上述壳聚糖溶液和冰醋酸，于70～90 ℃反应4～6 h。反应结束后，冷却至室温，静置，抽滤得粗产物，粗产物用无水乙醇重结晶得pH值敏感型双亲性茄尼醇/壳聚糖嵌段共聚物。
所述壳聚糖的分子量为5000道尔顿。
步骤一中所述茄尼醇、钨酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、过氧化氢、2，4-二硝基苯肼、冰醋酸、二水合氯化铜的摩尔比为1:0.0048:0.0031:1.75:0.032:0.4375:2。
步骤一中所述盐酸溶液浓度为0.1mol/L；所述过氧化氢的质量浓度为30%；所述乙腈溶液的质量浓度为80%。
步骤二中所述壳聚糖、茄尼醛、冰醋酸的摩尔比为1:0.1:17.5。
本发明的有益效果为：
本发明的合成方法中以廉价和生物相容性好的茄尼醇和壳聚糖为原料，合成操作简单，成本较低，条件温和，合成副产物少，反应试剂对操作人员健康危害小。
本发明的嵌段共聚物中的希夫碱连接键弱碱性环境稳定而酸性环境水解的性质，形成一种既含亲水性壳聚糖又含亲油性茄尼醇的pH值敏感型双亲性茄尼醇/壳聚糖嵌段共聚物，通过胶束形式作为抗癌药物紫杉醇的载体，表现出了pH值敏感性，能使紫杉醇选择性在肿瘤组织内的pH值条件下进行释放，发挥该药的靶向抗肿瘤作用。
附图说明
图1为实施例1制得的茄尼醛的红外光谱图。
图2为实施例1制得的pH值敏感型双亲性茄尼醇/壳聚糖嵌段共聚物的红外光谱图。
具体实施方式
实施例1
步骤一，茄尼醇的选择性氧化
取茄尼醇5.0 g溶解于60 mL丙酮中；另取0.13 g钨酸钠和0.09g十六烷基三甲基溴化铵溶于8.00 mL浓度为0.1mol/L的盐酸中。分别将上述两种溶液倒入200 mL烧瓶中，于60～80℃缓慢滴加14 mL的30%的过氧化氢，搅拌反应7 ～9h。反应结束后，将反应液转至分液漏斗中，用石油醚萃取至上层液体为无色，收集石油醚萃取的所有上层液体，用旋转蒸发仪除净石油醚后得黄褐色液。将所得黄褐色液溶于50 mL无水乙醇中，另取0.5g的2，4-二硝基苯肼溶于10 mL无水乙醇，将两者置于100 mL烧瓶中，并加入2 mL冰醋酸于75～95 ℃下搅拌反应3 ～5h。放冷，过滤得沉淀，沉淀用无水乙醇重结晶两次得淡黄色固体。将淡黄色固体（苯腙）置于100 mL烧瓶中，依次加入20 mL的80%的乙腈溶液、2.7g二水合氯化铜以及5mL水，在65～85 ℃下搅拌回流反应2～4 h。反应结束后，用旋转蒸发仪蒸干溶剂。残余物转至100 mL烧瓶中，依次加入30 mL乙酸乙酯和水30 mL，于室温搅拌反应1～2 h。分取有机层，用旋转蒸发仪蒸去溶剂，残余物用五氧化二磷真空干燥11～13 h，得茄尼醛，经计算其产率为59.84%。
步骤二，茄尼醛与壳聚糖的缩合形成嵌段共聚物
将10.00 g分子量为5000道尔顿的壳聚糖溶于20 mL的无水乙醇中；另取0.12 g茄尼醛和20 mL无水乙醇置于反应容器中，缓慢加入壳聚糖溶液和2 mL的冰乙酸，于70～90℃反应4～6 h。反应结束后，冷却至室温，静置，抽滤得粗产物，粗产物用无水乙醇重结晶三次后得茄尼醇/壳聚糖嵌段共聚物，经计算其产率为71.45%。
实施例2
将选择性氧化的茄尼醛及合成的嵌段共聚物分别进行红外光谱测定，其光谱图如附图1及附图2所示。
从图1可以看出，选择性氧化茄尼醇的产物在3116.1 cm-1、2923.9 cm-1、2855.6cm-1、1742.2 cm-1、1668.5 cm-1、1443.4 cm-1、1380.1 cm-1、1094.2 cm-1及838.0 cm-1存在特征吸收。3116.1 cm-1为碳碳双键的氢的吸收峰，2923.9 cm-1为甲基伸缩振动吸收峰，2855.6 cm-1为亚甲基伸缩振动的吸收峰，1742.2 cm-1为醛基的吸收峰，1668.5 cm-1为碳碳双键的特征吸收峰，1443.4 cm-1和1380.1 cm-1为甲基和亚甲基弯曲振动的吸收峰。这些与茄尼醛的红外光谱特征相符，结果表明，按照本专利的路线能成功选择性氧化茄尼醇得到茄尼醛产物。
从图2可以看出，合成的嵌段共聚物在3424.2 cm-1、3116.1 cm-1、2923.4 cm-1、2854.4 cm-1、1664.3 cm-1、1613.9 cm-1、1439.1 cm-1、1379.8 cm-1、1080.0 cm-1和1162.4cm-1存在特征吸收。其各峰归属为1613.9 cm-1亚胺基的特征吸收峰，1664.3 cm-1为碳碳双键的特征吸收峰，3116.1 cm-1为碳碳双键的氢的吸收峰，3424.2 cm-1处的一个宽峰为羟基和氨基的特征吸收峰，1080.0 cm-1和1162.4 cm-1分别为碳碳键和醚键的特征吸收峰，2923.4 cm-1为甲基伸缩振动吸收峰，2854.4 cm-1为亚甲基伸缩振动的吸收峰。1439.1 cm-1和1379.8 cm-1为甲基和亚甲基弯曲振动的吸收峰。这些与pH值敏感型双亲性茄尼醇/壳聚糖嵌段共聚物的红外光谱特征相符，结果表明，按照本专利的路线能成功合成出pH值敏感型双亲性茄尼醇/壳聚糖嵌段共聚物。
实施例3
嵌段共聚物以胶束形式为药物载体的体外释放性能测试
将5 mg的紫杉醇和10 mg合成的嵌段共聚物加入10 mL四氢呋喃超声溶解，将该有机相缓慢滴至高速搅拌的水相中，室温挥发24 h后，以5000 r/min的转速离心10 min，除去未包裹的游离紫杉醇，得紫杉醇的载药胶束溶液。精密吸取2份2 mL的载药胶束于透析袋中，分别置于100 mL pH 7.4（仿正常体液pH值）缓冲溶液和pH 5.4（仿肿瘤组织内pH值）缓冲溶液的释放介质内，于37℃恒温摇床震荡（转速为100 r/min）24 h后，分别取0.5 mL释放介质，测定并计算紫杉醇的释放率，实验重复三次。结果发现，pH 7.4缓冲溶液中紫杉醇平均累积释放率为27.15%，pH 5.4缓冲溶液中紫杉醇平均累积释放率为83.76%。结果表明，利用合成出pH值敏感型双亲性茄尼醇/壳聚糖嵌段共聚物的胶束作为抗癌药物紫杉醇的载体，表现出了pH值敏感性，能使紫杉醇选择性在肿瘤组织内的pH值条件下进行释放，发挥该药的靶向抗肿瘤作用。

Claims (7)

1.一种pH值敏感型双亲性茄尼醇/壳聚糖嵌段共聚物，其特征在于，该嵌段共聚物的结构通式如下：
。
2.根据权利要求1所述的一种pH值敏感型双亲性茄尼醇/壳聚糖嵌段共聚物，其特征在于：所述嵌段共聚物的红外光谱特征峰波数分布为：3300-3500 cm-1，3000-3300 cm-1，2800-3000 cm-1，1650-1680 cm-1，1590-1620 cm-1，1300-1480 cm-1，1050-1200 cm-1。
3.一种pH值敏感型双亲性茄尼醇/壳聚糖嵌段共聚物的合成方法，其特征在于：该嵌段共聚物由低分子量的亲水性壳聚糖和亲油性茄尼醇制备而成；合成步骤包括先选择性的氧化茄尼醇，得到茄尼醛，再通过茄尼醛的醛基与壳聚糖的氨基缩合形成席夫碱，即为pH值敏感型双亲性茄尼醇/壳聚糖嵌段共聚物，具体包括如下步骤：
步骤一，茄尼醇的选择性氧化
取茄尼醇溶解于丙酮，取钨酸钠和十六烷基三甲基溴化铵溶于盐酸溶液，将上述两种溶液混合，于60～80℃滴加过氧化氢，搅拌反应7～9 h；反应结束后，用石油醚萃取反应液，收集石油醚萃取所得上层液体，蒸馏除去石油醚后得黄褐色液；
将所得黄褐色液溶于无水乙醇，取2，4-二硝基苯肼溶于无水乙醇，将两者混合，加入冰醋酸于75～95 ℃下搅拌反应3～5 h；放冷，过滤得沉淀，沉淀用无水乙醇重结晶两次得苯腙；
将苯腙置于反应容器中，依次加入乙腈溶液、二水合氯化铜和水，在65 ～85℃下搅拌回流反应2～4 h，反应结束后，蒸干溶剂；
残余物加入到体积比为1:1的乙酸乙酯和水的混合液中，于室温搅拌反应1～2 h，分取有机层，蒸去溶剂，残余物用五氧化二磷真空干燥11～13 h，得茄尼醛；
步骤二，茄尼醛与壳聚糖的缩合
将壳聚糖、茄尼醛分别溶于无水乙醇，向茄尼醛溶液中缓慢加入上述壳聚糖溶液和冰醋酸，于70～90 ℃反应4～6 h，反应结束后，冷却至室温，静置，抽滤得粗产物，粗产物用无水乙醇重结晶得pH值敏感型双亲性茄尼醇/壳聚糖嵌段共聚物。
4.根据权利要求3所述的一种pH值敏感型双亲性茄尼醇/壳聚糖嵌段共聚物的合成方法，其特征在于：所述壳聚糖的分子量为5000道尔顿。
5.根据权利要求3所述的一种pH值敏感型双亲性茄尼醇/壳聚糖嵌段共聚物的合成方法，其特征在于：步骤一中所述茄尼醇、钨酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、过氧化氢、2，4-二硝基苯肼、冰醋酸、二水合氯化铜的摩尔比为1:0.0048:0.0031:1.75:0.032:0.4375:2。
6.根据权利要求3所述的一种pH值敏感型双亲性茄尼醇/壳聚糖嵌段共聚物的合成方法，其特征在于：步骤一中所述盐酸溶液摩尔浓度为0.1mol/L；所述过氧化氢的质量浓度为30%；所述乙腈溶液的质量浓度为80%。
7.根据权利要求3所述的一种pH值敏感型双亲性茄尼醇/壳聚糖嵌段共聚物的合成方法，其特征在于：步骤二中所述壳聚糖、茄尼醛、冰醋酸的摩尔比为1:0.1:17.5。
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