WO2021213086A1 - 一种右旋糖酐-二十二碳六烯酸偶联聚合物及其合成方法和应用 - Google Patents

一种右旋糖酐-二十二碳六烯酸偶联聚合物及其合成方法和应用 Download PDF

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Definitions

  • the invention belongs to the technical field of biomedicine, and specifically relates to a dextran-docosahexaenoic acid coupling polymer and a synthesis method and application thereof.
  • Docosahexaenoic acid (DHA) ( Figure 1) is an omega-3 polyunsaturated fatty acid (PUFAs), which has important biological functions in the human body, which can promote the development of the nervous system, participate in the regulation of insulin secretion, and relieve Inflammation, anti-tumor, alleviating side effects of drugs, enhancing the efficacy of chemotherapy drugs, etc.
  • PUFAs omega-3 polyunsaturated fatty acid
  • the drug-polysaccharide macromolecule coupling polymer usually consists of a polymer macromolecular carrier, a small molecule drug and a connecting part.
  • Dextran (Figure 2) is a common type of dextran, which has the advantages of cheap and easy to obtain, good water solubility, safe application, and narrow molecular weight distribution. It is commonly used as a carrier for other drug-conjugated polymers.
  • DHA itself has the activity of inhibiting the proliferation of tumor cells and can also promote the anti-tumor effects of other chemotherapeutic drugs.
  • the purpose of the present invention is to synthesize a dextran-docosahexaenoic acid coupling polymer and its synthesis method and application, which are based on dextran covalently loaded with multiple DHA molecule conjugates, thereby helping to improve the DHA Water solubility overcomes the difficulty of administration caused by poor water solubility of DHA.
  • an amphipathic drug carrier tool it can be further coupled with other drugs to change the characteristics of the original drug, so it has good practical application value.
  • a dextran-docosahexaenoic acid coupling polymer the structural formula of the dextran-docosahexaenoic acid coupling polymer is as follows:
  • n is a natural number greater than 0, and the molecular weight (Mw[weight average molecular weight]) of the dextran forming the dextran-docosahexaenoic acid coupling polymer in the present invention may be at least 100,000 Daltons.
  • the dextran-DHA coupling polymer of the present invention uses amino acids as the linking part to connect DHA and the macromolecular polymer backbone dextran together.
  • the second aspect of the present invention provides a method for synthesizing the above-mentioned dextran-docosahexaenoic acid coupling polymer.
  • the synthesis method at least includes: using amino acids as hydrophilic linking arms; Modification; carboxymethylation of dextran with chloroacetic acid is used to obtain a polysaccharide macromolecule, and the modified DHA is connected to the polysaccharide macromolecule to obtain the dextran-DHA coupling polymer.
  • the third aspect of the present invention provides the application of the above-mentioned dextran-DHA coupling polymer in any of the following 1)-3):
  • the above scheme uses polydextran as the drug-carrying skeleton and covalently couples multiple DHA molecules, which can effectively improve the water solubility of DHA, overcome the limitation of oral intake due to poor water solubility of DHA, and act as a kind of amphipathic
  • the drug carrier tool can be further coupled with other drugs to change the characteristics of the original drug, such as: improving the water solubility, changing the drug’s plasma retention time, etc., and prolonging the drug’s half-life.
  • anti-tumor chemotherapeutic drugs it will be caused by DHA in the body. Release to enhance the anti-tumor effect of the drug.
  • the synthetic method is simple and easy to implement, and has strong operability, so it has good practical application value.
  • FIG 1 shows the structure of DHA
  • Figure 2 shows the structure of dextran
  • Figure 3 is the synthesis equation of compound I in Example 1 of the present invention.
  • Figure 4 is the synthetic route of DHA structure modification compound IV in Example 1 of the present invention.
  • Figure 5 is a reaction equation for synthesizing dextran structure modification compound V in Example 1 of the present invention.
  • Figure 6 is a reaction equation for synthesizing dextran-DHA coupling compound VI in Example 1 of the present invention.
  • Figure 7 is a mass spectrum of compound II in Example 1 of the present invention.
  • Figure 8 is a mass spectrum of compound III in Example 1 of the present invention.
  • Figure 9 is a mass spectrum of compound IV in Example 1 of the present invention.
  • Figure 10 is a hydrogen spectrum of compound V in Example 1 of the present invention.
  • Figure 11 is a hydrogen spectrum of compound VI in Example 1 of the present invention.
  • DHA itself has the activity of inhibiting the proliferation of tumor cells and can also promote the anti-tumor effects of other chemotherapeutic drugs.
  • DHA has poor water solubility and can only be taken orally in clinical practice.
  • a dextran-docosahexaenoic acid coupling polymer is provided, and the structural formula of the dextran-docosahexaenoic acid coupling polymer is as follows:
  • the coupled polymer can not only be used as a carrier to improve the solubility of water-insoluble drugs, but also has a slow-release effect and prolongs the half-life of the drug.
  • the drug releases DHA in the body, when encapsulating anti-tumor chemotherapeutic drugs, the efficacy of the encapsulated drug can be improved.
  • n is a natural number greater than 0, and the molecular weight (Mw[weight average molecular weight]) of the dextran forming the dextran-docosahexaenoic acid coupling polymer in the present invention may be at least 100,000 Daltons.
  • dextran may have or at least have an Mw of 100,000, 125,000, 150,000, 200,000, 250,000, or 500,000 Daltons, or between 100,000 and 200,000, 125,000 and 175,000, 135,000 and 165,000, or 145,000 and 155,000 Daltons. Mw.
  • the dextran-DHA coupling polymer of the present invention uses amino acids as the linking part to connect DHA and the macromolecular polymer backbone dextran together.
  • a method for synthesizing the above-mentioned dextran-docosahexaenoic acid coupling polymer is provided.
  • the synthesis method at least includes: modifying the structure of DHA with an amino acid linking arm; The glycoside undergoes polysaccharide functional modification to obtain a polysaccharide macromolecule, and the modified DHA is connected to the polysaccharide macromolecule to obtain the dextran-DHA coupling polymer.
  • amino acid linking arm is preferably a lysine linking arm
  • the functional modification of the polysaccharide is specifically carboxymethyl modification
  • the method for structural modification of DHA includes:
  • DHA is activated with N-hydroxysuccinimide to synthesize the compound of formula (I).
  • the use of chloroacetic acid to carboxymethylate dextran to obtain polysaccharide macromolecules specifically includes: using chloroacetic acid (ClCH 2 COOH) to react with dextran to form an ether, and the production formula (V) The compound shown.
  • linking the modified DHA to the polysaccharide macromolecule specifically includes:
  • the compound represented by the formula (VI), that is, the dextran-DHA coupling polymer is synthesized after coupling.
  • the DHA-related drugs include anti-cancer drugs or anti-tumor drugs;
  • the drug carrier may be Nanoscale Drug Carriers.

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Abstract

一种右旋糖酐-二十二碳六烯酸偶联聚合物及其合成方法和应用，属于生物医药技术领域。右旋糖酐-二十二碳六烯酸(DHA)偶联聚合物结构式如下：。基于右旋糖酐共价负载多个DHA分子的偶联物，从而有助于提高DHA的水溶性，克服了因DHA水溶性差导致的给药困难问题，同时其作为双亲性药物载体工具可以与其他药物进一步偶联，改变原有药物的特性，在包载抗肿瘤化疗药物时，在体内会因DHA的释放而增强药物的抗肿瘤作用。同时合成方法简便易行，可操作性强，因此具有良好的实际应用之价值。

Description

一种右旋糖酐-二十二碳六烯酸偶联聚合物及其合成方法和应用 技术领域
本发明属于生物医药技术领域，具体涉及一种右旋糖酐-二十二碳六烯酸偶联聚合物及其合成方法和应用。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
二十二碳六烯酸(DHA)(图1)是一种ω-3多不饱和脂肪酸(PUFAs)，在人体中具有重要的生物学功能，能够促进神经系统发育、参与胰岛素分泌调节、缓解炎症、抗肿瘤、缓解药物副作用、增强化疗药物药效等。
药物-多糖大分子偶联聚合物通常由多聚大分子载体、小分子药物以及连接部分组成。右旋糖酐(图2)是一类常见的葡聚糖，具有廉价易得、水溶性好、应用安全、分子量分布范围窄等优点，常用作为其他药物偶联聚合物的载体。
临床上有很多注射类药物的水溶性很差，导致这些药物递送困难，非常需要各种递送载体来改变其溶解性。
由于很多药物半衰期短，无法得到良好的治疗效果，而大剂量注射又会产生严重的副作用，解决药物的这类问题具有重要意义。
DHA本身具有抑制肿瘤细胞增殖的活性，还可以促进其它化疗药物的抗肿瘤作用，发明人发现，DHA的水溶性差，在临床上仅能选择口服的方式摄入DHA。
发明内容
本发明的目的是合成一种右旋糖酐-二十二碳六烯酸偶联聚合物及其合成方法和应用，其基于右旋糖酐共价负载多个DHA分子的偶联物，从而有助于提高DHA的水溶性，克服了因DHA水溶性差导致的给药困难问题，同时其作为双亲性药物载体工具可以与其他药物进一步偶联，改变原有药物的特性，因此具有良好的实际应用之价值。
为了实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
本发明的第一个方面，提供右旋糖酐-二十二碳六烯酸偶联聚合物，所述右旋糖酐-二十二碳六烯酸偶联聚合物结构式如下所示：
Figure PCTCN2021081131-appb-000001
其中，n为大于0的自然数，形成本发明中右旋糖酐-二十二碳六烯酸偶联聚合物的右旋糖酐的分子量(Mw[重均分子量])可以为至少100000道尔顿。
本发明的右旋糖酐-DHA偶联聚合物将氨基酸作为连接部分，将DHA和大分子聚合物骨架右旋糖酐连接在一起。
本发明的第二个方面，提供上述右旋糖酐-二十二碳六烯酸偶联聚合物的合成方法，所述合成方法至少包括：以氨基酸作为亲水性连接臂；利用氨基酸对DHA的结构进行修饰；利用氯乙酸对右旋糖苷进行羧甲基化修饰得到多糖大分子，将修饰后的DHA连接到多糖大分子上，得到所述右旋糖酐-DHA偶联聚合物。
本发明的第三个方面，提供上述右旋糖酐-DHA偶联聚合物如下1)-3) 中任意一种中的应用：
1)DHA生物功能研究；
2)DHA相关药物开发；
3)药物载体或制备药物载体。
上述一个或多个技术方案的有益技术效果：
上述方案通过多聚右旋糖酐作为载药骨架，共价偶联多个DHA分子，能够有效提高DHA的水溶性，克服因DHA水溶性差导致人体摄入方式局限于口服的情况，并且作为一种双亲性药物载体工具可以与其他药物进一步偶联，改变原有药物的特性，如：提高水溶性、改变药物血浆滞留时间等，延长药物半衰期，在包载抗肿瘤化疗药物时，在体内会因DHA的释放而增强药物的抗肿瘤作用。同时所述合成方法简便易行，可操作性强，因此具有良好的实际应用之价值。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为DHA结构；
图2为右旋糖酐结构；
图3为本发明实施例1中化合物I的合成方程式；
图4为本发明实施例1中DHA结构修饰化合物IV的合成路线；
图5为本发明实施例1中合成右旋糖酐结构修饰化合物V的反应方程；
图6为本发明实施例1中合成右旋糖酐-DHA偶联化合物VI的反应方程。
图7为本发明实施例1中化合物II的质谱图。
图8为本发明实施例1中化合物III的质谱图。
图9为本发明实施例1中化合物IV的质谱图。
图10为本发明实施例1中化合物V的氢谱图。
图11为本发明实施例1中化合物VI的氢谱图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方式；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方式，而不是为了限制本发明的保护范围。下列具体实施方式中如果未注明具体条件的实验方法，通常按照本领域技术内的常规方法和条件。
如前所述，DHA本身具有抑制肿瘤细胞增殖的活性，还可以促进其它化疗药物的抗肿瘤作用，但是DHA的水溶性差，在临床上仅能选择口服的方式摄入DHA。
有鉴于此，本发明的一个典型实施方式中，提供一种右旋糖酐-二十二碳六烯酸偶联聚合物，所述右旋糖酐-二十二碳六烯酸偶联聚合物结构式如下所示：
Figure PCTCN2021081131-appb-000002
该偶联聚合物不仅可以作为载体，提高非水溶性药物的溶解性，并且起到缓释作用，延长药物半衰期。另外，由于该药物在体内会释放DHA，在包载抗肿瘤化疗药物时，可以提高被包载药物的药效。
其中，n为大于0的自然数，形成本发明中右旋糖酐-二十二碳六烯酸偶联聚合物的右旋糖酐的分子量(Mw[重均分子量])可以为至少100000道尔顿。在某些实施例中，右旋糖酐可以具有或者至少具有100000、125000、150000、200000、250000或500000道尔顿的Mw，或在100000-200000、125000-175000、135000-165000或145000-155000道尔顿的Mw。
本发明的右旋糖酐-DHA偶联聚合物将氨基酸作为连接部分，将DHA和大分子聚合物骨架右旋糖酐连接在一起。
本发明的又一具体实施方式中，提供上述右旋糖酐-二十二碳六烯酸偶联聚合物的合成方法，所述合成方法至少包括：利用氨基酸连接臂对DHA的结构进行修饰；对右旋糖苷进行多糖功能化修饰得到多糖大分子，将修饰后的DHA连接到多糖大分子上，得到所述右旋糖酐-DHA偶联聚合物。
其中，所述氨基酸连接臂优选为赖氨酸连接臂；
所述多糖功能化修饰具体为羧甲基化修饰；
本发明的又一具体实施方式中，DHA的结构修饰的方法，包括：
1)DHA用N-羟基丁二酰亚胺活化，合成式(I)化合物。
2)式(I)化合物与N-α-叔丁氧羰基-L-赖氨酸，发生酰胺反应，合成式(II)所示化合物；
3)利用乙醇与式(II)所示化合物，发生酯化反应，合成式(III)所示化合物；
4)利用HCl脱去式(III)所示化合物的叔丁氧羰基保护基团，合成式(IV)所示化合物。
Figure PCTCN2021081131-appb-000003
Figure PCTCN2021081131-appb-000004
本发明的又一具体实施方式中，所述利用氯乙酸对右旋糖苷进行羧甲基化修饰得到多糖大分子，具体包括：利用氯乙酸(ClCH 2COOH)与右旋糖酐发生成醚反应，生成式(V)所示化合物。
Figure PCTCN2021081131-appb-000005
本发明的又一具体实施方式中，将修饰后的DHA连接到多糖大分子上，具体包括：
基于式(IV)所示化合物和式(V)所示化合物进行反应，偶联后合成式(VI)所示化合物即右旋糖酐-DHA偶联聚合物。
Figure PCTCN2021081131-appb-000006
本发明的又一具体实施方式中，提供上述右旋糖酐-DHA偶联聚合物如下1)-3)中任意一种中的应用：
1)DHA生物功能研究；
2)DHA相关药物开发；
3)药物载体或制备药物载体。
所述应用2)中，所述DHA相关药物包括抗癌药物或抗肿瘤药物；
所述应用3)中，所述药物载体可以为纳米药物载体(Nanoscale Drug Carriers)。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。
实施例1.右旋糖酐-DHA的合成
(1)化合物(IV)的合成：
将3.42g二十二碳六烯酸、2.394g N-羟丁二酰亚胺和3.987g 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)溶于20ml二氯甲烷(DCM)中，搅拌3个小时，反应完毕后，使用饱和氯化钠溶液萃取，收集有机相，浓缩后得到6.4796g油状液体，化合物(I)。将5g N-α-叔丁氧羰基-L-赖氨酸溶于30ml无水N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中加入3.082g三乙胺，搅拌反应1小时。将4.23g化合物(I)溶于7ml无水DMF中加入到上述反应体系中，搅拌反应3小时。用1mol/l的盐酸(调节pH＝3.0)，乙酸乙酯与饱和氯化钠萃取，收集有机相，用无水硫酸钠干燥，过滤后用旋转蒸发仪浓缩， 硅胶柱纯化(DCM：甲醇＝1％-3％)，干燥后的到(6.6928g)淡黄色油状液体，化合物(II)。将5.36g化合物(II)、2.3522g 4-二甲氨基吡啶(DMAP)和3.6907g EDC在15ml的无水DMF中完全溶解，加入50ml的乙醇，搅拌反应8小时。蒸干溶剂，使用乙酸乙酯与饱和氯化钠溶液萃取，收集有机相，硅胶柱层析纯化(乙酸乙酯：石油醚＝20％-40％)，干燥后得到4.82g黄色油状液体，化合物(III)。向3ml浓盐酸中加入6ml无水乙醇并混匀，加入400mg的化合物(III)，搅拌反应1小时，蒸干溶剂，得到0.536g棕色油状液体(IV)。
(2)右旋糖酐-DHA的合成
将5g右旋糖酐溶于30ml水中,加入17g氢氧化钠，冰浴搅拌1小时，加入10.95g氯乙酸，50摄氏度油浴，搅拌反应5小时。持续搅拌500ml甲醇，向其中滴加反应液，体系出现白色絮状沉淀，过滤后的滤渣用水溶解，用盐酸调至pH＝3.0，继续搅拌30分钟，进行浓缩后，对浓缩液透析三次，每次3小时，透析袋截留分子量为50000道尔顿，冷冻干燥得到5.1g白色固体的化合物(V)。74mg化合物(IV)溶于7ml的DMF中，加入DIPEA搅拌混匀。将500mg化合物(V)溶于3ml水中，然后加入到上述反应，搅拌反应10小时。反应液用DCM和水进行萃取，收集水相进行浓缩，对浓缩液透析次，每次3小时，透析袋截留分子量为50000道尔顿，冷冻干燥后得到450mg化合物(VI)(右旋糖酐-DHA)。
应注意的是，以上实例仅用于说明本发明的技术方案而非对其进行限制。尽管参照所给出的实例对本发明进行了详细说明，但是本领域的普通技术人 员可根据需要对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

  1. 一种右旋糖酐-二十二碳六烯酸偶联聚合物，其特征在于，所述右旋糖酐-二十二碳六烯酸偶联聚合物结构式如下所示：
    Figure PCTCN2021081131-appb-100001
    n为大于0的自然数。
  2. 如权利要求1所述的右旋糖酐-二十二碳六烯酸偶联聚合物，其特征在于，右旋糖酐的分子量为至少100000道尔顿。
  3. 如权利要求1所述的右旋糖酐-二十二碳六烯酸偶联聚合物，其特征在于，所述右旋糖酐-DHA偶联聚合物以氨基酸作为连接部分，将DHA和大分子聚合物骨架右旋糖酐连接在一起。
  4. 权利要求1-3任一项所述右旋糖酐-二十二碳六烯酸偶联聚合物的合成方法，其特征在于，所述合成方法至少包括：利用氨基酸连接臂对DHA的结构进行修饰；对右旋糖苷进行多糖功能化修饰得到多糖大分子，将修饰后的DHA连接到多糖大分子上，得到所述右旋糖酐-DHA偶联聚合物。
  5. 如权利要求4所述的合成方法，其特征在于，所述氨基酸连接臂为赖氨酸连接臂；或，所述多糖功能化修饰为羧甲基化修饰。
  6. 如权利要求4所述的合成方法，其特征在于，DHA的结构修饰的方法，包括：
    1)DHA用N-羟基丁二酰亚胺活化，合成式(I)化合物；
    2)式(I)化合物与N-α-叔丁氧羰基-L-赖氨酸，发生酰胺反应，合成式(II)所示化合物；
    3)利用乙醇与式(II)所示化合物，发生酯化反应，合成式(III)所示化合物；
    4)利用HCl脱去式(III)所示化合物的叔丁氧羰基保护基团，合成式(IV)所示化合物；
    Figure PCTCN2021081131-appb-100002
  7. 如权利要求4所述的合成方法，其特征在于，所述利用氯乙酸对右旋糖苷进行羧甲基化修饰得到多糖大分子，具体包括：利用氯乙酸与右旋糖酐发生成醚反应，生成式(V)所示化合物；
    Figure PCTCN2021081131-appb-100003
  8. 如权利要求将修饰后的DHA连接到多糖大分子上，具体包括：
    基于式(IV)所示化合物和式(V)所示化合物进行反应，偶联后合成式(VI)所示化合物即右旋糖酐-DHA偶联聚合物；
    Figure PCTCN2021081131-appb-100004
  9. 权利要求1-3任一项所述右旋糖酐-二十二碳六烯酸偶联聚合物在如下1)-3)中任意一种中的应用：
    1)DHA生物功能研究；
    2)DHA相关药物开发；
    3)药物载体或制备药物载体。
  10. 如权利要求9所述应用，其特征在于，所述应用2)中，所述DHA 相关药物包括抗癌药物或抗肿瘤药物；
    所述应用3)中，所述药物载体为纳米药物载体。
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