一種側(cè)鏈含雙硫五元環(huán)功能基團(tuán)的碳酸酯聚合物在制備藥物控制釋放載體中的應(yīng)用
【專利說明】一種側(cè)鏈含雙硫五元環(huán)功能基團(tuán)的碳酸酯聚合物在制備藥物 控制釋放載體中的應(yīng)用
[00011 本發(fā)明是申請(qǐng)?zhí)枮?01410231049.8、申請(qǐng)日為2014年5月28日、發(fā)明名稱為"側(cè) 鏈含雙硫五元環(huán)功能基團(tuán)的碳酸酯聚合物及其應(yīng)用"的專利的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及一種生物可降解聚合物材料的應(yīng)用，具體涉及一種側(cè)鏈含雙硫五元環(huán) 功能基團(tuán)的碳酸酯聚合物在制備藥物控制釋放載體中的應(yīng)用，屬于醫(yī)藥材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0003] 生物可降解聚合物具有非常獨(dú)特的性能，例如它們通常具有良好的生物相容性， 能在體內(nèi)降解，降解產(chǎn)物可被人體吸收或通過人體正常生理途徑排出體外，而被廣泛應(yīng)用 于生物醫(yī)學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域，如手術(shù)縫合線、骨固定器械、生物組織工程支架材料、和藥物控制 釋放載體等。其中，合成的生物可降解聚合物由于其免疫原性較低、其性能含如降解性能和 機(jī)械性能等均可方便得到控制等而尤其受到關(guān)注。合成的生物可降解聚合物主要有脂肪族 聚酯、聚碳酸酯、聚氨基酸、聚磷酸酯、聚酸酐、聚原酸酯等。其中，聚碳酸酯如聚三亞甲基環(huán) 碳酸酯（PTMC)和脂肪族聚酯如聚乙交酯（PGA)、聚丙交酯（PLA)、丙交酯-乙交酯共聚物 (PLGA)、聚己內(nèi)酯（PCL)等是最常用的生物可降解聚合物，已獲得美國食品藥物管理部門 (FDA)的許可。
[0004] 但是，現(xiàn)有的生物可降解聚合物如PTMC、PCL、PLA和PLGA等結(jié)構(gòu)比較單一，缺乏可 用于修飾的官能團(tuán)，往往難以提供循環(huán)穩(wěn)定的藥物納米載體或是穩(wěn)定的表面修飾涂層。
[0005] 聚碳酸酯的降解產(chǎn)物主要是二氧化碳和中性的二元醇，不產(chǎn)生酸性降解產(chǎn)物。其 中功能性環(huán)狀碳酸酯單體可以和很多環(huán)酯類單體，如GA、LA和ε-CL等，以及其它環(huán)狀碳酸酯 單體共聚，得到不同性能的生物可降解聚合物。
[0006] 另外，現(xiàn)有技術(shù)中，在開環(huán)聚合過程中，環(huán)碳酸酯單體結(jié)構(gòu)中的活潑基團(tuán)易反應(yīng)， 因此在由單體制備功能性環(huán)狀碳酸酯聚合物時(shí)都需要通過保護(hù)和脫保護(hù)步驟，這導(dǎo)致制備 過程繁瑣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是，提供一種側(cè)鏈含雙硫五元環(huán)功能基團(tuán)的碳酸酯聚合物的應(yīng)用。
[0008] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明具體的技術(shù)方案為： 一種側(cè)鏈含雙硫五元環(huán)功能基團(tuán)的碳酸酯聚合物在制備藥物控制釋放載體中的應(yīng)用； 所述側(cè)鏈含雙硫五元環(huán)功能基團(tuán)的碳酸酯聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：
所述側(cè)鏈含雙硫五元環(huán)功能基團(tuán)的碳酸酯聚合物的分子量為3000~70000 Da。
[0009] 上述技術(shù)方案中，側(cè)鏈含雙硫五元環(huán)功能基團(tuán)的碳酸酯聚合物分子鏈上含有雙硫 五元環(huán)功能基團(tuán)的環(huán)碳酸酯單體的單元數(shù)為4~50。
[0010] 上述側(cè)鏈含雙硫五元環(huán)功能基團(tuán)的碳酸酯聚合物可以在引發(fā)劑存在下，在溶劑 中，由含雙硫五元環(huán)功能基團(tuán)的環(huán)狀碳酸酯單體開環(huán)聚合得到，或者由含雙硫五元環(huán)功能 基團(tuán)的環(huán)狀碳酸酯單體和其他環(huán)酯單體、環(huán)碳酸酯單體開環(huán)聚合得到;所述其他環(huán)碳酸酯 單體包括三亞甲基環(huán)碳酸酯(TMC)，所述其他環(huán)酯單體包括己內(nèi)酯（ε-CL)、丙交酯(LA)或 乙交酯(GA)。
[0011] 所沭含雙硫五元環(huán)功能基團(tuán)的環(huán)狀碳酸酯單體的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下：
其可以通過以下步驟制備得到： (1)將一水和硫氫化鈉 (NaSH · H2O)溶解在N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，將二溴新戊二 醇用恒壓滴液漏斗緩慢滴加，50°C件下反應(yīng)48小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)物減壓蒸餾除去溶劑 DMF，然后用蒸餾水稀釋，用乙酸乙酯萃取四次，最后有機(jī)相旋蒸得到黃色粘稠狀化合物A; 所述化合物A的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下：
(2) 將化合物A保存在四氫呋喃溶液中，在空氣中氧化24小時(shí)，得到化合物B，所述化合 物B的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下：
(3) 氮?dú)鈿夥罩?，將化合物B與氯甲酸乙酯溶解在干燥過的四氫呋喃中，然后用恒壓滴 液漏斗緩慢滴加三乙胺，在冰水浴中反應(yīng)4小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，過濾，濾液經(jīng)旋轉(zhuǎn)濃縮，再用 乙醚進(jìn)行3-5次重結(jié)晶，得到黃色晶體，即含雙硫五元環(huán)功能基團(tuán)的環(huán)狀碳酸酯單體。
[0012] 上述環(huán)碳酸酯單體在二氯甲烷中可以以聚乙二醇為引發(fā)劑、雙(雙三甲基硅基)胺 鋅為催化劑開環(huán)聚合，形成嵌段聚合物，其反應(yīng)式如下：
上述側(cè)鏈含有雙硫五元環(huán)功能基團(tuán)的碳酸酯聚合物具有可生物降解性，可制備得到納 米粒子(粒徑20-250納米），進(jìn)而可以裝載抗癌藥物；聚合物納米粒子可以在催化量的還原 劑如二硫代蘇糖醇或谷胱甘肽催化下形成穩(wěn)定的化學(xué)交聯(lián)、在體內(nèi)長循環(huán)，但進(jìn)入細(xì)胞后 在細(xì)胞內(nèi)大量還原性物質(zhì)存在環(huán)境下會(huì)快速解交聯(lián)，釋放出藥物，高效殺死癌細(xì)胞。
[0013] 同時(shí)，上述側(cè)鏈含雙硫五元環(huán)功能基團(tuán)的碳酸酯聚合物形成化學(xué)交聯(lián)得到交聯(lián)納 米載體后，在該交聯(lián)納米載體表面可以偶聯(lián)腫瘤細(xì)胞特異性靶向分子如RGD多肽、核酸適配 子、抗體、葉酸或乳糖等，能夠大大增加納米藥物在癌細(xì)胞中的攝取量。
[0014] 上述側(cè)鏈含雙硫五元環(huán)功能基團(tuán)的碳酸酯聚合物具有可生物降解性，可制備生物 組織支架，聚合物在催化量的還原性物質(zhì)，例如二硫代蘇糖醇或谷胱甘肽存在環(huán)境下，可以 促使聚合物可逆交聯(lián)之后通過靜電紡絲制備成纖維，此類纖維經(jīng)過修飾后可以很好的粘附 細(xì)胞，經(jīng)過交聯(lián)可以大大增強(qiáng)纖維的穩(wěn)定性，使其在組織部位更穩(wěn)定，避免了支架不穩(wěn)定易 解離的弊端。
[0015] 由于上述方案的實(shí)施，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1.本發(fā)明首次利用含雙硫五元環(huán)功能基團(tuán)的環(huán)狀碳酸酯單體通過活性可控開環(huán)均聚 合或和其他碳酸酯單體、環(huán)酯單體的共聚合得到分子量可控、分子量分布較窄的碳酸酯聚 合物，由于硫硫五元環(huán)基團(tuán)不影響環(huán)碳酸酯單體的開環(huán)聚合，因此聚合過程無需現(xiàn)有技術(shù) 中的保護(hù)和脫保護(hù)過程，簡化了操作步驟。
[0016] 2.本發(fā)明公開的側(cè)鏈含雙硫五元環(huán)功能基團(tuán)的碳酸酯聚合物具有優(yōu)異的生物可 降解性，可用于控制藥物釋放體系，可制備腫瘤靶向的還原敏感可逆交聯(lián)的納米藥物載體， 支持體內(nèi)長循環(huán)，在癌細(xì)胞高富集的細(xì)胞內(nèi)快速解交聯(lián)，釋放出藥物，高效特異性地殺死癌 細(xì)胞。
[0017] 3.本發(fā)明公開的環(huán)碳酸酯單體制備簡單，由其可以方便的開環(huán)聚合得到側(cè)鏈含 雙硫五元環(huán)功能基團(tuán)的碳酸酯聚合物;該聚合物可進(jìn)一步進(jìn)行自組裝用于控制藥物釋放體 系、組織工程和生物芯片涂層，在生物材料方面，具有良好的應(yīng)用價(jià)值。
【附圖說明】
[0018] 圖1為實(shí)施例二中聚合物PEG5k-P(CDC2.5k-c〇-CL3.9k)的核磁譜圖； 圖2為實(shí)施例十三中聚合物P(CDC-co-CL) (6 · 21k)-PEG(0 · 5k)-P(CDC-c〇-CL) (6 · 21k) 的核磁譜圖； 圖3為實(shí)施例十五中聚合物PEG5k-b-P⑶C2.8k納米粒子粒徑分布圖； 圖4為實(shí)施例十六中聚合物PEG5k-b-PCDC2.8k交聯(lián)納米粒子高度稀釋粒徑變化圖； 圖5為實(shí)施例十六中聚合物PEG5k-b-PCDC2.8k交聯(lián)納米粒子在還原性物質(zhì)谷胱甘肽存 在下粒徑變化圖； 圖6是實(shí)施例十六中聚合物PEG5k-b-PCDC2.8k交聯(lián)納米粒子對(duì)Raw264.7和MCF-7細(xì)胞 的毒性結(jié)果圖； 圖7為實(shí)施例十七中載有阿霉素的聚合物PEG5k-b-PCDC2.8k交聯(lián)納米粒子的體外釋放 結(jié)果； 圖8是實(shí)施例十七中載藥的聚合物PEG5k-b-PCDC2.8k交聯(lián)納米粒子對(duì)Raw264.7和 MCF-7細(xì)胞的毒性結(jié)果圖； 圖9是實(shí)施例十八中聚合物PEG5k-P(CDC3.2k-c〇-TMBPEC3.5k)交聯(lián)納米粒子粒徑分 布圖及電子投射顯微鏡圖片圖； 圖10是實(shí)施例十八中聚合物PEG5k-P(CDC3.2k-c〇-TMBroC3.5k)交聯(lián)納米粒子對(duì) Raw264.7細(xì)胞的毒性結(jié)果圖； 圖11是實(shí)施例十九中包載阿霉素的聚合物PEG5k-P (CDC3.2k-c〇-TMBPEC3.5k)交聯(lián)納 米粒子對(duì)Raw264.7細(xì)胞的毒性結(jié)果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述： 實(shí)施例一含雙硫五元環(huán)功能基團(tuán)的環(huán)狀碳酸酯單體(CDC)的合成
1、一水合硫氫化鈉(28.25 g，381.7 mmol)溶在400 mL N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，50 °〇加熱至完全溶解，逐滴加入二溴新戊二醇(20 g，76.4 mmol)，反應(yīng)48小時(shí)。反應(yīng)物減壓蒸 餾除去溶劑DMF，然后用200mL蒸餾水稀釋，用250 mL乙酸乙酯萃取四次，最后有機(jī)相旋蒸得 到黃色粘稠狀化合物A，產(chǎn)率:70%; 2、 溶解在400 mL的四氫呋喃(THF)中的化合物A在空氣中放置24小時(shí)，分子間巰基氧化 成硫硫鍵，得到化合物B，產(chǎn)率;>98%; 3、 在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，化合物B(11.7 g，70.5 mmol)溶于干燥過的THF(150 mL)中，攪拌至 完全溶解。接著冷卻到〇°C，加入氯甲酸乙酯（15.65 mL，119.8 mmol )，然后逐滴加入Et3N (22.83 mL，120.0 mmol)。待滴加完畢后，該體系在冰水浴條件下繼續(xù)反應(yīng)4 h。反應(yīng)結(jié)束 后，過濾掉產(chǎn)生的Et3N ·Η(：1，濾液經(jīng)旋轉(zhuǎn)濃縮，最后用乙醚進(jìn)行多次重結(jié)晶，得到黃色晶 體，即含雙硫五元環(huán)功能基團(tuán)的環(huán)狀碳酸酯單體(⑶C)，產(chǎn)率:64%。
[0020] 實(shí)施例二兩嵌段側(cè)鏈含雙硫五元環(huán)功能基團(tuán)的碳酸酯聚合物PEG5k_P(⑶C2.5k_ c〇-CL3.9k)的合成 在氮?dú)猸h(huán)境下，0.28 g(1.46 mmoDCDC單體和0.4 g(3.51 mmol)的己內(nèi)酯（ε-CL)溶在 3 mL二氯甲燒中，加入密封反應(yīng)器里，然后加入分子量5000的聚乙二醇0.5 g(0.1 mmol) 和0 · I mo I /L的催化劑雙(雙三甲基硅基)胺鋅的二氯甲烷溶液(0 · I mo I /L)，接著把反應(yīng)器 密封好，轉(zhuǎn)移出手套箱，放入40°C油浴中反應(yīng)1天后，用冰乙酸終止反應(yīng)，在冰乙醚中沉淀， 最終經(jīng)過過濾、真空干燥得到產(chǎn)物側(cè)鏈含雙硫五元環(huán)功能基團(tuán)的碳酸酯聚合物PEG5k-P
[0021] 式中，m=113.6，x=34.2，y=13.0，n=47.2。
[0022] 附圖1為上述聚合物的核磁圖譜。1!1匪1?(400 1取，〇0(：13):1.40(111，-COCH2CH2CH2CH2CH2-),