CN118251423A - 二嵌段聚合物 - Google Patents
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Abstract
一种二嵌段聚合物，其包含通过连接体共价键合至第二组分的第一组分；其中所述第一组分是包含至少50mol％L‑古洛糖醛酸残基并且具有聚合度n的低聚物，其中n至少为3；所述第二组分是具有不超过30mol％L‑古洛糖醛酸残基且聚合度为m的聚合物；其中9n≥m≥n/2。
Description
本发明涉及包含二嵌段聚合物的纳米颗粒，所述二嵌段共聚物包含连接到第二聚合物组分的低聚或聚古洛糖醛酸组分，例如低聚或多糖或聚亚烷基乙二醇。本发明还涉及二嵌段聚合物本身以及纳米颗粒用于将金属离子，例如放射性核素，或相关有机活性剂递送至患者的用途。或者，二嵌段聚合物可用于配位金属离子，使得可以从特定环境中去除它们。
发明背景
海藻酸盐是藻类或细菌多糖，因其温和且有用的凝胶特性而广泛用于食品、药品等。大多数海藻酸盐对钙离子等多价阳离子具有高亲和力，这种结合导致水凝胶的形成。这些现象与海藻酸盐中L-古洛糖醛酸(G)序列(嵌段)的存在有关，该序列与D-甘露糖醛酸(M)嵌段和交替(..MG..)嵌段共存。图1显示了海藻酸盐中存在的L-古洛糖醛酸残基的结构，并显示了这些单元与海藻酸盐链的理论分布。
G的含量和分布取决于海藻酸盐来源的有机生物体，并且是甘露糖醛酸C5差向异构酶家族作用的结果。
海藻酸盐本身可以归类为嵌段多糖，三种嵌段类型的长度和分布由于海藻酸盐固有的组成异质性而变化。几十年来，人们对多价阳离子海藻酸盐的胶凝特性与海藻酸盐的结构、序列和链长之间的关系进行了广泛的研究。
本领域熟知如何从母体海藻酸盐中提取并分离出(几乎)纯的G嵌段，一种标准方法是部分水解与稀酸分级沉淀相结合：当海藻酸盐在特定pH值下水解时(M嵌段和MG嵌段是可溶的)，G嵌段会选择性沉淀。相比之下，对分离的M和G嵌段，以及它们加入到精确设计的基于海藻酸盐的嵌段多糖中的特性研究很少。
本发明人现确认纳米颗粒可以由精确设计的基于海藻酸盐的嵌段多糖制备，其中G嵌段以任何方便的方式连接至第二聚合物，例如寡糖或多糖。所需的G嵌段是含有高比例G残基的嵌段，因为正是这些单元与金属离子或活性剂进行配位并允许在溶液中自发形成纳米颗粒。
发明概要
从一个方面来看，本发明提供了一种二嵌段聚合物，其包含通过连接体共价键合至第二组分的第一组分；
其中所述第一组分是包含至少50mol％L-古洛糖醛酸残基并且具有聚合度n的低聚物，其中n至少为3；
所述第二组分是具有不超过30mol％L-古洛糖醛酸残基且聚合度为m的聚合物；
其中9n＝>m>＝n/2，例如9n＝>m＝>n。
为避免产生任何疑问，如果n/2不是整数，则n/2的值将向上取最接近的整数。
从另一个方面来看，本发明提供了一种二嵌段聚合物，其包含通过连接体共价键合至第二组分的第一组分；
其中所述第一组分是包含至少50mol％L-古洛糖醛酸残基并且具有聚合度n的低聚物，其中n至少为3；
所述第二组分是具有不超过30mol％L-古洛糖醛酸残基且聚合度为m的寡糖或多糖；
其中9n＝>m＝>n/2，并且其中如果n为20或更小，则m为20或更大。
从另一个方面来看，本发明提供了一种二嵌段聚合物，其包含通过连接基共价键合至第二组分的第一组分；
其中所述第一组分是包含至少50mol％L-古洛糖醛酸残基的低聚物；
所述第二组分是具有不超过30mol％L-古洛糖醛酸残基的第二聚合物；
其中所述二嵌段聚合物在包含金属离子浓度为至少0.1mM金属离子的水溶液中自发形成纳米颗粒。
从另一个方面来看，本发明提供了一种纳米颗粒，其包含如上文所定义的二嵌段聚合物和阳离子，例如金属2+或3+离子或H+或带电荷的有机化合物。
从另一个方面来看，本发明提供了包含如上文所定义的二嵌段聚合物的核壳纳米颗粒，所述第一组分形成所述纳米颗粒的核并且所述第二组分形成所述纳米颗粒的壳，
其中阳离子，例如金属离子和/或带电荷的有机化合物，以离子方式结合在纳米颗粒的核心内。
从另一个方面来看，本发明提供了一种制备纳米颗粒的方法，包括：
(I)例如通过在酸或碱存在下水解海藻酸盐以形成古洛糖醛酸低聚物来获得古洛糖醛酸低聚物；
(II)使所述古洛糖醛酸低聚物与带有适于与所述古洛糖酸低聚物反应的连接基团的第二聚合物反应以形成二嵌段聚合物。
或
(I)例如通过在酸或碱存在下水解藻酸盐以形成古洛糖醛酸低聚物以形成古洛糖醛酸低聚物；
(II)使所述古洛糖醛酸低聚物与带有适于与所述古洛糖酸低聚物和第二聚合物反应的连接基团反应；
(III)使所述具有连接基团的古洛糖醛酸低聚物与第二聚合物反应以形成二嵌段聚合物；
或
(I)例如通过在酸或碱存在下水解海藻酸盐以形成古洛糖醛酸低聚物并用官能团活化所述低聚物来获得古洛糖醛酸低聚物；
(II)使所述古洛糖醛酸低聚物与第二聚合物反应以形成二嵌段聚合物，所述第二聚合物带有适于与古洛糖醛酸低聚物反应的官能团；
随后：
使所述二嵌段聚合物与诸如金属离子、质子或带电荷的有机分子的阳离子接触以形成纳米颗粒。
优选的是，在此方法中形成的二嵌段聚合物是如本文先前所定义的二嵌段聚合物。
特别优选的是，二嵌段聚合物和离子之间的接触是通过透析或内部胶凝来实现的，例如通过从合适的盐或离子络合物中释放胶凝离子来引起的pH的缓慢调节。
从另一个方面来看，本发明提供了如上文所定义的纳米颗粒将金属离子或带电荷的有机化合物递送至患者的用途。
发明的详细说明
本发明涉及二嵌段聚合物及其形成纳米颗粒的能力，所述纳米颗粒配位阳离子例如金属离子或质子或带电荷的有机化合物，例如药物化合物，以允许递送阳离子，例如金属离子或带电荷的有机化合物给患者。
令人惊讶的是，通过在末端将第二聚合物，例如右旋糖苷，连接到G-海藻酸盐(＝低聚古洛糖酸盐＝G嵌段)，当阳离子，例如钙离子，与二嵌段聚合物接触时，可以形成轮廓分明、高度稳定的纳米颗粒。
相反，海藻酸盐本身(即没有本发明所需的G嵌段浓度)倾向于在金属离子水溶液存在下形成水凝胶，并且G嵌段单独形成沉淀。
虽然本发明的主要目的是配位金属离子的纳米颗粒，但也可以配位质子。
在该实施方案中，另一种链-链相互作用发挥作用。低pH会导致羧酸盐质子化(-COO-+H+＝-COOH)。海藻酸盐的pKa约为3。远低于该值时，海藻酸盐不再配位金属，而是沉淀或形成所谓的“酸性凝胶”。G嵌段通常会沉淀(通过这种方式可以分离它们)。因此，本发明的二嵌段能够在低pH下，例如在pH＝3或更小下形成纳米颗粒。这种形成是可逆的：当pH>pKa时，纳米颗粒重新溶解。
L-古洛糖醛酸低聚物的第一嵌段(或第一组分)和为聚合物例如寡糖或多糖或聚亚烷基二醇的第二嵌段(或第二组分)的组合在本发明中是必需的。理想地，第二聚合物是水溶性的。本文使用术语“水溶性”来定义在20℃下在水中的溶解度至少为10g/L的材料。
第二聚合物应连接至L-古洛糖醛酸低聚物末端，即通过L-古洛糖醛酸低聚物末端的官能团。还优选第二聚合物通过末端位置连接至L-古洛糖醛酸嵌段。因此，二嵌段可以被认为是“线性的”，即两个嵌段通过每个各自嵌段上的末端位置连接。
古洛糖醛酸低聚物
本发明需要使用古洛糖醛酸低聚物(G低聚物)作为二嵌段聚合物中的第一组分。这些低聚物很容易从海藻酸盐中获得。天然海藻酸盐链不含有足够浓度的G残基，因此天然海藻酸盐应进行水解，例如在酸或碱中，以生成古洛糖醛酸低聚物，其中古洛糖醛酸残基含量较高。相关古洛糖醛酸低聚物是L-古洛糖醛酸低聚物。
制备古洛糖醛酸低聚物的海藻酸盐优选是具有高古洛糖醛酸含量的海藻酸盐。这种海藻酸盐是已知的。不同的天然海藻酸盐可用于产生不同聚合度的古洛糖醛酸低聚物是可能的。
使用酸水解优选为降解天然海藻酸盐链的方法，例如使用强酸，如硫酸或硝酸。水解过程可以简单地通过将天然海藻酸盐暴露于酸或碱来实现。方便地，这可以在室温下进行，但也可以使用升高的温度。搅拌反应混合物可确保分馏有效进行。
本发明中使用的古洛糖醛酸低聚物可具有3至100、例如5至80、尤其是10至50范围内的聚合度。进一步优选的范围是10至40。在实践中，从海藻酸盐中获得非常长的G嵌段具有挑战性，因此优选使用DP为32至50的较短嵌段。
聚合度可以通过NMR测定，其代表低聚物内所有单体残基的数量。如下所述，并非所有这些单体残基都是古洛糖醛酸残基，但其中至少50％必定是古洛糖醛酸残基。
聚合度可以通过水解步骤的长度和进行水解的天然海藻酸盐的性质来控制。较长的水解反应导致较低的聚合度，反之亦然。为避免产生任何疑问，DP＝聚合度＝每条链的单体数量。例如，聚合物GGGGG、GGGGM或MGMGM的DP＝5(即n＝5)。
古洛糖醛酸低聚物的聚合度通常根据被配位的阳离子的性质和第二共聚物的性质来选择。如果古洛糖醛酸低聚物的聚合度较低，则为了确保纳米颗粒的形成，第二聚合物往往具有较高的聚合度(DP)。通常，如果被配位的金属离子较大(例如Ba)，则可以采用比金属离子较小，例如Ca，更低的聚合度。
换言之，古洛糖醛酸低聚物的重均分子量(Mw)可以在1000至40,000的范围内。Mw可以使用GPC、光散射或两者的组合来确定。
应当理解，古洛糖醛酸低聚物可以通过本领域已知的方法从海藻酸盐制备，所述方法包括水解、酶降解(例如使用裂合酶)或碱性β-消除。技术人员可以设计用于形成这些低聚物的合适方法。古洛糖醛酸低聚物可以含有一些其它单体残基，然而古洛糖醛酸低聚物中的古洛糖醛酸含量必须为至少50mol％，优选至少70mol％，特别是至少85mol％。该想法是为了制备古洛糖醛酸低聚物，其中古洛糖醛酸浓度远高于天然海藻酸盐中的浓度。分级分离海藻酸盐并除去古洛糖醛酸含量较低的低聚物。只有具有高G含量的寡聚嵌段才令人感兴趣。高G含量提高了金属离子结合选择性。
换句话说，古洛糖醛酸低聚物是其中50％或更多的单体残基是L-古洛糖醛酸，优选70％或更多，例如85％或更多的单体残基是L-古洛糖醛酸。因此，FG值为0.5或更大，例如0.7或更大，特别是0.85或更大。当然，使用纯古洛糖醛酸低聚物是可能的(例如99mol％或FG超过0.99)。存在的古洛糖醛酸低聚物中的其他残基还可以包括甘露糖醛酸。
水解反应导致聚合物链断裂，并且可以从形成的低聚物混合物中分离出目标古洛糖酸低聚物。
应当理解，当制备本发明的二嵌段聚合物时，可以使用古洛糖醛酸低聚物的混合物。一旦天然海藻酸盐被水解并且高G含量低聚物被分离，这样的混合物可以用作本发明的二嵌段聚合物中的第一组分，或者可以使用进一步纯化来分离单一低聚物或含有较少不同低聚物的混合物。技术人员可以根据纳米颗粒所需的性质来调整古洛糖醛酸低聚物第一组分的性质。然而，混合物含有其中基本上所有组分都具有至少50mol％古洛糖醛酸残基的低聚物是必需的。
测定古洛糖醛酸低聚物内的重复单元的数目和测定古洛糖醛酸低聚物内的古洛糖醛酸残基的数目可以使用已知的分析技术例如NMR来实现。MALS、SEC-MALS和粘度测定法也可用于确定聚合物的Mw，并且该信息还可用于确定聚合物内重复单元或单体的数量。
然后古洛糖醛酸低聚物必须通过任何便捷的化学方法与第二聚合物连接。海藻酸盐水解的性质意味着古洛糖醛酸低聚物含有羰基，例如醛官能团。当将古洛糖醛酸低聚物连接至第二聚合物时，可以利用该羰基，或者具体地，醛的官能团特性。该羰基官能团优选位于古洛糖醛酸低聚物的末端。
连接体
古洛糖醛酸低聚物通过连接体连接至第二聚合物。连接体的性质并不重要，熟练的化学家可以设计出许多将古洛糖醛酸低聚物连接到第二聚合物的方法。理论上，该连接体可以简单地是一个允许二嵌段聚合物的两个组分连接的原子，例如，一个-O-原子。然而，优选使用专用连接分子。
任何合适的共价化学可与反应物的合适官能化一起使用以产生合适的亲核试剂和亲电子试剂。使用点击化学是连接较大分子的特别优选的方法。例如，在众所周知的点击化学反应中，氨基氧基叠氮化物很容易与氨基氧基-DBCO发生反应。具有互补点击基团的反应物的官能化允许反应物的简单连接。因此，该实施方案中的连接体变成L-古洛糖醛酸低聚物和第二聚合物之间的原子。因此，优选的连接体可以包括三唑基团(通过炔烃和叠氮化物的点击反应形成)。
本发明的连接体优选是多官能的，例如双官能或三官能的。在一个实施方案中，使用的单个连接体是双官能的，即它必须能够与两种反应物反应。两种组分的连接可以同时进行，但更方便的是，一种组分首先与连接体反应，随后另一种组分与官能化组分反应。
理想地，连接体是Mw小于300g/mol、例如50至200g/mol的小分子。然而，可以使用较大的连接基团，例如聚环氧烷链。优选地，这样的聚合物连接体将具有少于20个重复单元。
方便地，连接反应将利用古洛糖醛酸低聚物和第二聚合物(如果存在)中的末端掩蔽的羰基/醛基。因此，理想地，连接反应涉及还原胺化、胺化或涉及点击化学的反应，例如具有选自叠氮基、炔烃、硫醇、烯烃等的官能团。优选使用二氧胺或二酰肼。
连接体因此可以与第一或第二组分形成希夫碱(肟或腙)。方便地，其中一种组分用双官能还原胺化型试剂例如O,O'`-1,3,-丙二基双羟胺二盐酸盐或己二酸二酰肼(ADH)进行官能化。然后将另一个组分组合起来以链接两个嵌段。详细信息在下面的实验部分中提供并且可以由熟练的化学家容易地适应性修改。
方便地，连接体是双官能连接体，其中存在通过亚烷基链，例如C1-10直链亚烷基链，连接的末端官能团。相关官能团包括O-NH2或-CO-NH-NH2。较长的连接体可能会改变二嵌段聚合物的粘度，因此连接体长度是技术人员可以用来改变二嵌段聚合物的性质的另一工具。
一旦反应完成，希夫碱可能会被还原，例如形成稳定的胺)。合适的还原剂包括甲基吡啶硼烷或氰基硼氢化钠。这种物质在化学上可能比肟或腙更稳定。
图2描述了古洛糖醛酸与PDHA或ADH反应形成肟或腙，随后还原为N-氧化物或肼。应当理解，腙具有等效形式——吡喃糖苷。也可能存在等效的环状形式，例如呋喃糖苷。
理想地，连接体应当连接古洛糖醛酸低聚物和第二聚合物的末端位置。
技术人员将能够容易地设计出合适的化学物质来连接这两种组分。在一种实施方式中，连接体可含有5至20个主链原子(即，连接两个嵌段的链的长度为5至20个原子)。例如，O-CH2-CH2-CH2-CH2-O连接体包含6个主链原子。
在一些实施方案中，连接体可包含短链聚亚烷基二醇，例如PEG。这样的链最多可以有10个重复单元，例如最多5个这样的单元。
第二聚合物
二嵌段聚合物中的第二组分是聚合物，例如低聚糖或多糖、聚(甲基)丙烯酸酯或聚亚烷基二醇。应当理解，第二可溶性聚合物必须不同于古洛糖醛酸低聚物。因此，第二聚合物不含有超过30mol％的古洛糖醛酸残基。理想情况下，它不含任何古洛糖醛酸残基。第二聚合物优选不是衍生自海藻酸盐的聚合物。
从另一种角度来看，第二种聚合物不与G嵌段的阳离子配位相互作用。
优选第二聚合物是水溶性聚合物。还可以使用一些不溶性聚合物，特别是那些具有低聚合度的聚合物，例如DP为6至40的不溶性几丁质低聚物。
第二聚合物是当与G-低聚物连接时，在例如金属离子的阳离子存在下，形成纳米颗粒的聚合物。在这些情况下形成沉淀的第二聚合物被排除在外。
优选第二聚合物具有比古洛糖醛酸低聚物更高的重均分子量(Mw)。理想地，第二聚合物的Mw是古洛糖醛酸低聚物的Mw的至少2倍，例如高3至8倍。然而，如果第二聚合物的Mw太高(例如古洛糖醛酸低聚物的Mw的20倍或更高)，则更有可能形成沉淀而不是目标纳米颗粒。
换言之，第二聚合物的聚合度应当与古洛糖醛酸单体的聚合度相同或更高。因此，n与m的比率很重要，其中n是古洛糖醛酸的DP并且m是第二聚合物的DP。该比率理想地为2:1(n:m)至1:9(n:m)，例如1:1(n:m)至1:9(n:m)。特别优选的比率是4n＝>m>＝n。
因此，一般来说，如果G的DP远大于第二聚合物的DP，则会发生沉淀。如果两种低聚物都很短，例如两种低聚物的DP都小于15，那么如果G的DP与第二种聚合物的DP相同，则发生沉淀而不是形成纳米颗粒。因此，如果G低聚物的DP在n＝3至15的范围内，则第二聚合物的DP m优选为30至180。
例如，G10-连接体-Dex40导致纳米颗粒的形成，而G10-连接体-Dex100则沉淀(与Ca离子)。
G40-连接体-Dex40与G40-连接体-Dex100一样形成纳米颗粒。
如果m的值超过180，则存在二嵌段聚合物为水溶性的风险，因此m优选为180或更小。
导致沉淀或纳米颗粒的m和n的精确值可以根据纳米颗粒内配位的阳离子的性质而变化。
不希望受理论限制，一般认为第二聚合物的DP的适当Mw促进纳米颗粒在适当介质，通常为水性介质，中自发形成。
如果两种聚合物都具有至少20个重复单元，则水溶性聚合物的Mw也可以小于古洛糖醛酸低聚物。
确定第二聚合物内的重复单元的数量可以使用公知的分析技术，例如NMR来实现。MALS、SEC-MALS或粘度测定法也可用于确定聚合物的Mw，并且该信息还可用于确定聚合物内重复单元(单体)的数量。许多商业化多糖以特定的聚合度出售。
事实上可以认为，水溶性聚合物形成壳，其中古洛糖醛酸低聚物形成核壳纳米颗粒的核。因此，纳米颗粒可以被视为胶束或多聚体。
优选的水溶性聚合物是聚乙二醇或寡糖或多糖，尤其是乙酰透明质酸、支链淀粉、β-1,3-葡聚糖、肝素、糖胺聚糖、直链淀粉、壳聚糖或葡聚糖。葡聚糖是微生物来源的支链聚-α-D-葡萄糖苷，其糖苷键主要为C-1→C-6"。葡聚糖链的长度各不相同。
水溶性聚合物可以被官能化以携带如上所述的连接体，然后可以进行古洛糖醛酸低聚物和水溶性聚合物之间的连接反应。
如果第二组分是聚亚烷基二醇，则理想地它含有至少10个重复单元。
在高度优选的实施方案中，古洛糖醛酸低聚物与葡聚糖连接，理想地通过还原胺化连接，即连接体包含N-氧化物或肼。
二嵌段聚合物
因此，本发明设计的二嵌段聚合物包含两个或更多不同嵌段，例如通过合适的缀合方法连接而组成。本发明的二嵌段聚合物可以是线性的。
本发明的二嵌段聚合物在本文中可命名为Gn-L-xxx，其中G是聚合度为n的古洛糖醛低聚物。L是连接体，xxx是第二聚合物，例如葡聚糖。特别地，二嵌段聚合物是Gn-L-Dexm，其中Dex是葡聚糖并且m是葡聚糖的聚合度。
n的值优选为8至70。n的值优选为30至180，例如30至150。理想情况下，m至少为2n。
n与m的比率也很重要。理想的比例为2:1至1:9。因此优选9n>m>n/2。特别优选的比率是4n＝>m>＝n。
纳米颗粒
本发明的二嵌段聚合物在规定的条件下自组装，其中一种嵌段可以产生短程吸引相互作用，而其他嵌段则产生长程排斥相互作用。自组装是一个导致结构多样性的自发过程，其特征取决于起始嵌段聚合物的分子参数。二嵌段聚合物优选溶解在水中。添加金属离子后，形成纳米颗粒。不受理论的限制，金属离子的存在导致二嵌段聚合物的二聚体的最初形成是可期待的。这些二聚体的形成进而导致纳米颗粒的形成。
相反，如果使用基于两种寡糖醛酸的二嵌段聚合物，则添加金属离子会导致固体沉淀物而不是纳米颗粒的形成。
通常添加过量的金属离子以确保纳米颗粒的形成。溶液中所需金属离子的浓度根据金属离子的性质而变化。还应当理解，可以使用金属离子的混合物。一般来说，溶液中所需金属(2+)离子的浓度遵循以下顺序：Mg>>Mn>Ca>Sr>Ba>Cu>Pb。在一些实施方案中，可以使用饱和溶液。
将金属离子添加到二嵌段聚合物的水溶液中使得本发明的纳米颗粒自发形成。理想情况下，使用透析或内部凝胶化来添加金属离子。
内部凝胶化是金属离子例如Ca首先在海藻酸盐中分散的过程，例如作为金属碳酸盐微粒，或作为可溶性金属络合物，例如金属-EGTA或金属-EDTA络合物。使用pH调节剂，例如GDL，以缓慢降低pH值，该pH值足够从源头中释放金属离子以诱导金属-海藻酸盐胶凝。在本发明的二嵌段存在下，这令人惊讶地产生稳定的纳米颗粒。如果使用海藻酸盐，则会形成水凝胶。
便利地，透析涉及针对金属离子溶液进行透析的二嵌段溶液，例如Ca离子溶液，例如CaCl2。透析的长度可以根据二嵌段聚合物的分子量和透析膜的孔径而变化。较大的聚合物往往比较小的二嵌段聚合物需要更短的透析时间。
二嵌段和金属离子溶液的典型溶液浓度可能为1至100mM。也可以使用缓冲剂，例如乙酸钠。
纳米颗粒可以在更长的时间内形成，直到达到稳定状态。这可能需要长达两周的时间。
或者，可以通过在通俗称为“内部凝胶化”的过程中提供均质金属离子源，例如金属离子溶液，来形成纳米颗粒。可以将二嵌段聚合物溶解在盐水溶液中并随后与金属离子络合物接触，例如CaEGTA(乙二醇-双(β-氨基乙基醚)-N,N,N',N'-四乙酸)。纳米颗粒是由于钙离子从例如CaEGTA由pH值的缓慢变化中均匀释放而形成的，例如通过引入GDL(葡萄糖酸δ内酯)。
低聚古洛糖醛酸-L-葡聚糖二嵌段通过引入钙离子形成明确的核-壳胶束状纳米颗粒，例如通过透析。核壳颗粒在G为基础的核和葡聚糖冠之间具有严格的相分离。
相反，游离的低聚古洛糖醛酸链在相同条件下沉淀。这可能是第一个不涉及横向修饰的刺激敏感性的二嵌段多糖的报道。
因此，海藻酸盐、G嵌段和Gn-b-Xm二嵌段与钙盐或稀酸的反应不同：海藻酸盐通常形成宏观水凝胶，G嵌段从溶液中沉淀出来，而Gn-b-Xm二嵌段形成具有核/壳结构的稳定纳米颗粒。替代命名法Gn-b-Xm在本文中用于定义具有Gn(G嵌段)、b作为连接体以及Xm作为第二组分的解嵌段。
可配位的金属离子优选是多价的，优选三价的或特别是二价的。优选使用II族金属离子，特别优选Ca、Ra、Sr和Ba离子。其他相关金属包括锕系和镧系元素，例如钇、铽、镥和锕，或一些过渡金属，例如铜和锆。Cu-64和Cu-67是相关替代品，例如铽149/152/155/161。特别地，放射性核素可以在本发明的纳米颗粒中用于配位。合适的放射性核素包括锕、钍、镭、镥、镓、锝、铋、钯、铅、钐、铱、砹、铼、铒、锆和铟。
具体放射性核素包括锕-225、钍-227、镭-223/224、镥-177、镓-68、锝-99、铋-213、镓-67/68、钐-153、砹-211、铼-186/188、铒-169、锆-89、钯-103、铱-192、铅-212和铟-111。针对癌症的放射性离子是特别相关的。
就海藻酸盐而言，G嵌段与Ca、Ra、Sr和Ba离子的强且特异性的相互作用可以通过中性聚合物嵌段，例如与G嵌段缀合的葡聚糖，带来的空间(排斥)相互作用来平衡。
纳米颗粒优选具有10至100nm，例如20至80nm的直径。
因此，纳米颗粒可用于向患者施用放射性核素或其他相关的金属离子。它们也是储存放射性核素的便捷工具。本发明的纳米颗粒在生理条件下是稳定的，例如在体温和pH下。它们是可注射的。
包含某些金属离子的纳米颗粒的制备具有挑战性。例如，使用镁离子形成纳米颗粒具有挑战性，因为它们不会自发地与二嵌段聚合物结合形成纳米颗粒。然而，形成含镁纳米颗粒是有用的，因为这样的纳米颗粒可能对某些靶标具有更高的亲和力。
已经发现，可以通过置换纳米颗粒中已经存在的金属离子将镁离子引入纳米颗粒中。因此，可以使用例如钙离子按照本文描述的操作步骤形成纳米颗粒，并且随后将这些纳米颗粒暴露于镁离子溶液，例如对该溶液进行透析。此外，可以改变镁离子溶液的强度以改变被置换的金属离子的量。通过增加溶液中镁离子的浓度，更多的金属离子从纳米颗粒中被取代。我们的实验表明存在一个最佳浓度，高于该浓度时取代效果会降低。技术人员可以容易地确定使取代量最大化所需的浓度。通常浓度为0.05至20mM。诸如卤化物、硝酸盐等抗衡离子适用于金属离子溶液。发明人证实，50％至95％的金属离子可被取代，从而产生50％至95％的取代离子，例如纳米颗粒中的镁离子。
应当理解，取代原理可以用于多种不同的金属离子组合，以允许将不同的金属离子引入纳米颗粒中。例如，可以考虑引入碱金属离子，例如钠或钾离子。
因此，在一个实施方案中，本发明的方法还包括将包含第一金属离子的纳米颗粒与第二金属离子的溶液组合的步骤，例如，将包含钙离子的纳米颗粒与镁离子溶液组合，以取代至少一部分第一金属离子并用一部分第二金属离子代替它们。
在进一步的实施方案中，本发明的纳米颗粒可以配位具有生物学意义的带电荷的有机分子，例如带电荷的药物。古洛糖醛酸核心通常带负电荷，因此它很容易与金属离子配位。相同的离子相互作用也适用于配位带电荷的有机分子，例如带正电的有机分子。许多盐形式的药物是带电荷的，因此适合在本发明的纳米颗粒中配位。此类分子可以代替金属离子或与金属离子一起使用。
与带电荷的物质结合的强度也可以根据第一组分中的G含量来调整。G含量越高，结合力越强。当带电荷的物质的生理释放很重要时，因此可以降低第一组分的G含量以促进释放。
在进一步的实施方案中，二嵌段聚合物以及纳米颗粒因此可以被进一步官能化以携带生物靶向化合物，例如抗体、配体等。这可以在纳米颗粒形成之前或之后发生。这些生物靶向分子本身可能携带一种相关药物。例如，放射性核素可以与结合到本发明的二嵌段聚合物的抗体配位。
在一个实施方案中，通过将例如肽的生物靶向化合物掺入二嵌段聚合物中来形成包含生物靶向化合物的纳米颗粒是可期待的，所述二嵌段聚合物在纳米颗粒形成期间成为纳米颗粒的一部分。或者，相关的生物靶向部分可以与在纳米颗粒形成过程中成为纳米颗粒的一部分的G嵌段聚合物结合。例如，包含本文定义的G嵌段和肽的二嵌段聚合物可以与本发明的二嵌段聚合物组合，例如，一种包含Gn-b-葡聚糖并在纳米颗粒形成时掺入其中的二嵌段聚合物。
因此，含有肽配体的纳米颗粒可以通过将Gn-b-肽添加到本发明的二嵌段聚合物中来制备，例如Gn-b-葡聚糖。该过程中的比例可用于调节纳米颗粒中生物分子的浓度。
虽然我们在下面使用肽来举例说明这个概念，但可以使用任何合适的生物分子并将其结合到G嵌段。例如，靶向配体可以与古洛糖醛酸低聚物组合。例子包括可以用点击化学连接体激活的叶酸，用于与带有叠氮化物的G嵌段结合。
其他生物分子包括抗体、抗体片段、纳米抗体、亲和体、肽(例如铃蟾肽、奥曲肽或RGD)、肽模拟物、适体(核酸)、小分子(例如酪氨酸受体抑制剂)、透明质酸和其他靶向受体的配体或在患病组织的细胞中过度表达的细胞表面分子。
G嵌段结合的生物部分与本发明的二嵌段聚合物组合并且自发地并入作为在金属离子存在下形成的纳米颗粒的一部分是可期待的。
从另一个方面来看，本发明提供了一种制备纳米颗粒的方法，包括：
(I)例如通过在酸或碱存在下水解海藻酸盐以形成古洛糖醛酸低聚物来形成古洛糖醛酸低聚物；
(II)使所述古洛糖醛酸低聚物与带有适于与所述古洛糖酸低聚物反应形成二嵌段聚合物的连接基团的第二聚合物反应。
或
(I)例如通过在酸或碱存在下水解海藻酸盐以形成古洛糖醛酸低聚物来获得古洛糖醛酸低聚物；
(II)使所述古洛糖醛酸低聚物与带有适于与所述古洛糖酸低聚物和第二聚合物反应的连接基团反应；
(III)使所述具有连接基团的古洛糖醛酸低聚物与第二聚合物反应以形成二嵌段聚合物；
或
(I)例如通过在酸或碱存在下水解海藻酸盐以形成古洛糖醛酸低聚物并用官能团活化所述低聚物来获得古洛糖醛酸低聚物；
(II)使所述古洛糖醛酸低聚物与第二聚合物反应以形成二嵌段聚合物，所述第二聚合物携带能与古洛糖醛酸低聚物的官能团反应的官能团；
随后：
使所述二嵌段聚合物与诸如金属离子、质子或带电荷的有机化合物的第一阳离子接触以形成纳米颗粒；
使所述纳米颗粒与不同于先前步骤中所用的第二阳离子，例如金属离子接触，使得所述第二阳离子至少部分地取代所述纳米颗粒中的所述第一阳离子。
从另一个方面来看，本发明提供了一种制备纳米颗粒的方法，包括：
(I)例如通过在酸或碱存在下水解海藻酸盐以形成古洛糖醛酸低聚物以形成古洛糖醛酸低聚物；
(II)使所述古洛糖醛酸低聚物与带有适于与所述古洛糖酸低聚物反应形成二嵌段聚合物的连接基团的第二聚合物反应。
或
(I)例如通过在酸或碱存在下水解海藻酸盐以形成古洛糖醛酸低聚物来获得古洛糖醛酸低聚物；
(II)使所述古洛糖醛酸低聚物与带有适于与所述古洛糖酸低聚物和第二聚合物反应的连接基团反应；
(III)使所述具有连接基团的古洛糖醛酸低聚物与第二聚合物反应以形成二嵌段聚合物；
或
(I)例如通过在酸或碱存在下水解海藻酸盐以形成古洛糖醛酸低聚物并用官能团活化所述低聚物来获得古洛糖醛酸低聚物；
(II)使所述古洛糖醛酸低聚物与第二聚合物反应以形成二嵌段聚合物，所述第二聚合物携带能与古洛糖醛酸低聚物的官能团反应的官能团；
随后：
在包含与肽连接的古洛糖醛酸低聚物的二嵌段聚合物存在下，使所述二嵌段聚合物与阳离子例如金属离子、质子或带电荷的有机化合物接触以形成纳米颗粒。
附图说明
图1是功能性海藻酸盐的生物合成、部分解聚和纯古洛糖醛酸嵌段(Gn)的分离、然后末端缀合至活化多糖的示意图。图1还显示了随后与Ca++和Gn-L-Dexm形成颗粒的二聚作用。这些二聚体的形成进而导致纳米颗粒的形成。
图2显示了古洛糖醛酸与PDHA或ADH的反应以及随后使用PB的还原反应。
图3显示了Dex10-PDHA＝G3的NMR和化学结构，其中n代表还原的N-氧化物。该图显示了与希夫碱还原之前的缀合。G3和PDHA-Dex10的平衡反应混合物的1H-NMR谱取自500mMAcOH[d4]pD 4。注释了共轭物(E)/(Z)-肟的共振。包括缀合的Gn＝b-Dexm的结构(＝指未还原的肟)。包括纯化的Dex10-PDHA的1H-NMR谱以供比较。
图4是本发明的核壳纳米颗粒的理论描述，其在核中配位放射性核素或通过附着于壳的抗体进行配位。
图5显示了G12-PDHA-Dex100二嵌段聚合物数据。残余(未反应)G12被SEC选择性去除(图5a)。与游离嵌段相比，双嵌段的SEC-MALLS数据显示洗脱曲线有明显的迁移(图5b)。
图6显示，G24-b-Dex36制成的纳米颗粒在各种处理后仍保持稳定(具有相同的粒径)。
图7显示了G24-b-Dex36纳米颗粒尺寸与pH的函数关系。
具体实施方式
实施例
测试方法：
SEC-MALS
通过带有多角度光散射(MALS)的体积排阻色谱(SEC)分析嵌段聚合物(Gn-b-Gn和Gn-b-Dexm)的分子量和特性粘度。进样前将样品溶解在流动相(0.15M NaNO3和10mM EDTA)中并过滤(0.45μm)。使用相同的程序制备标准品。使用带有1260HiP脱气机的AgilentTechnologies 1260IsoPump以在分析过程中保持0.5ml/min的流量。样品(0.7-1ml)通过Agiel Technologies Vialsampler进样(每次进样体积50-100μL)。TKS Gel柱4000和2500串联。Wyatt Technology的DAWN Heleos-II和ViscoStar II检测器与Shodex折射率检测器(RI-5011)串联。采用Astra 7.3.0软件进行数据收集和处理。
古洛糖醛酸低聚物的制备
以广泛水解的高古洛糖醛酸海藻酸盐制备具有不同分子量和聚合度的古洛糖醛酸低聚物(G低聚物)，低聚物的各种DP值通过酸沉淀实现。DPn通过NMR测定。
制备以下古洛糖醛酸低聚物：
DP 21，FG 0.90(其中DPn是平均聚合度，FG是古洛糖醛酸单体的分数，即古洛糖醛酸的mol％)。
DP 4.样品的FG>0.9。
DP10.样品的FG>0.9。
DP11.样品的FG>0.9。
DP12.样品的FG>0.9。
然后将古洛糖醛酸低聚物活化以形成缀合物或与活化的葡聚糖组分组合以形成二嵌段聚合物。
己二酸二酰肼(ADH)、O,O”-1,3,-丙二基双羟胺二盐酸盐(PDHA)和2-甲基吡啶硼烷复合物(α-甲基吡啶硼烷-PB)购自Sigma-Aldrich。
古洛糖醛酸缀合物的制备——通用操作步骤
出于制备目的，将低聚物溶解在NaAc缓冲液(500mM，pH 4)中，使最终低聚物浓度为10至20mM，并向反应中添加10当量的PDHA/ADH。24小时后，在室温下将PB(3至20当量)添加到反应中。将反应物搅拌24至120小时。随后透析反应混合物(如果DPn<7，MWCO为100至500Da；如果DPn≥7，MWCO为3.5kDa)，首先用50mM NaCl，然后用MQ水。通过半制备型SEC去除多余的连接体，然后对样品进行透析和冷冻干燥。图2描述了发生的反应。这些缀合物可以与第二聚合物组合。
古洛糖醛酸二嵌段的比较制备
将古洛糖醛酸溶解在500mM NaAc缓冲液(500mM，pH 4)中至终浓度为20mM。添加0.5当量和6至20当量PB。ADH的反应时间为24小时，PDHA的反应时间为120小时。通过GFC、透析和冷冻干燥纯化反应混合物。当古洛糖醛酸二嵌段暴露于钙离子时，形成沉淀。
古洛糖醛酸-连接体-葡聚糖嵌段共聚物的创造性制备——通用操作步骤
葡聚糖用10当量PDHA激活并纯化。将古洛糖醛酸(2至3当量)和葡聚糖-PDHA溶解在NaAc缓冲液中，24小时后添加PB(3至10当量)，并将反应物置于磁力搅拌下120小时。随后将反应混合物透析并冷冻干燥，然后通过半制备型GFC、透析和冷冻干燥进行纯化。
G-连接体-葡聚糖的颗粒形成
将Gn-连接体-Dexm(n＝12和m＝100)(5至10mg/ml)溶解在1ml 10mM NaCl中并过滤(0.22μm)。24小时后，将样品用20mM CaCl2和10mM NaCl(1至1.5L)透析(Float-A-Lyzer100至500Da)。
Dexm-b-Gn嵌段共聚物(经SEC纯化后)和起始材料(Gn和Dexm-连接体)的SEC MALS分析得出的Mn、Mw和DPn列于表1。
为了证明想法，按照上述相同操作步骤制备了另一种二嵌段聚合物，并用NMR进行了分析。为了使NMR更容易确定，使用了较短链的葡聚糖和古洛糖醛酸低聚物。图3是Dex10-PDHA-G3与G3和PDHA-Dex10(1:1)在500mM AcOHd4 pD 4(600MHz)中的平衡反应混合物的NMR谱。注释了共轭物(E)/(Z)-肟的共振。包括缀合的G3＝b-Dexm的结构(＝指未还原的肟)。包括纯化的Dex10-PDHA的1H-NMR谱以供比较。
总之，低聚古洛糖醛酸与PDHA激活的葡聚糖链的缀合对于较长和较短的链都是有效的，正如DP100葡聚糖链和DP10葡聚糖链所证明的那样。
嵌段共聚物在溶液中自组装
将溶液中的G40-连接体-Dex100二嵌段聚合物与通过透析引入聚合物溶液中的CaCl2(20mM)合并。使用截止值为100至500Da的膜来最大程度地减少不平衡聚集体的形成。10天后达到稳定状态。纳米颗粒群对应于直径约为25nm的胶束结构，该胶束结构由葡聚糖嵌段稳定的基于海藻酸盐的核心水凝胶组成。G40嵌段在类似条件下单独沉淀的事实支持了核-壳形态的假设。因此，二嵌段结构使得G基核和葡聚糖冠之间实现严格的相分离。
嵌段共聚物在溶液中自组装
类似地制备G11-b-Dex100。G11-b-Dex100在相似条件下具有明显不同的行为。即，嵌段共聚物倾向于在与Ca的溶液中形成更大的纳米颗粒(1000nm或更大)。从热力学的角度来看，这可能意味着与葡聚糖冠形成相关的熵损失并不能通过G嵌段的胶凝获得足够的焓来补偿，因为它们更短。因此，必须仔细考虑两个嵌段长度的比例，使得具有自组装性能。
其他二嵌段聚合物
寡糖醛酸与PHDA的高反应性意味着与PHDA活化的寡糖反应以获得二嵌段寡糖或多糖将得到类似的结果。这在β-1,3-葡聚糖-PDHA(DP9)的动力学研究中进行了测试。
此外，还研究了用Gn-PDHA制备对称嵌段的反应。在与G3偶联之前，所有缀合物(肟)均已用甲基吡啶硼烷(PB)完全还原。这些PDHA活化的寡糖具有广泛不同的化学性质(表3)：葡聚糖是中性链，其由于α-1,6连接而具有高链柔韧性。直链淀粉(α-1,4-连接葡聚糖)和β-1,3-葡聚糖都是半刚性中性链，能够形成更高阶的结构。它们共同说明了该方法对形成几乎任何类型的二嵌段多糖的多功能性。
最初使用反应物之间摩尔比1:1研究了与低聚古洛糖醛酸(Gn)的缀合。表2a总结了所有PDHA活化的寡糖的结果。产率在40至60％范围内。下面进一步详述通过还原和纯化的二嵌段多糖制备。
#比较例
表2中的数据涉及使用反应物之间1:1摩尔比以获得反应动力学(一级速率常数)和进一步肟还原之前的平衡收率的初始实验。
随后，我们使用其中一种或其他反应物摩尔过量的摩尔比将低聚古洛糖醛酸(Gn)缀合至活化嵌段。我们发现，当使用摩尔过量的一种反应物时，收率一般提高。特别地，用于二嵌段制备和纯化的方法中可以使用相对于G嵌段摩尔过量的活化嵌段。
例如，当低聚古洛糖醛酸(7mM)与3倍摩尔过量的PDHA-葡聚糖反应、还原并透析，收率显着提高。我们的研究表明，事实上，需要3:1或1:3摩尔比并联合随后的还原步骤才能获得基本上100％的偶联。如果使用三当量的低聚古洛糖醛酸(相对于PDHA-葡聚糖)，则可以通过SEC将二嵌段与未反应的低聚古洛糖醛酸分离。使用三当量的PDHA-葡聚糖(相对于寡聚古洛糖醛酸)获得了最佳结果和最简单的程序，其中二嵌段可以用乙醇选择性沉淀，而未反应的PDHA-葡聚糖保留在溶液中并通过标准方法(蒸发/透析/冷冻-干燥)回收利用。
纯化
偶联后，可以通过凝胶过滤色谱(GFC)或通过用酸选择性沉淀未反应的Gn(过量添加)来纯化二嵌段。可以使用盐或冷却来进一步启动过量Gn的沉淀。值得注意的是，应选择反应条件使得二嵌段保持可溶(与具有较高DPn的葡聚糖相比，二嵌段短葡聚糖更容易沉淀)。
当使用过量的PDHA-葡聚糖进行偶联时，通过添加NaCl至最终浓度0.2M，然后添加乙醇至40％(最终浓度v/v)，可以选择性沉淀所形成的纯二嵌段。上清液含有过量(未反应)的PDHA-葡聚糖，可通过透析脱盐或用80％乙醇沉淀后回收。因此，使用过量的第二组分在收率和纯化方面都有优点。
通过透析或内部凝胶化的纳米颗粒(NP)制备：
在另一个实施方案中，纳米颗粒可以通过透析或内部凝胶化(用CaEGTA或CaCO3/GDL)来制备。这两种方法给出的颗粒尺寸略有不同，并且组装动力学也不同。
对于这些实施方案，使用与上述相似的原理制备G24-连接体-Dex36二嵌段聚合物。通过内部凝胶化的NP制备：
将10mg G24-PDHA-Dex36在22℃下溶解于1ml 15mM NaCl中，并振荡12小时。添加0.3ml 100mM CaEGTA并过滤溶液(0.22μm)。将0.0166g GDL溶解在MQ水中，过滤并立即添加到具有二嵌段的溶液中。将溶液在22℃下放置12小时。使用ZetaSizer Nano ZS(马尔文仪器公司，英国)进行反向散射检测(173°)(25℃，λ＝632.8)，通过动态光散射(DLS)(散射强度(每秒千计数，kcps)和强度分布)定期监测(每1至2小时)纳米颗粒的形成。
通过透析的NP制备：
将10mg G24-PDHA-Dex36在22℃下溶解于1ml 10mM NaCl中，并振荡12小时。过滤溶液(0.22μm)并转移至透析袋中。如果MWCO≥3.5kDa，则用1L 20mM CaCl2和10mM NaCl继续透析20小时；对0.5kDa<MWCO≤1.0kDa，透析14天；对于MWCO≤0.5kDa，透析14天。使用ZetaSizer Nano ZS(马尔文仪器公司，英国)进行反向散射检测(173°)(25℃，λ＝632.8)，通过动态光散射(DLS)(散射强度(每秒千计数，kcps)和强度分布)监测纳米颗粒的形成。
图表1显示了发生的反应：
稳定
通过动态光散射(DLS)证明了纳米颗粒在一组不同溶剂条件下的稳定性。在去除GDL/EGTA、过量离子(通过水透析)和生理盐条件(150mM NaCl、1.2mM CaCl2)下，纳米颗粒表现出稳定性。颗粒可以冷冻干燥(重新悬浮后仅需要热处理(40℃，30分钟))。结果如图6所示。
使用酸化制备G24-b-Dex36纳米颗粒。任何残留的纯Gn在低pH下都会沉淀，而二嵌段聚合物保留在溶液中并保留与纳米颗粒相对应的尺寸。图7通过DLS(动态光散射)分析显示了这一点，显示为各种pH值下降1.09的数字分布。
纳米颗粒在Mg2+溶液中的稳定性。
将G40-b-Dex50二嵌段(4mg/ml，V＝1.0ml)在20mM CaCl2和10mM NaCl中透析(float-A-lyzer 3.5至5.0kDa)24小时。然后用水透析(24小时)。该过程产生了纳米颗粒和一些具有这种类型的二嵌段的聚集体。
随后将样品在含有浓度逐步增加的MgCl2的溶液(20ml)中透析20至24小时：0.014mM、0.14mM、1.4mM、14mM、140mM和1000mM。通过DLS监测粒度分布的变化。通过ICP-MS测定透析液中Ca2+和Mg2+离子的量，由此计算结合的Ca2+(XCa)和Mg2+(XMg)的分数。
表3：
结果表明，当结合的Ca2+逐渐被Mg2+离子取代时，纳米颗粒保持完整，并且尺寸趋于收缩。样品4获得了最小的颗粒和最窄的尺寸分布(14mM Mg2+，XCa＝0.77)。较高的Mg2+浓度导致颗粒膨胀。因此，针对适当浓度的Mg2+盐进行透析可以去除一些强结合的Ca2+离子，而不会导致颗粒分解。
二嵌段聚合物
G12-PDHA-Dex100二嵌段是通过使游离G12与纯化的PDHA-葡聚糖和DPn 100反应来制备的。这里选择了三个当量的G12来获得PDHA-葡聚糖的定量替代。残余(未反应)G12被SEC选择性去除(图5a)。与游离嵌段相比，双嵌段的SEC-MALLS数据显示洗脱曲线有明显的迁移(图5b)。
含有肽配体的纳米颗粒
通过还原胺化，将DPn＝22的多分散G嵌段与含有末端叠氮基团的氨氧基-PEG5偶联。Gn-氨基氧基-PEG-N3进一步与环辛炔(DBCO)取代的GRGDSP肽反应，该反应通过无铜点击化学形成Gn-氨基氧基-PEG-肽。
通过SEC-MALLS测定的G25-氨氧基-PEG-肽的摩尔质量为7.9kDa。Solberg et al(2022)Carbohydr.Polym.278,118840中描述了该制备方法。
通过GDL/CaGEGTA方法制备含有10％(w/w)G22-氨氧基-PEG-肽和90％(w/w)G40-b-Dex50的纳米颗粒(20mM CaEGTA，3.1当量的GDL)。总二嵌段浓度为4mg/ml。
该混合物形成与不含Gn-氨氧基-PEG-肽的组合物类似的纳米颗粒，其仅具有稍高的流体动力学值。添加0.5mM BaCl2后，DLS无法检测到游离链(未掺入纳米颗粒中)，该BaCl2能沉淀游离链。因此，含有肽配体的纳米颗粒可以通过将Gn-氨氧基-PEG-肽添加到普通的Gn-b-Dexm二嵌段来制备。
Claims (19)
1.一种二嵌段聚合物，其包含通过连接体共价键合至第二组分的第一组分；
其中所述第一组分是包含至少50mol％L-古洛糖醛酸残基并且具有聚合度n的低聚物，其中n至少为3；
所述第二组分是具有不超过30mol％L-古洛糖醛酸残基且聚合度为m的聚合物；
其中9n≥m≥n/2。
2.一种二嵌段聚合物，其包含通过连接体共价键合至第二组分的第一组分；
其中所述第一组分是包含至少50mol％L-古洛糖醛酸残基并且具有聚合度n的低聚物，其中n至少为3；
所述第二组分是具有不超过30mol％L-古洛糖醛酸残基且聚合度为m的寡糖或多糖；
其中9n＝>m＝>n/2，并且其中如果n为20或更小，则m为20或更大。
3.一种二嵌段聚合物，其包含通过连接体共价键合至第二组分的第一组分；
其中所述第一组分是包含至少50mol％L-古洛糖醛酸残基的低聚物；
所述第二组分是具有不超过30mol％L-古洛糖醛酸残基的第二聚合物；
其中所述二嵌段聚合物在包含金属离子浓度为至少0.1mM金属离子的水溶液中自发形成纳米颗粒，例如Ac、Y、Lu、Cu、Ca、Sr、Ba或Ra离子或其混合物，尤其是Ca、Sr、Ba或Ra离子。
4.根据前述权利要求中任一项所述的二嵌段聚合物，其中所述第二聚合物是寡糖或多糖、聚(甲基)丙烯酸酯或聚亚烷基二醇，尤其是寡糖或多糖。
5.根据前述权利要求中任一项所述的二嵌段聚合物，其中所述第二聚合物是葡聚糖或普鲁兰多糖。
6.根据前述权利要求中任一项所述的二嵌段聚合物，其中所述L-古洛糖醛酸低聚物的聚合度n为7至70。
7.根据前述权利要求中任一项所述的二嵌段聚合物，其中所述第二聚合物的聚合度为8至180。
8.根据前述权利要求中任一项所述的二嵌段聚合物，其中所述连接体是由胺化、还原胺化或点击化学产生的连接体。
9.根据前述权利要求中任一项所述的二嵌段聚合物，其中所述连接体包含三唑、两个NH-NH-CO-官能团或两个-N-O-CH2-官能团。
10.一种纳米颗粒，其包含根据权利要求1至9中所述的二嵌段聚合物和阳离子，例如金属离子，例如金属2+或3+离子。
11.一种核壳纳米颗粒，其包含根据权利要求1至10中任一项所述的二嵌段聚合物，所述第一组分形成所述纳米颗粒的核并且所述第二组分形成所述纳米颗粒的壳，
其中金属离子和/或带电荷的有机化合物，以离子方式结合在纳米颗粒的核心内。
12.根据权利要求10或11所述的纳米颗粒，其中所述金属离子是第II族金属离子或放射性核素。
13.根据权利要求10至12所述的纳米颗粒，进一步包含聚合物，所述聚合物包含低聚物，所述低聚物包含至少50mol％L-古洛糖醛酸残基并且具有聚合度n，其中n至少为3，且与生物活性分子例如肽连接。
14.一种纳米颗粒的制备方法，包括：
(I)例如通过在酸或碱存在下水解海藻酸盐以形成古洛糖醛酸低聚物以形成古洛糖醛酸低聚物；
(II)使所述古洛糖醛酸低聚物与带有适于与所述古洛糖酸低聚物反应的连接基团的第二聚合物反应以形成二嵌段聚合物。
或
(I)例如通过在酸或碱存在下水解海藻酸盐以形成古洛糖醛酸低聚物以形成古洛糖醛酸低聚物；
(II)使所述古洛糖醛酸低聚物与带有适于与所述古洛糖酸低聚物和第二聚合物反应的连接基团反应；
(III)使所述具有连接基团的古洛糖醛酸低聚物与第二聚合物反应以形成二嵌段聚合物；
或
(I)例如通过在酸或碱存在下水解海藻酸盐以形成古洛糖醛酸低聚物并用官能团活化所述低聚物来获得古洛糖醛酸低聚物；
(II)使所述古洛糖醛酸低聚物与第二聚合物反应以形成二嵌段聚合物，所述第二聚合物带有适于与古洛糖醛酸低聚物反应的官能团；
随后：
使所述二嵌段聚合物与诸如金属离子、质子或带电荷的有机化合物的阳离子接触以形成纳米颗粒。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述纳米颗粒通过透析或将所述纳米颗粒暴露于均质金属离子源，例如金属离子溶液。
16.根据权利要求15所述的方法，其中将所述纳米颗粒于均质金属离子源的暴露包括使所述二嵌段聚合物和阳离子的水溶液经历pH变化，优选使用GDL。
17.根据权利要求14至16所述的方法，其中所述纳米颗粒与不同于先前步骤中使用的多种第二金属离子接触，使得所述多种第二金属离子至少部分取代所述纳米颗粒中存在的所述金属离子。
18.根据权利要求15至17所述的方法，进一步包括在包含低聚物的聚合物存在下，使所述二嵌段聚合物与阳离子例如金属离子、质子或带电荷的有机化合物接触以形成纳米颗粒，所述低聚物包含至少50mol％L-古洛糖醛酸残基并且具有聚合度n，其中n至少为3，且与生物活性分子例如肽连接。
19.根据权利要求10至13所述的纳米颗粒用于将金属离子或带电荷的有机化合物递送至患者或从含有所述金属离子的介质中去除金属离子的用途。
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