專(zhuān)利名稱(chēng)：用于細(xì)胞內(nèi)藥物傳遞的星形聚合物納米藥物載體制劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子材料和醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域，具體涉及一種可用于細(xì)胞內(nèi)藥物傳遞的 星形聚合物納米藥物載體及其制備方法。
背景技術(shù)：
癌癥是一類(lèi)嚴(yán)重危害人類(lèi)健康的疾病，因而針對(duì)癌癥治療的研究工作一直是人們 關(guān)注的熱點(diǎn)?；瘜W(xué)治療是癌癥治療三大手段(化療、放療和手術(shù)切割)中最常用的一種方 法，化療對(duì)于癌癥的治療及控制癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移具有重要意義，但是通過(guò)小分子直接給藥方 式實(shí)施的化療也面臨著問(wèn)題，比如裸露的藥物在體內(nèi)循環(huán)時(shí)具有很強(qiáng)的毒副作用；藥物 在體內(nèi)的分布缺乏選擇性；藥物的生物利用度過(guò)低；多數(shù)抗腫瘤藥物的水溶性較差；藥物 在體內(nèi)新陳代謝快，半衰期短，體內(nèi)濃度很快降低而影響療效，故需要大劑量給藥，而過(guò)高 的藥物濃度又會(huì)增強(qiáng)藥物的副作用等。針對(duì)直接給藥的這些缺點(diǎn)，藥物載體開(kāi)始被廣泛研究。其中，利用兩親性共聚物在 水溶液中形成的納米膠束作為藥物載體的研究備受人們的關(guān)注。在自組裝形成膠束的過(guò)程 中，兩親性聚合物的疏水鏈段會(huì)形成膠束的內(nèi)核，親水鏈段會(huì)形成膠束的外殼。膠束疏水的 內(nèi)核可以用來(lái)負(fù)載疏水性的抗腫瘤藥物，降低藥物在傳遞過(guò)程中的毒副作用。兩親性聚合 物膠束具有親水性且流動(dòng)性很好的外殼，可以有效提高藥物的水溶性，并且可以阻止腫瘤 組織血管內(nèi)皮細(xì)胞與疏水性藥物間的疏水結(jié)合作用，從而使藥物能利用腫瘤組織血管壁的 高通透性順利地進(jìn)入腫瘤組織，提高藥物的生物利用度。然而常規(guī)的聚合物納米膠束作為藥物載體也面臨著一些不足。例如，化療藥物一 般需要進(jìn)入腫瘤細(xì)胞內(nèi)后才能產(chǎn)生療效，而傳統(tǒng)納米載體的藥物釋放行為在細(xì)胞內(nèi)外的差 異沒(méi)有明顯區(qū)別，藥物較多在細(xì)胞外就已經(jīng)釋放，導(dǎo)致藥物的生物利用度較低，副作用較 大。即使目前研究中的靶向性和刺激響應(yīng)型納米膠束也不能區(qū)分細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外環(huán)境，因 此研究能在腫瘤細(xì)胞內(nèi)定域釋放的智能型聚合物納米膠束作為藥物載體具有重大意義。二硫鍵(S-S)是一種對(duì)還原性環(huán)境非常敏感的弱共價(jià)鍵，利用二硫鍵連接的嵌段 共聚物在還原性環(huán)境中會(huì)發(fā)生化學(xué)鍵(S-S)的斷裂，各個(gè)鏈段會(huì)分裂成獨(dú)立的聚合物鏈 (Biomaterials，2009，30 =6358-6366)。而腫瘤細(xì)胞中谷胱甘肽的濃度比正常細(xì)胞高，能夠 提供還原環(huán)境，使得S-S鍵發(fā)生斷裂(Biomacromolecules，2010，ll :848_854)。采用二硫 鍵將嵌段共聚物的親水鏈段和疏水鏈段連接起來(lái)，利用這種共聚物制備的膠束用作藥物載 體，當(dāng)藥物載體進(jìn)入腫瘤細(xì)胞后，能夠在細(xì)胞內(nèi)還原性環(huán)境的影響下，膠束的親水性殼層選 擇性地脫落，將包裹藥物的內(nèi)核裸露出來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)的藥物釋放速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于細(xì)胞 外的釋放速度，因此可以極大提高藥物的生物利用度，提高腫瘤化療的效果。聚乙二醇(PEG)具有優(yōu)良的生物相容性和血液相容性、抗蛋白性，還具有良好的 親水性，并被美國(guó)FDA批準(zhǔn)可用于人體。聚乙二醇與水接觸時(shí)界面自由能低，在水中具有延 展結(jié)構(gòu)，因此具有非常高的鏈流動(dòng)性，可提供一定的空間穩(wěn)定效應(yīng)，因而被廣泛用作聚合物膠束中的親水性組分。脂肪族聚酯，例如聚乙交酯(PGA)、聚丙交酯或聚乳酸(PLA)和聚己 內(nèi)酯(PCL)等，是目前應(yīng)用廣泛的一類(lèi)生物可降解和可吸收材料。脂肪族聚酯具有低免疫 性，良好的生物降解性和生物相容性，所以被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)和醫(yī)藥領(lǐng)域，如骨折固 定材料、手術(shù)縫合線、組織工程支架材料和藥物緩控釋載體材料等。星形聚合物由于其三維 結(jié)構(gòu)和獨(dú)特的性質(zhì)獲得了人們的廣泛關(guān)注，星形結(jié)構(gòu)聚合物具有較小的流體力學(xué)體積，因 而利用這種結(jié)構(gòu)的兩親性共聚物制備的膠束也具有較低的臨界膠束濃度(CMC)，從而有較 好的膠束穩(wěn)定性。進(jìn)一步地，有些星形聚合物還能形成更加穩(wěn)定的單分子膠束。這些共聚 物膠束有望解決聚合物膠束在生理環(huán)境下易解體的問(wèn)題，提高用作藥物載體的納米顆粒的 穩(wěn)定性(Macromolecules, 1993, 26 :4324_4331 ；Pharmaceut Res, 2006, 23 :1_30)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種用于細(xì)胞內(nèi)藥物傳遞的星形聚合物納米藥物載體制劑， 解決了現(xiàn)有技術(shù)中聚合物納米膠束作為藥物載體難以進(jìn)入到靶細(xì)胞內(nèi)釋放導(dǎo)致藥物的生 物利用度較低，副作用較大等問(wèn)題。為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的這些問(wèn)題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是一種用于細(xì)胞內(nèi)藥物傳遞的星形聚合物納米藥物載體制劑，其特征在于所述納米 藥物載體制劑以其組分的重量份數(shù)計(jì)包括藥物1 20重量份；
兩親性星形嵌段共聚物 10 200重量份；有機(jī)溶劑20 500重量份；所述載體中兩親性星形嵌段共聚物為含端羥基的星形脂肪族聚酯通過(guò)二硫鍵連 接親水段形成的兩親性星形嵌段共聚物。優(yōu)選的，所述有機(jī)溶劑選自丙酮、甲醇、乙醇、四氫呋喃、二氧六環(huán)、N，N-二甲基甲 酰胺、N，N-二乙基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亞砜的一種或兩種以上的任意混合。優(yōu)選的，所述藥物選自阿霉素、紫杉醇、氟尿嘧啶、氨甲喋呤、喜樹(shù)堿、它莫西芬、灰 黃霉素、黃體酮、前列地爾、氯霉素、甲糖寧、利福平、表柔比星、普魯泊福、鹵泛曲林等中的 一種或兩種以上的任意組合。優(yōu)選的，所述制劑的劑型為凍干粉針劑，所述制劑的粒徑范圍是10-200納米。本發(fā)明還提供了一種制備用于細(xì)胞內(nèi)藥物傳遞的星形聚合物納米藥物載體制劑 的方法，其特征在于所述方法包括以下步驟(1)將摩爾比為1 40 800的多羥基小分子和脂肪族環(huán)酯單體加入到聚合管 中，在無(wú)水無(wú)氧條件下，按照單體總摩爾量的0. 01 加入催化劑辛酸亞錫，在氬氣或氮 氣保護(hù)下，進(jìn)行本體聚合或溶劑存在下的溶液聚合，聚合溫度為70 150°C，聚合時(shí)間為 6 48小時(shí)，將制得的聚合物沉淀，過(guò)濾，洗滌，真空干燥，得到含端羥基的星形脂肪族聚 酯；(2)將聚乙二醇單甲醚、二硫代二元酸、N，N- 二環(huán)己基碳酰亞胺和4- 二甲氨基吡 啶DMAP按摩爾比例為1 1 20 1 20 0. 2 5的比例溶解在干燥的有機(jī)溶劑中， 在0 90°C條件下攪拌反應(yīng)6 72小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，過(guò)濾除去沉淀物，濃縮反應(yīng)溶液，然 后將反應(yīng)溶液倒入5 50倍量的石油醚或乙醚中，沉淀，過(guò)濾，真空干燥，得到含端羧基和二硫鍵的聚乙二醇單甲醚MPEG-SS-C00H ；(3)將含端羥基的星形脂肪族聚酯、含端羧基和二硫鍵的聚乙二醇單甲醚、N， N-二環(huán)己基碳酰亞胺和4-二甲氨基吡啶按按1 3 30 3 30 0.6 3的摩爾比 例溶解在干燥的有機(jī)溶劑中，在0 90°C條件下攪拌反應(yīng)6 72小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，過(guò)濾 除去沉淀物，濃縮反應(yīng)溶液，然后將反應(yīng)溶液倒入5 50倍量的石油醚或乙醚中，沉淀，過(guò) 濾。將得到的產(chǎn)物用甲醇和苯/正己烷混合溶劑萃取，收集苯/正己烷混合溶劑相，減壓蒸 餾除去溶劑后，得到聚乙二醇和脂肪族聚酯的兩親性星形嵌段共聚物；(4)稱(chēng)取兩親性星形嵌段共聚物10-200份，藥物1-20份，有機(jī)溶劑20-500份，將 藥物和高分子按比例完全溶解于有機(jī)溶劑中，形成透明的油相；將制得的溶液置于透析袋 中，然后在10-500倍量的水中透析12-72小時(shí)，每2-6小時(shí)換透析液一次；透析結(jié)束后，將 透析袋中形成的載藥膠束水溶液制成所需劑型的制劑。優(yōu)選的，步驟(1)中所述的多羥基小分子為具有三個(gè)以上羥基的小分子化合物， 選自丙三醇、季戊四醇、雙季戊四醇或環(huán)糊精。優(yōu)選的，步驟(1)中所述的脂肪族環(huán)酯單體選自L-丙交酯、D-丙交酯、D，L-丙交 酯、乙交酯、ε-己內(nèi)酯、丁內(nèi)酯、δ-戊內(nèi)酯、Y-戊內(nèi)酯、丙內(nèi)酯、對(duì)二氧(雜)環(huán)己酮、1， 5-二氧雜環(huán)戊酮或碳酸環(huán)丙酯中的一種或兩種以上的任意組合。優(yōu)選的，步驟(1)中所述制備的星形脂肪族聚酯分子量為1500 50000，步驟(2) 中所述的聚乙二醇單甲醚分子量為500 10000。優(yōu)選的，步驟(2)中所述的二硫代二元酸的結(jié)構(gòu)通式為H00C-R-SS-R-C00H，其中 R基團(tuán)選自CH2、CH2CH2和CH2CH2CH2中的一種。本發(fā)明技術(shù)方案通過(guò)多羥基小分子引發(fā)脂肪族環(huán)酯單體的開(kāi)環(huán)聚合制備星形聚 酯，然后利用二硫鍵將聚乙二醇連接到聚酯的分子鏈末端，形成兩親性的星形嵌段共聚物。 利用這種共聚物在水溶液中的自組裝行為，采用透析法可以制備內(nèi)部疏水層包裹藥物的納 米顆粒，用于實(shí)現(xiàn)抗癌藥物在細(xì)胞的內(nèi)定域釋放。以多羥基小分子引發(fā)脂肪族環(huán)酯單體的 開(kāi)環(huán)聚合制備星形脂肪族聚酯；通過(guò)酯化反應(yīng)在聚乙二醇單甲醚的羥基端連接上二硫鍵和 羧基，然后將這種改性后的聚乙二醇與含端羥基的星形聚酯進(jìn)行大分子間的酯化反應(yīng)，得 到兩親性的星形嵌段共聚物，這種共聚物的親水鏈段與疏水鏈段由二硫鍵橋接。利用這種 共聚物在水溶液中的自組裝行為，采用透析法可以制備內(nèi)部疏水層包裹藥物的納米顆粒。 這種納米藥物載體進(jìn)入細(xì)胞后，能利用腫瘤細(xì)胞內(nèi)的還原性環(huán)境促使其親水性殼層選擇性 地脫落，從而實(shí)現(xiàn)藥物在腫瘤細(xì)胞內(nèi)的定域釋放。本發(fā)明技術(shù)方案中進(jìn)行制備可用于細(xì)胞內(nèi)藥物傳遞的星形聚合物納米藥物載體 制劑時(shí)，可以采用如下步驟a)含端羥基的星形脂肪族聚酯的合成將干燥的多羥基小分子和脂肪族環(huán)酯單體按1 40 800的摩爾比加入到聚合 管中，在無(wú)水無(wú)氧條件下，按照單體總摩爾量的0.01 加入催化劑辛酸亞錫，在氬氣 或氮?dú)獗Ｗo(hù)下，進(jìn)行本體聚合或溶劑(苯或甲苯)存在下的溶液聚合，聚合溫度為70 150°C，聚合時(shí)間為6 48小時(shí)，將制得的聚合物沉淀，過(guò)濾，洗滌，真空干燥，得到含端羥基 的星形脂肪族聚酯。以上反應(yīng)的方程式如下(以六臂星形脂肪族聚酯的開(kāi)環(huán)聚合為例) ΛΛ/ν =脂肪族聚隨
d)納米藥物載體的制備
權(quán)利要求
一種用于細(xì)胞內(nèi)藥物傳遞的星形聚合物納米藥物載體制劑，其特征在于所述納米藥物載體制劑以其組分的重量份數(shù)計(jì)包括藥物 1～20重量份；兩親性星形嵌段共聚物 10～200重量份；有機(jī)溶劑 20～500重量份；所述載體中兩親性星形嵌段共聚物為含端羥基的星形脂肪族聚酯通過(guò)二硫鍵連接親水段形成的兩親性星形嵌段共聚物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于細(xì)胞內(nèi)藥物傳遞的星形聚合物納米藥物載體制劑，其 特征在于所述有機(jī)溶劑選自丙酮、甲醇、乙醇、四氫呋喃、二氧六環(huán)、N，N-二甲基甲酰胺、N， N-二乙基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亞砜的一種或兩種以上的任意混合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于細(xì)胞內(nèi)藥物傳遞的星形聚合物納米藥物載體制劑，其特 征在于所述藥物選自阿霉素、紫杉醇、氟尿嘧啶、氨甲喋呤、喜樹(shù)堿、它莫西芬、灰黃霉素、黃 體酮、前列地爾、氯霉素、甲糖寧、利福平、表柔比星、普魯泊福、鹵泛曲林等中的一種或兩種 以上的任意組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于細(xì)胞內(nèi)藥物傳遞的星形聚合物納米藥物載體制劑，其特 征在于所述制劑的劑型為凍干粉針劑，所述制劑的粒徑范圍是10-200納米。
5.一種制備用于細(xì)胞內(nèi)藥物傳遞的星形聚合物納米藥物載體制劑的方法，其特征在于 所述方法包括以下步驟(1)將摩爾比為1 40 800的多羥基小分子和脂肪族環(huán)酯單體加入到聚合管中，在 無(wú)水無(wú)氧條件下，按照單體總摩爾量的0. 01 加入催化劑辛酸亞錫，在氬氣或氮?dú)獗?護(hù)下，進(jìn)行本體聚合或溶劑存在下的溶液聚合，聚合溫度為70 150°C，聚合時(shí)間為6 48 小時(shí)，將制得的聚合物沉淀，過(guò)濾，洗滌，真空干燥，得到含端羥基的星形脂肪族聚酯；(2)將聚乙二醇單甲醚、二硫代二元酸、N，N-二環(huán)己基碳酰亞胺和4-二甲氨基吡啶 DMAP按摩爾比例為1 1 20 1 20 0. 2 5的比例溶解在干燥的有機(jī)溶劑中，在 0 90°C條件下攪拌反應(yīng)6 72小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，過(guò)濾除去沉淀物，濃縮反應(yīng)溶液，然后 將反應(yīng)溶液倒入5 50倍量的石油醚或乙醚中，沉淀，過(guò)濾，真空干燥，得到含端羧基和二 硫鍵的聚乙二醇單甲醚MPEG-SS-COOH ；(3)將含端羥基的星形脂肪族聚酯、含端羧基和二硫鍵的聚乙二醇單甲醚、N，N-二環(huán) 己基碳酰亞胺和4-二甲氨基吡啶按按1 3 30 3 30 0.6 3的摩爾比例溶解 在干燥的有機(jī)溶劑中，在0 90°C條件下攪拌反應(yīng)6 72小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，過(guò)濾除去沉 淀物，濃縮反應(yīng)溶液，然后將反應(yīng)溶液倒入5 50倍量的石油醚或乙醚中，沉淀，過(guò)濾。將 得到的產(chǎn)物用甲醇和苯/正己烷混合溶劑萃取，收集苯/正己烷混合溶劑相，減壓蒸餾除去 溶劑后，得到聚乙二醇和脂肪族聚酯的兩親性星形嵌段共聚物；(4)稱(chēng)取兩親性星形嵌段共聚物10-200份，藥物1-20份，有機(jī)溶劑20-500份，將藥物 和高分子按比例完全溶解于有機(jī)溶劑中，形成透明的油相；將制得的溶液置于透析袋中，然 后在10-500倍量的水中透析12-72小時(shí)，每2-6小時(shí)換透析液一次；透析結(jié)束后，將透析袋 中形成的載藥膠束水溶液制成所需劑型的制劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于步驟(1)中所述的多羥基小分子為具有三 個(gè)以上羥基的小分子化合物，選自丙三醇、季戊四醇、雙季戊四醇或環(huán)糊精。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于步驟(1)中所述的脂肪族環(huán)酯單體選自 L-丙交酯、D-丙交酯、D，L-丙交酯、乙交酯、ε-己內(nèi)酯、丁內(nèi)酯、δ-戊內(nèi)酯、γ-戊內(nèi)酯、 丙內(nèi)酯、對(duì)二氧(雜)環(huán)己酮、1，5_二氧雜環(huán)戊酮或碳酸環(huán)丙酯中的一種或兩種以上的任意組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于步驟(1)中所述制備的星形脂肪族聚酯分 子量為1500 50000，步驟(2)中所述的聚乙二醇單甲醚分子量為500 10000。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于步驟(2)中所述的二硫代二元酸的結(jié)構(gòu)通 式為HOOC-R-SS-R-COOH，其中 R 基團(tuán)選自 CH2、CH2CH2 和 CH2CH2CH2 中的一種。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于細(xì)胞內(nèi)藥物傳遞的星形聚合物納米藥物載體制劑，其特征在于所述納米藥物載體制劑以其組分的重量份數(shù)計(jì)包括藥物1～20重量份；兩親性星形嵌段共聚物10～200重量份；有機(jī)溶劑20～500重量份；所述載體中兩親性星形嵌段共聚物為含端羥基的星形脂肪族聚酯通過(guò)二硫鍵連接親水段形成的兩親性星形嵌段共聚物。利用這種共聚物在水溶液中的自組裝行為，采用透析法可以制備內(nèi)部疏水層包裹藥物的納米顆粒。這種納米藥物載體進(jìn)入細(xì)胞后，能利用腫瘤細(xì)胞內(nèi)的還原性環(huán)境促使其親水性殼層選擇性地脫落，從而實(shí)現(xiàn)藥物在腫瘤細(xì)胞內(nèi)的定域釋放。
文檔編號(hào)A61K47/34GK101961494SQ201010291079
公開(kāi)日2011年2月2日 申請(qǐng)日期2010年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月26日
發(fā)明者任天斌, 馮玥, 李建波, 李永勇, 賈夢(mèng)虹 申請(qǐng)人:蘇州同科生物材料有限公司