CN107286349B - 聚乙二醇-聚己内酯二嵌段共聚物及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚乙二醇‑聚己内酯二嵌段共聚物及其制备方法和应用。其带有缩醛键和邻硝基苯甲基为连接桥的聚乙二醇一聚己内酯(Poly(ethylene glyco1)‑Polycaprolactone,PEG‑PCL)二嵌段共聚物，用GPC对其进行表征，其具有PH/UV双敏感特性。

Description

聚乙二醇-聚己内酯二嵌段共聚物及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种高分子化学合成领域，具体是指带有缩醛键和邻硝基苯甲基为连接桥的聚乙二醇-聚己内酯二嵌段共聚物及其制备方法和应用。

背景技术

药物靶向性主要有主动靶向与被动靶向两种方式：被动靶向是根据纳米药物具有较大尺寸特点，在肿瘤组织内会产生增强渗透与滞留效应(EPR effect)，即正常组织中的微血管内皮间隙致密、结构完整，大分子和脂质颗粒不易透过血管壁，而实体瘤组织中血管丰富、血管壁间隙较宽、结构完整性差，淋巴回流缺失，造成大分子类物质和脂质颗粒具有选择性高通透性和滞留性，促进大分子类物质在肿瘤组织的选择性分布，可以增加药效并减少系统副作用。而主动靶向则是通过化学修饰的方法，偶联一些具有主动靶向肿瘤组织的物质，如叶酸、RGD、抗体等，根据生物体内某些部位或某些病变区的特殊生物化学环境，或生物的抗原抗体反应机制而实现药物的主动靶向功能。

药物的可控释放是药物运输系统的另一个核心，目前报道的控制释放条件有很多，例如温度敏感，紫外光敏感，酸碱敏感等，均能在一定适当的条件下进行控制释放。肿瘤本身具有弱酸性pH，而人体正常细胞则高于该值，这便启发人们通过引进一些弱酸条件下可分解的官能团来构建聚合物载体，实现药物的快速输送、释放到细胞内甚至特定的细胞器,从而大量地增加药物作用部位如细胞质和细胞核中的浓度，从而减少肿瘤化学治疗中对正常细胞的毒副作用。此外，光(紫外)控制释放由于其操作方便、易于控制、干净等特点，近些年也被广泛地用于药物输送系统的设计中。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种聚乙二醇-聚己内酯二嵌段共聚物。

本发明的第二个目的是提供一种聚乙二醇-聚己内酯二嵌段共聚物的合成方法。

本发明的第三个目的是提供一种聚乙二醇-聚己内酯二嵌段共聚物的应用方法。

为实现本发明的第一个目的，本发明的技术方案是该共聚物带有缩醛键和邻硝基苯甲基为连接桥，其化学式为

式中n为(15-400)，m为(15-400)。

实现本发明的第二个发明目的，其技术方案是包括有以下步骤：

(1)、pH敏感嵌段的合成

1).取分子量为5000的聚乙二醇单甲醚，对甲苯磺酸，加入反应容器中，加入甲苯，共沸除水；

2).甲苯共沸结束后，在氮气保护移至室温水中，反应容器中加入CH₂Cl₂作为溶剂，在冰水浴中进行搅拌；

3).用分压漏斗缓慢滴加氯乙基乙烯基醚，滴加完毕后继续搅拌反应30min,用少量饱和碳酸氢钠溶液进行淬灭；

4).用水进行萃取，将对甲苯磺酸盐除去，得到有机相，旋转蒸发至只含少量CH₂Cl₂，将产物滴加至冰乙醚中进行沉淀，抽滤，得到滤饼；

5).加入经上述反应所得的甲氧基聚乙二醇氯和NaN₃于反应容器中，加入二甲基甲酰胺作为反应试剂，氮气保护，在60℃条件下反应24小时；

6).油泵旋转蒸发除去二甲基甲酰胺,固体重新溶于CH₂Cl₂中，加入少量水，将过量的盐溶解,CH₂Cl₂萃取三次，得到有机层,将产物滴加至冰乙醚中进行沉淀，抽滤，得到滤饼，放入真空箱中干燥，得到

(2)、UV敏感嵌段的合成

1).取1-亚硝基-4-羟基苯甲醛溶于甲醇溶液中,在冰水中进行搅拌；

2).缓慢分批量地加入NaBH₄进行反应；

3).加入HCl溶液，将pH调至酸性，旋转蒸发，将甲醇和水蒸干，直接进行下一步反应；

4).往容器中加入二甲基甲酰胺使反应物溶解，加入3-溴丙炔，K₂CO₃作为催化剂，搅拌，加热条件下进行反应；

5).反应结束后，油泵旋转蒸发除去二甲基甲酰胺,固体重新溶于CH₂Cl₂中，加入少量水，将过量的盐溶解，CH₂Cl₂萃取，得到有机层，过柱分离，得到褐色固体粉末，该褐色固体粉末分子式为

6).分别将经充分干燥后的上述褐色固体粉末,ε-己内酯,辛酸亚锡和精制过的甲苯置于容器中，在氮气的保护下磁力搅拌，回流24h；

7).反应完毕后产物在乙醚中沉淀，过滤，得到浅褐色滤饼，干燥，得到

(3)、点击反应偶联二嵌段

1).将步骤(1)合成的

步骤(2)合成的

以及五甲基二乙烯基三胺,溶于四氢呋喃和二甲基甲酰胺的混合溶液中，经过三次冷冻解冻泵循环；

2).氮气保护氛围内，加入CuBr,在室温下反应24小时；

3).用Na₂CO₃水溶液淬灭，混合液用CH₂Cl₂稀释，用无水MgSO₄干燥，过滤，旋转蒸发；

4).产物用乙醚沉淀，过滤，得到浅褐色滤饼，干燥，得到聚乙二醇-聚己内酯二嵌段共聚物，该共聚物带有缩醛键和邻硝基苯甲基为连接桥，其化学式为

式中n为(数15-400)，m为(15-400)。

实现本发明的第三个发明目的，其技术方案是将聚乙二醇-聚己内酯二嵌段共聚物在水中进行自组装，得到粒径为90-200nm的实心球状的囊泡结构的纳米胶束药物载体。

本发明具有以下优点：

合成以缩醛及邻硝基苯甲基为连接桥的两亲性嵌段共聚mPEG-b-PCL，制备纳米胶束药物载体系统，其具有pH/UV双重控制释放协同效果。可用于药物的可控制释放，实现药物的快速输送、释放到细胞内甚至特定的细胞器,从而大量地增加药物作用部位如细胞质和细胞核中的浓度，减少肿瘤化学治疗中对正常细胞的毒副作用。

附图说明

图1本发明实施例的UV/pH降解GPC实例图；

图2本发明的实施例自组装所得的囊泡结构的纳米胶束示意图；

图3本发明的实施例组装的纳米胶束动态光散射(DLS)图；

图4本发明的实施例组装的纳米胶束SEM图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合对本发明作进一步地详细描述。

实施例

(1)pH敏感嵌段的合成

其合成路线如下：

制备方法：称取分子量为5000的mPEG 0.5g,对甲苯磺酸7.5mg(mPEG质量的1.5％左右)，加入三颈烧瓶中，加入甲苯，共沸除水4h；甲苯共沸结束后，移至室温水中，注意此过程中需要进行氮气保护，以防冷却过程中有水汽的凝结。三颈烧瓶中加入精制的CH₂Cl₂作为溶剂，在冰水浴中进行搅拌。用分压漏斗，缓慢滴加氯乙基乙烯基醚，滴加完毕后继续搅拌反应30min,用3mL饱和碳酸氢钠溶液进行淬灭。用水进行萃取，将对甲苯磺酸盐除去，得到有机相。旋转蒸发至只含少量CH₂Cl_2，将产物滴加至冰乙醚中进行沉淀，抽滤，得到滤饼。放入真空箱中干燥，温度在30-40℃，得到白色固体粉末。加入经上述反应所得的mPEG-Cl和NaN₃，于三颈烧瓶中，加入DMF作为反应试剂，氮气保护，在60℃条件下反应24小时。油泵旋转蒸发除去DMF,固体重新溶于CH₂Cl₂中，加入少量水，将过量的盐溶解。CH₂Cl₂萃取三次，得到有机层。将产物滴加至冰乙醚中进行沉淀，抽滤，得到滤饼。放入真空箱中干燥。

(2)UV敏感嵌段的合成

合成路线如下：

制备方法：取1-亚硝基-4-羟基苯甲醛溶于甲醇(MeOH)溶液中,在冰水中进行搅拌.缓慢，分批量地加入NaBH₄，反应较为剧烈，应控制每份加入的量，可看到大量气泡产生，淡绿变为淡黄色。加入HCl溶液，将pH调至酸性。旋转蒸发，将甲醇和水蒸干，无机盐可暂不进行处理，直接进行下一步反应。往烧瓶中加入DMF使反应物溶解，加入3-溴丙炔，K₂CO₃作为催化剂，搅拌，60℃条件下进行反应。反应结束后，油泵旋转蒸发除去DMF,固体重新溶于CH₂Cl₂中，加入少量水，将过量的盐溶解。CH₂Cl₂萃取三次，得到有机层。过柱分离，得到褐色固体粉末。分别将0.25g经充分干燥后的产物(1.2mmol),4g ε-己内酯(35mmol),54mg辛酸亚锡和25ml精制过的甲苯置于100ml圆底烧瓶中，在氮气的保护下磁力搅拌，于120℃下回流24h。反应完毕后产物在100ml乙醚中沉淀，过滤，得到浅褐色滤饼，干燥。

(3)“点击反应”偶联二嵌段

合成路线如下

制备方法：将PEG-N₃(0.5g,0.1mmol),PCL-，PMDEA(五甲基二乙烯基三胺)57.2mg,溶于25ml1:1的THF和DMF的混合溶液中，经过三次冷冻解冻泵循环。氮气保护氛围内，加入CuBr(15.7mg),在室温下反应24小时。用质量分数为10％Na₂CO₃水溶液淬灭，混合液用CH₂Cl₂稀释，用无水MgSO₄干燥，过滤，旋转蒸发。产物在100ml乙醚中沉淀，过滤，得到浅褐色滤饼，干燥。

(4)UV/pH降解实验

UV降解：取10mg步骤(3)所得产物溶于1.5mLTHF与0.1mL，0.2mol/L，pH＝7.0的PBS溶液，在365nm的紫外光下照射360s，800r/min搅拌速度。

pH降解：取10mg步骤(3)所得产物溶于1mLTHF与1mL,0.2mol/L,pH＝5.6的PBS溶液，800r/min的搅拌速率搅拌1h。

参见图1所示，本实施例所得产物聚乙二醇-聚己内酯二嵌段共聚物数均分子量Mn＝19781，分别经实施例步骤(4)UV、pH降解后，数均分子量分别变为852、924，说明得到了很好地降解结果；

(5)自组装实验

取5mg步骤(3)所得产物溶于1mLTHF中，用移液枪取50uL,在2000r/min的转速下滴入20mL纯水中，滴完后搅拌10min，静止10min。

参见图2-4所示，实施例步骤(5)自组装后得到的胶粒动态光散射和SEM的结果，平均粒径为115nm。图4是胶束在透射电子显微镜图片，测量组装为实心球状的囊泡结构，大小不一，粒径为95nm，与DLS呈现的结果基本一致。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (3)

1.一种聚乙二醇-聚己内酯二嵌段共聚物，其特征在于：该共聚物带有缩醛键和邻硝基苯甲基为连接桥，其化学式为

式中n为15-400，m为15-400。

2.根据权利要求1所述的一种聚乙二醇-聚己内酯二嵌段共聚物的制备方法，其特征在于包括有以下步骤：

(1)pH敏感嵌段的合成

1)取分子量为5000的聚乙二醇单甲醚，对甲苯磺酸，加入反应容器中，加入甲苯，共沸除水；

2)甲苯共沸结束后，在氮气保护下移至室温的水中，反应容器中加入CH₂Cl₂作为溶剂，在冰水浴中进行搅拌；

3)用分压漏斗缓慢滴加氯乙基乙烯基醚，滴加完毕后继续搅拌反应30min,用少量饱和碳酸氢钠溶液进行淬灭；

4)用水进行萃取，将对甲苯磺酸盐除去，得到有机相，旋转蒸发至只含少量CH₂Cl₂，将产物滴加至冰乙醚中进行沉淀，抽滤，得到滤饼；

5)加入经上述反应所得的甲氧基聚乙二醇氯和NaN₃置于反应容器中，加入二甲基甲酰胺作为反应试剂，氮气保护，在60℃条件下反应24小时；

6)油泵旋转蒸发除去二甲基甲酰胺,固体重新溶于CH₂Cl₂中，加入少量水，将过量的盐溶解,CH₂Cl₂萃取三次，得到有机层,将产物滴加至冰乙醚中进行沉淀，抽滤，得到滤饼，放入真空箱中干燥，得到

(2)UV敏感嵌段的合成

1)取1-亚硝基-4-羟基苯甲醛溶于甲醇溶液中,在冰水中进行搅拌；

2)缓慢分批量地加入NaBH₄进行反应；

3)加入HCl溶液，将pH调至酸性，旋转蒸发，将甲醇和水蒸干，直接进行下一步反应；

4)往容器中加入二甲基甲酰胺使反应物溶解，加入3-溴丙炔，K₂CO₃作为催化剂，搅拌，加热条件下进行反应；

5)反应结束后，油泵旋转蒸发除去二甲基甲酰胺,固体重新溶于CH₂Cl₂中，加入少量水，将过量的盐溶解，CH₂Cl₂萃取，得到有机层，过柱分离，得到褐色固体粉末，该褐色固体粉末分子式为

6)分别将经充分干燥后的上述褐色固体粉末,ε-己内酯,辛酸亚锡和精制过的甲苯置于容器中，在氮气的保护下磁力搅拌，回流24h；

7)反应完毕后产物在乙醚中沉淀，过滤，得到浅褐色滤饼，干燥，得到

(3)点击反应偶联二嵌段

1)将步骤(1)合成的

步骤(2)合成的

以及五甲基二乙烯基三胺,溶于四氢呋喃和二甲基甲酰胺的混合溶液中，经过三次冷冻解冻泵循环；

2)氮气保护氛围内，加入CuBr,在室温下反应24小时；

3)用Na₂CO₃水溶液淬灭，混合液用CH₂Cl₂稀释，用无水MgSO₄干燥，过滤，旋转蒸发；

4)产物用乙醚沉淀，过滤，得到浅褐色滤饼，干燥，得到聚乙二醇-聚己内酯二嵌段共聚物，该共聚物带有缩醛键和邻硝基苯甲基为连接桥，其化学式为

式中n为(15-400)，m为(15-400)。

3.一种如权利要求1所述的聚乙二醇-聚己内酯二嵌段共聚物的应用方法，其特征在于：将聚乙二醇-聚己内酯二嵌段共聚物在水中进行自组装，得到粒径为90-200nm的实心球状的囊泡结构的纳米胶束药物载体。

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