CN109939241B

CN109939241B - 一种双前药共组装纳米靶向给药系统及其制备方法

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Publication number: CN109939241B
Application number: CN201910239460.2A
Authority: CN
Inventors: 刘艳华; 杨彤; 孙悦; 兰杨; 李莉; 李治芳; 朱溶月
Original assignee: Ningxia Medical University
Current assignee: Ningxia Medical University
Priority date: 2019-03-27
Filing date: 2019-03-27
Publication date: 2022-02-15
Anticipated expiration: 2039-03-27
Also published as: CN109939241A

Abstract

本发明涉及一种用于肿瘤联合化疗的双前药共组装纳米靶向给药系统及其制备方法，该双前药共组装纳米靶向给药系统是由具有CD44受体靶向的透明质酸‑顺铂（HA‑CDDP）前药和具有胶束自组装特性的聚苯乙烯‑二甲双胍（PMet）前药通过静电结合共组装而成。本发明突破了传统的两药采用物理共包载以及采用一种聚合物前药自组装并物理包载另一种药物小分子的共递送模式，可实现联用药物以最佳比例精确、高效共载，肿瘤靶向共递药和胞内酶解同步释放顺铂和二甲双胍，提高两药联用的协同抗肿瘤功效。

Description

一种双前药共组装纳米靶向给药系统及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料及药物制剂新剂型领域，涉及一种用于肿瘤联合化疗的双前药共组装纳米靶向给药系统及其制备方法。

背景技术

肺癌的发病机制很复杂，其死亡率居于恶性肿瘤之首。顺铂(Cisplatin， CDDP)是临床治疗癌症的一线药物，其毒性及耐药性限制了有效治疗剂量的使用，从而进一步限制了药物疗效。因此，探索多效应协同的药物联用策略是 CDDP临床联合治疗肺癌的有效手段。

降糖药二甲双胍(Metformin，MET)可通过激活腺苷酸活化蛋白激酶 (AMPK)/抑制雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信号通路、抑制肿瘤细胞增殖和迁移、促进凋亡进而发挥化疗效应。研究表明，二甲双胍可联合CDDP发挥协同抗肿瘤效应。但是在临床联合化疗中，CDDP和MET均是以药物小分子形式用药，由于它们具有不同的药动学特征，全身给药后会经历不同的药动学行为和分布过程，因此药物很难保持其联用比例蓄积于肿瘤组织并递送至肿瘤细胞，将很难获得理想的联用效果。

纳米给药系统结合药物协同治疗可实现联用药物共携载，并使联用药物保持纳米给药系统的药动学特征，确保其从给药开始到进入肿瘤细胞都能维持联用比例，实现精确联合化疗。两药物理共包载是纳米给药系统最常用的共载药方式，但由于CDDP和MET物理化学性质的差异，直接物理包载在实现联用药物同时高效负载、以及控制两药联用比例存在一定的局限性。

采用物理包载与化学键合相结合的方式实现药物共载是目前聚合物胶束共载药的主要策略。该共载方式是将一种药物键合到聚合物上形成两亲性前药，另一种药物则包载在聚合物-药物形成的前药胶束中。但是，CDDP为脂水难溶性药物，MET为水溶性药物，两药理化性质差异大，采用一种聚合物前药自组装包载另一种药物小分子的共载药方式也不适合CDDP和MET的共载。因此， CDDP和MET两药的共包载及体内共递送为其纳米联合化疗带来了挑战。

发明内容

本发明是针对上述现有技术的缺陷，提供能够实现CDDP和MET精确共载，从而实现药物在体内的靶向共递送，并在胞内酶解同步释放CDDP和MET，最终达到CDDP和MET高效协同抗肿瘤，并降低药物毒性和耐药性的双前药共组装纳米靶向给药系统。

本发明的另一目的是提供上述双前药共组装纳米靶向给药系统。

为实现上述发明目的所采取的技术方案为：

一种双前药共组装纳米靶向给药系统，其特征在于该双前药共组装纳米靶向给药系统是由具有CD44受体靶向的透明质酸-顺铂(HA-CDDP)前药和具有胶束自组装特性的聚苯乙烯-二甲双胍(PMet)前药通过静电结合共组装而成。

所述顺铂占该纳米给药系统总重的2.5％～25％，二甲双胍占该纳米给药系统总重的30％～60％。

所述透明质酸-顺铂前药的分子结构为：

所述聚苯乙烯-聚二甲双胍前药的分子结构为：

上述双前药共组装纳米靶向给药系统的制备方法，其特征在于其工艺步骤包括：

1)合成透明质酸-顺铂前药：首先将顺铂与硝酸银溶于水中，在避光、磁力搅拌条件下反应，后离心分离、过滤得到顺铂中间体，然后加入透明质酸水溶液继续反应，所得反应液经透析、冷冻干燥即得透明质酸-顺铂冻干粉末；

2)合成聚苯乙烯-聚二甲双胍前药：将二甲双胍与聚苯乙烯氯、N,N-二异丙基乙胺中共溶于二甲基亚砜中，在80～160℃油浴条件下搅拌反应，之后将反应液透析、冷冻干燥即得聚苯乙烯-聚二甲双胍前药粉末；

3)双前药纳米靶向给药系统的制备：将上述过程2)所述的聚苯乙烯-聚二甲双胍前药通过薄膜分散法或透析法制备成聚苯乙烯-聚二甲双胍前药胶束，然后将其与透明质酸-顺铂前药在水性介质中静电复合，形成双前药共组装纳米靶向给药系统。

过程1)中，所述顺铂与硝酸银的质量比为1:0.2～5，顺铂中间体与透明质酸的质量比为1:5～20，其中透明质酸的分子量为1×10³～1×10⁵Da，透明质酸- 顺铂前药中顺铂的接枝含量为3％～30％。

过程2)中，所述聚苯乙烯氯、二甲双胍和N,N-二异丙基乙胺的质量比为1： 2～30。

所述聚苯乙烯氯的制备过程为：将4-苯乙烯氯、4-氰基-4-[(十二烷基硫烷基硫羰基)硫烷基]戊酸和偶氮二异丁腈置于装有少量无水四氢呋喃的反应瓶中，将反应瓶在液氮中反复冻融-抽真空-通氮气1-6次后，将反应液于70～120℃油浴、氮气保护下磁力搅拌反应8～40h，氮气吹干反应溶剂，加入石油醚纯化沉淀反应液1～5次，即得。

所述4-苯乙烯氯、4-氰基-4-[(十二烷基硫烷基硫羰基)硫烷基]戊酸和偶氮二异丁腈的质量比为1：0.005～0.05:0.0005～0.01。

所述的聚苯乙烯-聚二甲双胍中苯乙烯氯的转化率为50～90％，聚合度为 20～80个二甲双胍分子，二甲双胍的含量为25～65％。

过程2)中，所述反应液透析是指先将反应液用10～200mmol/L盐酸溶液透析1～5天，再用蒸馏水透析1～5天。

过程3)中，采用薄膜分散法制备聚苯乙烯-聚二聚甲双胍前药胶束，并静电复合透明质酸-顺铂前药，制备双前药共组装纳米靶向给药系统的步骤如下：

1)将聚苯乙烯-聚二甲双胍前药溶于有机溶剂，之后经氮气吹干、真空干燥除去残余有机溶剂，形成聚合物薄膜，加入pH 7.2～7.5、浓度为10～100mmol/L 的4-羟乙基哌嗪乙磺酸(Hepes)缓冲溶液，使聚合物薄膜完全溶解并均匀分散，即得聚苯乙烯-聚二甲双胍前药胶束溶液；

2)将透明质酸-顺铂前药溶于水中，加入步骤1)所得的聚苯乙烯-聚二甲双胍前药胶束溶液，用枪头轻轻吹打均匀，静置5～50min，即得双前药共组装纳米靶向给药系统。

过程3)中，采用透析法制备聚苯乙烯-聚二甲双胍前药聚合物胶束，并静电复合透明质酸-顺铂聚合物前药，制备双前药共组装纳米靶向给药系统的步骤如下：

1)将聚苯乙烯-聚二甲双胍前药溶于有机溶剂中，置于截留分子量为 1000～7000Da的透析袋内，浸入pH7.2～7.5、浓度为10～100mmol/L的Hepes缓冲溶液中透析6～36h，除去有机溶剂，收集透析袋内溶液，即得聚苯乙烯-聚二甲双胍前药胶束溶液；

所述有机溶剂为甲醇、乙醇、二氯甲烷、二甲基亚砜、四氢呋喃和乙腈中的一种或多种。

所述聚苯乙烯-聚二甲双胍前药与透明质酸-顺铂前药按1:0.1～5的质量比复合。

本发明将顺铂和二甲双胍合成具有CD44受体靶向的透明质酸-顺铂 (HA-CDDP)前药和具有胶束自组装特性的聚苯乙烯-二甲双胍(PMet)前药，然后利用静电结合方式将两种不同电荷性质的前药分子共组装成纳米靶向给药系统，从而实现了CDDP和MET的共载。本发明突破了传统的两药采用物理共包载以及采用一种聚合物前药自组装并物理包载另一种药物小分子的共递送模式，可实现联用药物以最佳比例精确、高效共载，肿瘤靶向共递药和胞内酶解同步释放顺铂和二甲双胍，提高两药联用的协同抗肿瘤功效。

附图说明

图1为本发明中PMet前药聚合物的¹H NMR图谱；

图2为本发明中HA-CDDP前药聚合物的¹H NMR图谱；

图3为本发明中HA-CDDP/PMet双前药共组装纳米靶向给药系统的PMet自组装及HA-CDDP静电复合共组装示意图；

图4为本发明实施例5的不同质量比(w/w)的HA-CDDP前药和PMet前药胶束静电复合的HA-CDDP/PMet双前药共组装纳米靶向给药系统的平均粒径和Zeta电位图；

图5为本发明实施例5的HA-CDDP/PMet双前药共组装纳米靶向给药系统的透射电镜图；

图6为本发明实施例5的HA-CDDP/PMet双前药共组装纳米靶向给药系统的体外抗肿瘤活性图。

具体实施方式

下面用实例予以说明本发明，应该理解的是，实例是用于说明本发明而不是对本发明的限制。本发明的范围与核心内容依据权利要求书加以确定。

实施例1

1、透明质酸-顺铂(HA-CDDP)聚合物前药的合成

将30mg顺铂和33mg硝酸银溶于5mL蒸馏水中，避光、50℃水浴磁力搅拌3h后，室温磁力搅拌反应24h，所得反应液于1000rpm离心5min，过滤除去氯化银，即得顺铂中间体；

将200mg透明质酸溶于4mL蒸馏水后加入到上述所得顺铂中间体溶液中，避光、室温磁力搅拌反应24h，所得反应液于蒸馏水中透析3天，经冷冻干燥即得粉末状的HA-CDDP聚合物前药。其¹H NMR图谱如图1所示。

2、聚苯乙烯-二甲双胍(PMet)前药的合成

将1.5g 4-苯乙烯氯、10mg 4-氰基-4-[(十二烷基硫烷基硫羰基)硫烷基]戊酸和1mg偶氮二异丁腈加入干燥的反应茄瓶，溶于2mL无水四氢呋喃中。反应瓶于液氮中反复冻融抽真空-通氮气3次后，反应液于氮气保护下，90℃油浴磁力搅拌24h。氮气吹干反应溶剂，加入石油醚纯化反应液3次，即得聚苯乙烯氯。

将150mg聚苯乙烯氯、1.626g二甲双胍和2.5mLN,N-二异丙基乙胺溶于4.8 mL二甲基亚砜，130℃油浴磁力搅拌3天。反应液用50mmol/L的盐酸溶液透析 3天，再用蒸馏水透析2天，冻干即得PMet前药粉末。其1H NMR图谱如图2 所示。

3、双前药纳米靶向给药系统的制备

10mgPMet前药溶于1mL甲醇中，制成浓度为10mg/mL的PMet的甲醇溶液，有机溶剂经氮气吹干，并真空干燥除去残余有机溶剂，形成聚合物薄膜，加入pH 7.2、10mmol/LHepes缓冲溶液10mL，使其完全溶解并均匀分散，制得浓度为1mg/mL的PMet前药胶束溶液。

将HA-CDDP前药溶于水，制成浓度为1mg/mL的HA-CDDP水溶液，加入上述PMet前药胶束溶液中，用枪头轻轻吹打均匀，静置20min，即得平均粒径为80～260nm的HA-CDDP/PMet双前药共组装纳米靶向给药系统。图3展示的是双前药共组装纳米靶向给药系统的合成过程，即阳离子PMet前药在水中自组装形成前药胶束溶液，进一步与阴离子HA-CDDP前药在水中经静电复合，最终形成双前药共组装纳米靶向给药系统。

实施例2

1、透明质酸-顺铂(HA-CDDP)聚合物前药的合成

将40mg顺铂和50mg硝酸银溶于8mL蒸馏水中，避光、70℃水浴磁力搅拌 6h后，室温磁力搅拌反应20h，所得反应液于1000rpm离心10min，过滤除去氯化银，即得顺铂中间体；

将400mg透明质酸溶于10mL蒸馏水后加入到上述所得顺铂中间体溶液中，避光、室温磁力搅拌反应48h；所得反应液于蒸馏水中透析5天，经冷冻干燥即得粉末状的HA-CDDP聚合物前药。其¹H NMR图谱如图1所示。

2、聚苯乙烯-二甲双胍(PMet)前药的合成

将1g 4-苯乙烯氯、15mg 4-氰基-4-[(十二烷基硫烷基硫羰基)硫烷基]戊酸和2mg偶氮二异丁腈加入干燥的反应茄瓶，溶于6mL无水四氢呋喃中。反应瓶于液氮中反复冻融抽真空-通氮气5次后，反应液于氮气保护下，70℃油浴磁力搅拌48h。氮气吹干反应溶剂，加入石油醚纯化反应液5次，即得聚苯乙烯氯。

将100mg聚苯乙烯氯、2.5g二甲双胍和2.5mLN,N-二异丙基乙胺溶于8mL 二甲基亚砜，150℃油浴磁力搅拌3天。反应液用200mmol/L的盐酸溶液透析 5天，再用蒸馏水透析3天，冻干即得PMet前药粉末。其1H NMR图谱如图2 所示。

3、双前药纳米靶向给药系统的制备

10mg PMet前药溶于二甲基亚砜，置于截留分子量为3500Da的透析袋内，浸入蒸馏水中，透析24h除去有机溶剂和游离药物，收集透析袋内溶液，制得浓度为1mg/mL的PMet前药胶束溶液。

将HA-CDDP前药溶于水，制成浓度为1mg/mL的HA-CDDP水溶液，加入上述PMet前药胶束溶液中，用枪头轻轻吹打均匀，静置40min，即得平均粒径为60～230nm的HA-CDDP/PMet双前药共组装纳米靶向给药系统。图3展示的是双前药共组装纳米靶向给药系统的合成过程，即阳离子PMet前药在水中自组装形成前药胶束溶液，进一步与阴离子HA-CDDP前药在水中经静电复合，最终形成双前药共组装纳米靶向给药系统。

上述实施例中，合成的HA-CDDP前药的分子结构为：

其中透明质酸的分子量为1×10³～1×10⁵Da，根据透明质酸和顺铂的不同投料量，采用电感耦合等离子体原子发射光谱测定了HA-CDDP前药中顺铂的含量为3％～30％。

合成的PMet前药的分子结构为：

根据图1所示的PMet前药的¹H NMR核磁图谱，计算得出不同苯乙烯氯和二甲双胍投料量合成的PMet前药中苯乙烯氯的转化率为50～90％，聚合度为 20～80个二甲双胍分子，PMet前药中二甲双胍的含量为25～65％。

图4展示的是按照不同HA-CDDP和PMet质量比(w/w)复合的 HA-CDDP/PMet双前药共组装纳米靶向给药系统的平均粒径和Zeta电位图，其中HA-CDDP和PMet按质量比1:1.5复合所得的HA-CDDP/PMet纳米给药系统的平均粒径较小，Zeta电位最佳。

通过透射电镜测定HA-CDDP/PMet纳米给药系统的表观形态，结果如图5 所示，该纳米给药系统呈现圆整、均匀的球形粒子。

本发明还进行了双前药纳米靶向给药系统的体外抗肿瘤活性考察：

Lewis肺癌细胞按3×10³细胞/孔加入96孔板，孵育24h后，加入CDDP 溶液、MET溶液、CDDP和MET混合液、HA-CDDP前药、HA/PMet胶束及 HA-CDDP/PMet共组装纳米靶向给药系统孵育72h后，加入20μL、5mg/mL的四甲基偶氮唑蓝继续孵育4h，加入二甲基亚砜显色并用酶标仪测定吸光度值。结果如图6 所示，MET和CDDP混合溶液的抗肿瘤活性比两药单用强，表明两药联用具有联合抑制肿瘤增殖效应。HA-CDDP/PMet共组装纳米靶向给药系统对肿瘤细胞增殖的抑制作用最强，表明HA-CDDP/PMet双前药共组装纳米靶向给药系统可携载CDDP和MET，共同递送两药并通过CD44受体介导的内吞进入Lewis肺癌细胞，联合抑制肿瘤细胞增殖。

Claims

1.一种双前药共组装纳米靶向给药系统，其特征在于该双前药共组装纳米靶向给药系统是由具有CD44受体靶向的透明质酸-顺铂(HA-CDDP)前药和具有胶束自组装特性的聚苯乙烯-二甲双胍(PMet)前药通过静电结合共组装而成，其中所述聚苯乙烯-聚二甲双胍前药的分子结构为：

2.按照权利要求1所述的双前药共组装纳米靶向给药系统，其特征在于所述顺铂占该纳米给药系统总重的2.5％～25％，二甲双胍占该纳米给药系统总重的30％～60％。

3.按照权利要求1所述的双前药共组装纳米靶向给药系统，其特征在于所述透明质酸-顺铂前药的分子结构为：

4.一种如权利要求1至3任意一项所述的双前药共组装纳米靶向给药系统的制备方法，其特征在于其工艺步骤包括：

2)合成聚苯乙烯-聚二甲双胍前药：将二甲双胍与聚苯乙烯氯、N,N-二异丙基乙胺共溶于二甲基亚砜中，在80～160℃油浴条件下搅拌反应，之后将反应液透析、冷冻干燥即得聚苯乙烯-聚二甲双胍前药粉末；

5.按照权利要求4所述的双前药共组装纳米靶向给药系统的制备方法，其特征在于过程1)中，所述顺铂与硝酸银的质量比为1:0.2～5，顺铂中间体与透明质酸的质量比为1:5～20。

6.按照权利要求4所述的双前药共组装纳米靶向给药系统的制备方法，其特征在于过程2)中，所述聚苯乙烯氯与二甲双胍的质量比为1：2～30。

7.按照权利要求4所述的双前药共组装纳米靶向给药系统的制备方法，其特征在于所述聚苯乙烯氯的制备过程为：将4-苯乙烯氯、4-氰基-4-[(十二烷基硫烷基硫羰基)硫烷基]戊酸和偶氮二异丁腈置于装有少量无水四氢呋喃的反应瓶中，将反应瓶在液氮中反复冻融-抽真空-通氮气1-6次后，将反应液于70～120℃油浴、氮气保护下磁力搅拌反应8～40h，氮气吹干反应溶剂，加入石油醚纯化沉淀反应液1～5次，即得。

8.按照权利要求7所述的双前药共组装纳米靶向给药系统的制备方法，其特征在于所述4-苯乙烯氯、4-氰基-4-[(十二烷基硫烷基硫羰基)硫烷基]戊酸和偶氮二异丁腈的质量比为1：0.005～0.05:0.0005～0.01。

9.按照权利要求4所述的双前药共组装纳米靶向给药系统的制备方法，其特征在于过程2)中，所述反应液透析是指先将反应液用10～200mmol/L盐酸溶液透析1～5天，再用蒸馏水透析1～5天。

10.按照权利要求4所述的双前药共组装纳米靶向给药系统的制备方法，其特征在于过程3)中，采用薄膜分散法制备聚苯乙烯-聚二聚甲双胍前药胶束，并静电复合透明质酸-顺铂前药，制备双前药共组装纳米靶向给药系统的步骤如下：

1)将聚苯乙烯-聚二甲双胍前药溶于有机溶剂，之后经氮气吹干、真空干燥除去残余有机溶剂，形成聚合物薄膜，加入pH7.2～7.5、浓度为10～100mmol/L的4-羟乙基哌嗪乙磺酸缓冲溶液，使聚合物薄膜完全溶解并均匀分散，即得聚苯乙烯-聚二甲双胍前药胶束溶液；

11.按照权利要求4所述的双前药共组装纳米靶向给药系统的制备方法，其特征在于过程3)中，采用透析法制备聚苯乙烯-聚二甲双胍前药聚合物胶束，并静电复合透明质酸-顺铂聚合物前药，制备双前药共组装纳米靶向给药系统的步骤如下：

1)将聚苯乙烯-聚二甲双胍前药溶于有机溶剂中，置于截留分子量为1000～7000Da的透析袋内，浸入pH7.2～7.5、浓度为10～100mmol/L的Hepes缓冲溶液中透析6～36h，除去有机溶剂，收集透析袋内溶液，即得聚苯乙烯-聚二甲双胍前药胶束溶液；

12.按照权利要求10或11所述的双前药共组装纳米靶向给药系统的制备方法，其特征在于所述有机溶剂为甲醇、乙醇、二氯甲烷、二甲基亚砜、四氢呋喃和乙腈中的一种或多种。

13.按照权利要求4所述的所述的双前药共组装纳米靶向给药系统的制备方法，其特征在于过程3)中，所述聚苯乙烯-聚二甲双胍前药与透明质酸-顺铂前药按1:0.1～5的质量比复合。