CN112961337B

CN112961337B - 甘氨双唑钠聚乙二醇聚天冬氨酸聚合物及其制备方法

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Publication number: CN112961337B
Application number: CN202011503322.XA
Authority: CN
Inventors: 贺秀婷; 孙考祥; 孟庆国; 陈绍毅
Original assignee: Yantai University
Current assignee: Yantai University
Priority date: 2020-12-18
Filing date: 2020-12-18
Publication date: 2022-12-13
Anticipated expiration: 2040-12-18
Also published as: CN112961337A

Abstract

本发明公开了一种甘氨双唑钠聚乙二醇聚天冬氨酸聚合物。本发明的甘氨双唑钠聚乙二醇聚天冬氨酸聚合物是首次合成的新聚合物。甘氨酸双唑钠在DMAP和EDCI的作用下与R‑二醇发生酯化反应得到中间体（Ⅰ），然后（Ⅰ）与（Ⅱ）在DMAP、BOP‑Cl作用下再次进行酯化反应得到所需共聚物。而且，药理试验表明本发明的甘氨双唑钠聚乙二醇聚天冬氨酸聚合物能够增加阿霉素药物的靶向性，通过EPR效应将阿霉素药物聚集于肿瘤细胞，能够作为阿霉素的药物载体靶向肿瘤细胞，因此，本发明的甘氨双唑钠聚乙二醇聚天冬氨酸聚合物能够与阿霉素联用制备抗肿瘤药物阿霉素（DOX）的靶向胶束制剂药物。

Description

甘氨双唑钠聚乙二醇聚天冬氨酸聚合物及其制备方法

技术领域

本发明属医药技术领域，具体涉及一种结构新颖的甘氨双唑钠聚乙二醇聚天冬氨酸聚合物及其制备方法。

背景技术

肿瘤是全球疾病致死的重要元凶之一。据统计，全球新肿瘤患者每10万人中就有173人，在中国每10万人中有110人。在所有的肿瘤中1/3的肿瘤可以治愈，大约70％以上的患者需进行放射治疗或化学药物治疗，大约70％的癌症患者在治疗癌症的过程中需要用放射治疗，约有40％的癌症可以用放疗根治。放射治疗在肿瘤治疗中的作用和地位日益突出，已成为治疗恶性肿瘤的主要手段之一。但由于耐受性的原因，病人不可能无限制的增加照射剂量。肿瘤内的乏氧细胞对射线和药物有明显的抗性，是肿瘤复发转移的根本原因，也是影响治疗效果的重要原因。

阿霉素是一种抗肿瘤抗生素，可抑制RNA和DNA的合成，对RNA的抑制作用最强，抗瘤谱较广，对多种肿瘤均有作用，属周期非特异性药物，对各种生长周期的肿瘤细胞都有杀灭作用。主要适用于急性白血病，对急性淋巴细胞白血病及粒细胞白血病均有效，一般作为第二线药物，即在首选药物耐药时可考虑应用此药。恶性淋巴瘤，可作为交替使用的首选药物。乳腺癌、肉瘤、肺癌、膀胱癌等其他各种癌症都有一定疗效，多与其他抗癌药联合使用。主要的毒性反应有，白细胞和血小板减少，约60％～80％的病人可发生；100％的病人有不同程度的毛发脱落，停药后可以恢复生长；心脏毒性，表现为心律失常，ST-T改变，多出现在停药后的1～6个月，及早应用维生素B6和辅酶Q10可减低其对心脏的毒性；恶心、食欲减退；药物溢出血管外可引起组织溃疡及坏死。甘氨双唑钠(简称CMNa)属于硝基咪唑类化合物,具有亲水性和亲肿瘤细胞的桥式化学结构，公开已知的作用是抑制DNA损伤的修复，从而提高肿瘤乏氧细胞对辐射的敏感性。

但是，阿霉素对肿瘤组织和器官没有靶向性，正常的细胞组织细胞和肿瘤组织细胞都能够吸收，虽然能够有效治疗癌症，但是会对正常组织细胞造成心脏毒性，引起肝脏功能的衰竭，造成机体免疫力下降，并且阿霉素一旦溢出血管甚至会导致局部组织坏死。为了减少阿霉素在治疗癌症的过程中对正常器官和组织的毒副作用，使阿霉素具有肿瘤靶向性和肿瘤细胞穿透性能，研究靶向制剂具有较大的前景和发展。

发明内容

为解决现有技术中的问题，本发明提供了一种甘氨双唑钠聚乙二醇聚天冬氨酸聚合物及其制备方法。

为实现上述发明目的之一，本发明的技术方案如下：

甘氨双唑钠聚乙二醇聚天冬氨酸聚合物，其结构式为：

其中，R代表2～4个碳的非取代直链或支链烷基，

m、n为整数，且m＝70～130，n＝30～60。

本发明的甘氨双唑钠聚乙二醇聚天冬氨酸聚合物能够增加阿霉素药物的靶向性，通过EPR效应将阿霉素药物聚集于肿瘤细胞，并进一步提供一种与临床常用抗肿瘤药物合用治疗食道癌、胃癌、肺癌、乳腺癌、宫颈癌等的药物组合物。

为实现上述发明目的之二，本发明的技术方案如下：

甘氨双唑钠聚乙二醇聚天冬氨酸聚合物的合成路线如下所示：

并且，式(II)中m、n为整数，且m＝70～130，n＝30～60。

R代表2～4个碳的非取代直链或支链烷基。

上述甘氨双唑钠聚乙二醇聚天冬氨酸聚合物的制备方法，包括如下步骤：

甘氨酸双唑钠在DMAP和EDCI的作用下与R-二醇发生酯化反应得到中间体(Ⅰ)，然后(Ⅰ)与(Ⅱ)在DMAP、BOP-Cl作用下再次进行酯化反应得到所需共聚物(Ⅲ)；

其中，式(I)结构如下：

R代表2～4个碳的非取代直链或支链烷基，

式(II)结构如下：

m、n为整数，且m＝70～130，n＝30～60。

优选，合成所述化合物(Ⅰ)所用溶剂为二氯甲烷。

优选，合成所述聚合物(Ⅲ)所用溶剂为NMP。

优选，合成所述化合物(Ⅰ)需避光反应。

本发明的甘氨双唑钠聚乙二醇聚天冬氨酸聚合物与抗肿瘤药物阿霉素(DOX)联用能够有效提高抗肿瘤药物阿霉素(DOX)的对肿瘤细胞的靶向性，尤其是针对A549肿瘤细胞和MCF-7肿瘤细胞。

本发明制备的甘氨双唑钠聚乙二醇聚天冬氨酸聚合物改变了甘氨双唑钠的水溶性，并且制备的甘氨双唑钠聚乙二醇聚天冬氨酸聚合物载药阿霉素能对肿瘤组织具有靶向性，能够增强阿霉素药效。本发明的甘氨双唑钠聚乙二醇聚天冬氨酸聚合物的稳定性提高、具有靶向肿瘤细胞的活性，能够作为肿瘤放疗药物的应用。

有效量的本发明的甘氨双唑钠聚乙二醇聚天冬氨酸聚合物药用载体可用于与临床常用抗肿瘤药物合用治疗食道癌、胃癌、肺癌、宫颈癌、乳腺癌或结肠癌等疾病或病症。

附图说明

图1为游离药物DOX和聚合物载药胶束细胞摄取荧光图谱。

图2为游离药物和聚合物载药胶束细胞摄取率对比图。

具体实施方式

下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。下述实施例中所述试验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。

实施例一

甘氨双唑乙二醇酯的制备

1L单口反应瓶中加入600mL二氯甲烷，加入甘氨双唑钠(4.0g，7.7mmol),反应瓶置于15℃低温恒温反应浴中，搅拌分散均匀；依次加入4-二甲氨基吡啶(DMAP)(0.94g，7.7mmol)，1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐(EDCI)(1.78g，9.29mmol)，搅拌0.5h后加入乙二醇(0.48g，7.7mmol)，15℃下，避光反应6h，TLC(DCM/CH₃OH＝10/1)监测反应完毕。反应液分别用200mL水洗涤两次，200mL饱和食盐水洗涤一次，无水硫酸钠干燥，减压蒸馏得5.3g亮黄色油状物，柱层析得浅黄色油状物即化合物甘氨双唑乙二醇酯(Ⅰ)1.0g。

¹H NMR(400MHz,DMSO-d₆)δ7.9(s,2H,-N＝CH-C-),7.248(s,1H,-COO-CH₂-CH₂-CH₂-OH),4.57(t,4H,J＝6.0Hz,-COO-CH₂-CH₂-N-),4.446(t,4H,J＝5.0Hz,-COO-CH₂-CH₂-N-),4.235(d,2H,J＝10.0Hz,-COO-CH₂-CH₂-CH₂-OH),3.976～3.950(t,2H,J＝10.4Hz,-COO-CH₂-),3.824-3.801(m,2H,-COO-CH₂-CH₂-CH₂-OH),3.67～3.70(m,2H,-COO-CH₂-CH₂-OH),3.381(s,2H,-COO-CH₂-N-),2.46(s,6H,-CH₃).

甘氨双唑钠聚乙二醇聚天冬氨酸聚合物的制备

100mL三口瓶中加入10mL N-甲基吡咯烷酮(NMP)，依次加入PEG₅₀₀₀-PAsp_48.6(291.30mg)、甘氨双唑钠小分子(670mg)、DMAP(121.0mg),加入2-3滴三乙胺(TEA)，置于0℃低温恒温反应浴中搅拌，浅黄色悬浊液，氩气保护，将双(2-氧代-3-恶唑烷基)次磷酰氯(BOP-Cl)(315.16mg)溶于3mLNMP中，缓慢滴加至反应体系中，加毕，将反应瓶转移至50℃油浴锅中反应4天，然后先用DMSO透析，再用去离子水透析后得甘氨双唑乙二醇酯聚乙二醇聚天冬酸聚合物(PEG-PAsp-e-CM)。

实施例二

甘氨双唑丙二醇酯的制备

500mL单口反应瓶中加入300mL二氯甲烷，加入甘氨双唑钠(5.0g,9.63mmol)，反应瓶置于15℃低温恒温反应浴中，搅拌不溶；依次加入DMAP(1.18g,9.63mmol)，EDCI(2.22g,11.56mmol)，搅拌0.5h后加入丙二醇(0.88g,11.56mmol)，15℃下避光反应6h，TLC(DCM/CH3OH＝10/1；v/v；紫外显色)监测反应完毕。反应液分别用100mL水洗涤两次、100mL饱和食盐水洗涤一次，无水硫酸钠干燥，减压蒸馏，蒸除溶剂得7.3g亮黄色油状物。硅胶拌样，柱层析(洗脱剂DCM/CH3OH＝30/1；v/v)得浅黄色油状物甘氨双唑丙二醇酯2.55g。¹H NMR(400MHz,DMSO-d₆)δ7.8(s,2H,-N＝CH-C-),5.71(t,1H,J＝1.2Hz,-COO-CH₂-CH₂-CH₂-OH),4.75(d,2H,J＝5.6Hz,-COO-CH ₂-CH₂-CH₂-OH),4.52(t,4H,J＝11.2Hz,-COO-CH ₂-CH₂-N-),4.34(t,4H,J＝7.2Hz,-COO-CH₂-CH ₂-N-),3.81-3.79(m,2H,-COO-CH₂-CH₂-CH ₂-OH),3.44(d,6H,J＝4.0Hz,-COO-CH₂-),2.39(s,6H,-CH₃),1.06(dd,2H,J＝27.6,6.8Hz,-COO-CH₂-CH ₂-CH₂-OH).

甘氨双唑钠聚乙二醇聚天冬酸聚合物的制备

取100mL三口瓶，加入20mLNMP，依次加入PEG₅₀₀₀-PAsp_48.6(400mg)、甘氨双唑钠小分子(945.5mg)、DMAP(171.04mg)，加入4～5滴TEA，置于0℃低温恒温反应浴中搅拌，浅黄色混悬液，氩气保护，将BOP-Cl(432.77mgl)溶于6mLNMP中，缓慢滴加至反应体系中，加毕，将反应瓶转移至50℃油浴中反应4天。然后先用DMSO透析，再用去离子水透析后得甘氨双唑丙二醇酯聚乙二醇聚天冬酸聚合物(PEG-PAsp-p-CM)。

实施例三

透析法制备甘氨双唑钠聚乙二醇聚天冬氨酸聚合物载阿霉素胶束

首先，称取20mg甘氨双唑钠聚乙二醇聚天冬氨酸聚合物(实施例一、实施例二制备的聚合物)溶解在2mL二甲基亚砜中，同时称取10mg阿霉素溶解在1mL二甲基亚砜中，完全溶解后，用移液枪吸取200μL的阿霉素二甲基亚砜溶液加入到甘氨双唑钠聚乙二醇聚天冬氨酸聚合物二甲基亚砜溶液中，混合搅拌使其充分混合，然后转移到3500Da的透析袋中，避光环境中用纯化水透析10h。最后，以2000rpm离心20分钟，取上清液即得甘氨双唑钠聚乙二醇聚天冬氨酸聚合物载阿霉素胶束(PEG-PAsp-e-CM@DOX、PEG-PAsp-p-CM@DOX)。

实施例四

药理活性试验

下面是本发明部分聚合物的药理学肿瘤细胞摄取试验及数据。

1实验方法：取实施例三中的甘氨双唑钠聚乙二醇聚天冬氨酸聚合物载阿霉素胶束(PEG-PAsp-e-CM@DOX、PEG-PAsp-p-CM@DOX)对A549细胞和MCF-7细胞的摄取实验，同时进行游离阿霉素(DOX)对照试验。

试验(1)

将对数生长期的A549细胞和MCF-7细胞接种于12孔板上(每孔1.5×10⁵个细胞)，分别加入不用浓度的游离阿霉素(DOX)、甘氨双唑钠聚乙二醇聚天冬氨酸聚合物载药阿霉素胶束(PEG-PAsp-e-CM@DOX、PEG-PAsp-p-CM@DOX)，阿霉素的浓度分别为0.1、0.25、0.5、1μg/ml(分别用新鲜的1640培养基和MCF-7细胞专用培养基配置而得),培养4h，去除培养基，经过无菌PBS洗涤后，用4％的多聚甲醛进行固定，再用无菌PBS进行清洗，然后置于倒置荧光显微镜下进行观察、拍照，同时采用流式技术对两种细胞浓度依赖性摄取行为进行定量考察。

如图1、图2所示，相同的培养时间4h，随着浓度从0.1、0.25、0.5、1μg/ml增加，相比阿霉素(DOX)的单独用药，A549细胞和MCF-7细胞均对本发明的甘氨双唑钠聚乙二醇聚天冬氨酸聚合物与阿霉素合用(PEG-PAsp-e-CM@DOX、PEG-PAsp-p-CM@DOX)显示出更强的细胞摄取效率。

试验(2)

取对数生长期的A549细胞和MCF-7细胞接种于12孔板上(每孔1.5×10⁵个细胞)，生长12h以固定细胞，加入含阿霉素浓度为0.5ug/mL的游离DOX、PEG-PAsp-e-CM@DOX、PEG-PAsp-p-CM@DOX，分别培养0.5h、1h、2h、4h后终止摄取，细胞经过洗涤、固定、再洗涤后，置于倒置荧光显微镜下进行观察、拍照，同时采用流式技术对两种细胞时间依赖性摄取行为进行定量考察。

如图1、图2所示，相同的阿霉素浓度为0.5ug/mL，随着培养0.5h、1h、2h、4h的延长，相比阿霉素(DOX)的单独用药，A549细胞和MCF-7细胞均对本发明的甘氨双唑钠聚乙二醇聚天冬氨酸聚合物与阿霉素合用(PEG-PAsp-e-CM@DOX、PEG-PAsp-p-CM@DOX)也显示出更强的细胞摄取效率。

2实验结果：

游离药物DOX和聚合物载阿霉素胶束细胞摄取荧光图谱如图1所示，游离药物和聚合物载药细胞摄取率对比如图2所示。

3实验分析：

试验(1)、(2)表明甘氨双唑钠聚乙二醇聚天冬氨酸聚合物与阿霉素合用具有浓度依赖和时间依赖，同时也说明本发明的甘氨双唑钠聚乙二醇聚天冬氨酸聚合物与阿霉素合用能够促使阿霉素向A549细胞和MCF-7细胞集中，使得阿霉素对A549细胞和MCF-7细胞显示出更强的细胞靶向。并且，随着本发明的甘氨双唑钠聚乙二醇聚天冬氨酸聚合物随着浓度的增大和时间的延长，能够不断的将抗肿瘤药物阿霉素靶向A549细胞和MCF-7细胞(如图1、图2所示)，进而提高细胞摄取效率促进A549细胞和MCF-7细胞摄取阿霉素药物。

药理试验显示本发明的甘氨双唑钠聚乙二醇聚天冬氨酸聚合物与抗肿瘤药物阿霉素(DOX)联用能够有效提高抗肿瘤药物阿霉素(DOX)的对肿瘤细胞的靶向性，尤其是针对A549肿瘤细胞和MCF-7肿瘤细胞。而且，如图1、2所示，本发明的甘氨双唑钠聚乙二醇聚天冬氨酸聚合物与阿霉素合用后比单一的肿瘤药物制剂对于肿瘤细胞有更强的摄取和抑制作用，为进一步的与肿瘤药物合用增强肿瘤药物的疗效提供了支持。

以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造披露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。

Claims

1.一种甘氨双唑钠聚乙二醇聚天冬氨酸聚合物的制备方法，其特征在于包括如下步骤：甘氨酸双唑钠在DMAP和EDCI的作用下与R-二醇发生酯化反应得到化合物(Ⅰ)，然后化合物(Ⅰ)与化合物(Ⅱ)在DMAP、BOP-Cl作用下再次进行酯化反应得到甘氨双唑钠聚乙二醇聚天冬氨酸聚合物；

其中，式(I)结构如下：

R代表2～4个碳的非取代直链或支链烷基，

式(II)结构如下：

m、n为整数，且m＝70～130，n＝30～60；

所述甘氨双唑钠聚乙二醇聚天冬氨酸聚合物的结构如下：

其中，R代表2～4个碳的非取代直链或支链烷基，m、n为整数，且m＝70～130，n＝30～60。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于合成所述化合物(Ⅰ)所用溶剂为二氯甲烷。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于合成所述甘氨双唑钠聚乙二醇聚天冬氨酸聚合物所用溶剂为NMP。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于合成所述化合物(Ⅰ)需避光。