專利名稱：聚乙二醇1000維生素e琥珀酸酯修飾的嵌段共聚物及其制備方法與應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于生物醫(yī)用材料技術領域，涉及一種聚乙二醇1000維生素E琥珀酸酯修 飾的己內(nèi)酯_乳酸_羥基乙酸的嵌段共聚物及其應用。
背景技術：
用生物降解聚合物來控制釋放活性藥物和其它治療化合物的概念已經(jīng)出現(xiàn)并在 近20年來得到迅速發(fā)展。聚乳酸(PLA)，聚羥基乙酸(PGA)和聚己內(nèi)酯(PCL)是其中最為 重要的三種可降解的生物材料。由于它們可以被水解，或被酶、微生物促進降解，從而引起 分子量下降、失去強度，以致最終降解成為小分子、單體，或成為二氧化碳和水。采用這樣的 材料作為藥物載體，可以實現(xiàn)對藥物的長期控制釋放和恒速釋放，以及對生物活性物質(zhì)的 活性保持等。更為重要的是，這些材料具有良好的生物相容性，當聚合物被體液浸蝕時會分 解成無毒產(chǎn)物，最終會通過檸檬酸循環(huán)從體內(nèi)除去。藥物從這些聚合物中釋放出來通?？?以通過以下兩種方式實現(xiàn)其一，藥物分子從植入表面中釋放時產(chǎn)生的擴散；其二，藥物通 過聚合物主鏈骨架的開裂降解，而發(fā)生隨后的釋放。PLA、PGA和PCL在生物醫(yī)學領域已有廣泛的應用，具有各自的優(yōu)點和缺點。聚乳 酸屬α-聚酯類，有三種異構(gòu)體(PDLA、PLLA、PDLLA)，在體內(nèi)降解生成乳酸，是糖的代謝產(chǎn) 物，可通過模塑、擠壓、溶劑澆鑄等技術加工成各種結(jié)構(gòu)形狀。因其降解產(chǎn)物無毒及良好的 生物相容性，PLA已被美國食品與藥品管理局(FDA)批準廣泛用作醫(yī)用縫線、暫時性支架和 藥物控釋載體。但因PLA結(jié)構(gòu)中缺乏親水性基團而使其材料表面產(chǎn)生了強疏水性，嚴重地 影響了它與細胞的親和性；同時，由于PLA結(jié)構(gòu)中缺乏可供共價引入多肽、膠原等生物活性 分子的活性基團，使其不能成為真正的具有生物專一性的生物活性材料；此外，PLA降解過 程中產(chǎn)生的局部酸性積累可導致PLA植入部位出現(xiàn)非感染性炎癥，甚至局部嚴重積水。聚 ε -己內(nèi)酯(PCL)具有優(yōu)良的藥物透過性、優(yōu)異的生物可降解性和生物相容性。PCL已被美 國FDA批準在人體內(nèi)使用。但是PCL具有較高的結(jié)晶度，親水性較差，降解速率慢，影響了 其作為藥物載體的應用。聚羥基乙酸(PGA)是一種可以被人體吸收的合成聚酯類材料，也 是第一批被美國FDA批準臨床使用的可降解吸收的聚合物。PGA無毒性，有良好的生物相 容性和再吸收性。然而它的熔點高，柔性較差，不易彎曲，且機械強度不高，難于制成復雜的 形狀如螺釘?shù)?。作為藥物載體，PGA的降解速度較快，尤其是短時間內(nèi)強度衰減快，通常條 件下，PGA在組織內(nèi)14天后強度下降50%以上，但是作為藥物載體，它難溶于許多常規(guī)的溶 齊U，這使藥物制劑的操作變得相對困難。綜觀三種聚合物的特點，較高的疏水性和過慢的降 解速度是這些生物可降解材料用于藥物載體最主要的缺點。為了解決這一問題，已進行了許多研究，主要是給疏水性的PLA，PCL, PGA或其共 聚物賦于適度的親水性，一種方法是采用共聚/共混的方式向其中引入親水性聚合物鏈 段。在這些研究中，已經(jīng)研制出PLA，PGA或PCL及其它生物可降解聚合物的嵌段共聚物，它 們含有親水性聚合物嵌段形式的生物相容性聚環(huán)氧乙烷，得到了一種改進的藥物輸送聚合物組合物(參見美國專利 Nos. 4，862，168 ；4，452，973 ；4，716，203 ；5，683，723 ；4，942，035 ； 5，384，333 ；5，476，909 ；5，548，035 ；5，702，717 ；5，449，513 ；5，510，103 ；及 5，543，158)。 CN1922270公開了一種生物可降解聚合物組合物，其包含混合有機過氧化物和無機物顆粒 的聚乳酸和與己二酸共聚的共聚酯聚合物。CN1491988公開了一種聚乳酸/氨基酸酯共混 物及其制備方法，共混物是采用溶液共混法改性聚乳酸。另一種方法是對這些聚合物進行 修飾改性，并且這種修飾改性可以依據(jù)使用目的來進行特定的功能化修飾。任杰等(中國 專利CN 1836738A)公布了一種聚酯類生物可降解材料的表面改性方法，該發(fā)明以多氨基 物聚乙烯亞胺(PEI)為改性劑，在正丙醇溶液中對聚酯膜胺解，通過控制PEI的濃度、溫度、 胺解時間等條件，得到表面接枝了大量活性氨基的PLA平面膜，借助表面活性氨基進一步 固定生物分子殼聚糖等，顯著提高材料的生物相容性。Yuan等(BiOmaCrOmOleCules，2007， 8:1101)以乙基纖 維素(EC)為引發(fā)劑，在辛酸亞錫催化下，120°C在二甲苯中開環(huán)聚合，聚 己內(nèi)酯的末端羥基進一步引發(fā)丙交酯開環(huán)，形成乙基纖維素表面接枝PCL-PLLA嵌段，其熱 力學行為和結(jié)晶形態(tài)不同于線性PCL，且EC-g-PCL-b-PLLA降解較PCL和EC-g-PCL快，這是 由于PLA的存在，其降解加速。近年來，組織工程研究的迅速發(fā)展對各類用于載藥的可降解 生物材料提出了更多、更新的要求，更促進了新型生物可降解高分子的開發(fā)。聚乙二醇1000維生素E琥珀酸酯(TPGS)是維生素E的水溶性衍生物，在國外現(xiàn) 已廣泛應用于制劑研究中，作為藥物的增溶劑、吸收促進劑、乳化劑、增塑劑以及脂溶性藥 物傳遞。由于TPGS的兩親性質(zhì)，將TPGS摻入到藥物制劑中使一些疏水性藥物增溶而提高 藥物生物利用度，此外，TPGS還被認為影響了一種或多種轉(zhuǎn)運蛋白，其中的一個例子為P糖 蛋白(P-gp)，一種作為細胞外排泵的酶。因此，TPGS可通過影響一些藥物的外排而有助于 藥物生物利用度的提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種聚乙二醇1000維生素E琥珀酸酯修飾的己內(nèi)酯-乳 酸_羥基乙酸嵌段共聚物及其制備方法與應用。本發(fā)明提供的聚乙二醇1000維生素E琥珀酸酯修飾的己內(nèi)酯-乳酸-羥基乙酸嵌 段共聚物，是由聚乙二醇1000維生素E琥珀酸酯中的羥基與結(jié)構(gòu)單元A中的羧基結(jié)合形成 酯鍵而得；所述結(jié)構(gòu)單元A為聚己內(nèi)酯、聚乳酸和聚羥基乙酸通過酯鍵相連而得的聚合物。上述共聚物中，所述聚乙二醇1000維生素E琥珀酸酯修飾的己內(nèi)酯-乳酸-羥基 乙酸嵌段共聚物的數(shù)均分子量為5000-100000，優(yōu)選10000-50000 ；所述聚乙二醇1000維生 素E琥珀酸酯的數(shù)均分子量為1000-6000，優(yōu)選1000-3000。本發(fā)明提供的制備上述聚乙二醇1000維生素E琥珀酸酯修飾的己內(nèi)酯-乳酸-羥 基乙酸嵌段共聚物的方法，包括如下步驟在催化劑存在的條件下，以聚乙二醇1000維生素E琥珀酸酯為引發(fā)劑，引發(fā)乳酸、 羥基乙酸和己內(nèi)酯進行開環(huán)聚合反應，反應完畢得到所述聚乙二醇1000維生素E琥珀酸酯 修飾的己內(nèi)酯_乳酸_羥基乙酸嵌段共聚物。 該反應可按照下述反應方式進行
該方法中，所述聚乙二醇1000維生素E琥珀酸酯的數(shù)均分子量為1000-6000， 優(yōu)選1000-3000 ；所述催化劑選自Sn(Oct)2, SnCl2, SnCl4和SnBr2中的任意一種，優(yōu)選 Sn(Oct)2，所述催化劑的用量為所述引發(fā)劑、乳酸、羥基乙酸和己內(nèi)酯總重的0. 1-1%，優(yōu)選 0.3-0.8%，最優(yōu)選0.5%。開環(huán)聚合反應中，溫度為100-180°C，優(yōu)選130_160°C，最優(yōu)選 145°C，反應時間為6-24小時，優(yōu)選12-20小時，最優(yōu)選14-16小時。由于乳酸、羥基乙酸和 己內(nèi)酯均可進行開環(huán)反應，故本發(fā)明提供的聚乙二醇1000維生素E琥珀酸酯修飾的己內(nèi) 酯-乳酸-羥基乙酸嵌段共聚物中，聚乳酸(PLA)、聚羥基乙酸(PGA)和聚己內(nèi)酯(PCL)鏈 段之間的排列順序依據(jù)聚乙二醇1000維生素E琥珀酸酯(TPGS)與聚合反應的單體(乳酸、 羥基乙酸或己內(nèi)酯中的一種)進行開環(huán)聚合而定。所得共聚產(chǎn)物中，聚乳酸(PLA)、聚羥基 乙酸(PGA)和聚己內(nèi)酯(PCL)鏈段中，重復結(jié)構(gòu)單元的數(shù)量為開環(huán)聚合反應過程中，反應中 間體連續(xù)開環(huán)聚合相同單體的數(shù)量。該共聚產(chǎn)物的分子量為數(shù)均分子量為5000-100000，優(yōu) 選10000-50000，具體依據(jù)聚合物的一端是否封端而定。另外，所述開環(huán)聚合反應是在惰性 氣氛中進行，所述惰性氣氛優(yōu)選為氮氣氣氛，該反應是在有機溶劑存在的條件下進行的，所 述有機溶劑選自甲苯、二苯醚和十氫萘中的至少一種。有機溶劑的用量以完全溶解反應物 即可。按照上述方法進行開環(huán)聚合反應之后，可對反應體系進行如下純化操作，以獲得 純化后的所述聚乙二醇1000維生素E琥珀酸酯修飾的己內(nèi)酯-乳酸-羥基乙酸嵌段共聚物將反應體系溶于二氯甲烷或氯仿后，再加入到甲醇或乙醚中，發(fā)生沉淀，收集沉淀得到 所述聚乙二醇1000維生素E琥珀酸酯修飾的己內(nèi)酯-乳酸-羥基乙酸嵌段共聚物。該方法中，可通過控制LA(乳酸)、GA(羥基乙酸)、CL(己內(nèi)酯)和TPGS的不同加 入量，進而控制LA、GA、CL和TPGS在共聚產(chǎn)物中所占的比重，對聚乙二醇1000維生素E琥 珀酸酯修飾共聚物的親水性、降解性能、生物相容性和細胞親和性進行調(diào)節(jié)，使共聚物的性 能可以在很寬的范圍內(nèi)變化，以滿足不同醫(yī)學用途的要求。另外，以上述聚乙二醇1000維生素E琥珀酸酯修飾的己內(nèi)酯-乳酸-羥基乙酸共聚物為藥物載體的藥物制劑，尤其是以該共聚物為藥物載體的多烯紫杉醇藥物制劑，所 述藥物制劑也可為可溶性藥物，諸如活性蛋白、多肽、疫苗或基因，也屬于本發(fā)明的保護范 圍。該制劑可用于皮下移植或靜脈內(nèi)注射，用于藥物在體內(nèi)的持續(xù)釋放。該藥物制劑的 形態(tài)為納米微球或微膠粒組合物，該納米微球或微膠粒的粒度范圍為10-600nm，優(yōu)選為 10-300nm。本發(fā)明基于PLA、PCL和PGA聚合物以及維生素E琥珀酸酯(TPGS)優(yōu)勢的基礎上， 采用維生素E琥珀酸酯作為引發(fā)劑，誘導LA、CL和GA單體開環(huán)聚合，獲得了一種聚乙二醇 1000維生素E琥珀酸酯修飾的己內(nèi)酯-乳酸-羥基乙酸共聚物。本發(fā)明提供的聚乙二醇 1000維生素E琥珀酸酯修飾的嵌段共聚物具有優(yōu)良的生物降解性、生物相容性和無毒性， 改善和調(diào)節(jié)了脂肪族聚酯的親水性和生物降解速度。該嵌段共聚物是一類新型的生物降解 高分子，具有廣泛的生物醫(yī)學用途。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(1)制備的嵌段共聚酯兼具了 PLA，PGA, PCL和TPGS的優(yōu)點，有廣闊的應用前景。(2)制備的嵌段共聚物可生物降解，對環(huán)境無害，有廣闊的發(fā)展前景。(3)原材料廣泛易得，方法簡單快捷，適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。(4)本發(fā)明提供的制備方法，由于使用無毒性、已商品化、且已被批準可以用于醫(yī) 用材料的辛酸亞錫為催化劑，有利于該共聚物在醫(yī)用制品領域進行大規(guī)模制備。


圖1為聚乙二醇1000維生素E琥珀酸酯修飾的己內(nèi)酯-乳酸-羥基乙酸共聚物 的FTIR光譜圖。圖2為聚乙二醇1000維生素E琥珀酸酯修飾的己內(nèi)酯-乳酸-羥基乙酸共聚物 的 1H-NMR 圖。圖3為聚乙二醇1000維生素E琥珀酸酯修飾的己內(nèi)酯-乳酸-羥基乙酸共聚物 和TPGS單體的GPC色譜圖。圖4為聚乙二醇1000維生素E琥珀酸酯修飾的己內(nèi)酯-乳酸-羥基乙酸共聚物 攜載多烯紫杉醇納米粒的掃描電鏡圖。圖5為聚乙二醇1000維生素E琥珀酸酯修飾的己內(nèi)酯-乳酸-羥基乙酸共聚物 攜載多烯紫杉醇納米粒的體外藥物釋放圖。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，但本發(fā)明并不限于以下實施例。下 述實施例中如無特別說明，所用方法均為常規(guī)方法。采用1H-NMIU核磁共振)、FT_IR(紅外光譜)及GPC(凝膠滲透色譜)等測試方法對本發(fā)明提供的聚乙二醇1000維生素E琥珀酸 酯修飾的己內(nèi)酯_乳酸_羥基乙酸嵌段共聚物進行測定。實施例1
將0^、1^、6々、1 65按質(zhì)量比4 2 2 2 (總量IOg)加入到2頸100毫升的
圓底燒瓶中，另加入5毫升的甲苯。用微量移液器將50毫克的辛酸亞錫(該辛酸亞錫的用 量為所述CL、LA、GA和TPGS總質(zhì)量的0. 5% )加入到燒瓶中。將得到的混合物在干燥氮氣 保護下145°C攪拌反應16小時。將得到的聚合物溶解在二氯甲烷中，再向其中加入冷甲醇， 攪拌，誘導聚合物沉淀。將沉淀的聚合物在室溫干燥48小時，得到聚乙二醇1000維生素E 琥珀酸酯修飾的己內(nèi)酯_乳酸_羥基乙酸嵌段共聚物。取該聚乙二醇1000維生素E琥珀酸酯修飾的己內(nèi)酯-乳酸-羥基乙酸嵌段共聚 物少許與溴化鉀混合壓片(共聚物與溴化鉀的質(zhì)量比為1 99)，用Nicolet MX-I紅外光 譜儀檢測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)圖譜中出現(xiàn)分別代表CL，LA和GA的1726，1745和HATcnT1-C = 0-特 征峰。同時在Κ^δ-υΤ^πΓ1位置處出現(xiàn)代表TPGS中-OCH2CH2-基團的特征峰。該結(jié)果表 明所獲得的嵌段共聚物包含CL，LA, GA和TPGS組分。取該聚乙二醇1000維生素E琥珀酸酯修飾的己內(nèi)酯-乳酸-羥基乙酸嵌段共聚 物配制成2. 5mg/ml的TMS溶液，以⑶Cl3作為內(nèi)標，使用Bruker AM 300MHz的質(zhì)譜儀在 25°C條件下進行檢測。結(jié)果發(fā)現(xiàn)圖譜中5.2和1.69ppm位置處出現(xiàn)LA特征質(zhì)子峰(峰a 和峰g)，3. 65ppm位置處出現(xiàn)TPGS特征質(zhì)子峰(峰d)，4. 82ppm位置處出現(xiàn)GA特征質(zhì)子峰 (峰b)，以及在4. 06，2. 31，1.60 1. 70和1. 35 1. 43CL位置處出現(xiàn)特征質(zhì)子峰(峰c， 峰e，峰f和峰h)。依據(jù)各組分的峰面積算出得到的CL，LA, GA和TPGS的摩爾百分比分別 是 16. 06%,23. 78%,32. 和 28. 06%。取該聚乙二醇1000維生素E琥珀酸酯修飾的己內(nèi)酯-乳酸-羥基乙酸嵌段共聚 物配制成2. 5mg/ml的THF溶液，以TPGS作為對照，lml/min THF作為流動相，使用Agilent 1100GPC分析儀進行檢測。結(jié)果表明，該共聚物的出峰時間在19分鐘，而TPGS對照的出峰 時間則在28分鐘，計算得到該嵌段共聚物的數(shù)量平均分子量為21，886，該共聚物的分子量 均一系數(shù)為1.41。取100克該實施例1制備得到的聚乙二醇1000維生素E琥珀酸酯修飾的己內(nèi) 酯-乳酸-羥基乙酸嵌段共聚物和10克多烯紫杉醇，溶解在8毫升二氯甲烷中，待充分溶 解后，緩緩倒入120毫升含有0. 03%的TPGS溶液中，同時在超聲儀上25W進行冰浴超聲乳 化2分鐘，得到乳白色的乳液，即得到以聚乙二醇1000維生素E琥珀酸酯修飾的己內(nèi)酯-乳 酸-羥基乙酸共聚物作為藥物載體的多烯紫杉醇納米粒。該多烯紫杉醇納米粒的平均粒徑 為200nm，表面電荷平均為-12. 2mV，藥物包封率(藥物包封率是指攜載于納米粒中的藥物 質(zhì)量占包裹前加入藥物質(zhì)量的百分數(shù))的重量百分比為80%。測定該聚乙二醇1000維生素E琥珀酸酯修飾的己內(nèi)酯-乳酸-羥基乙酸共聚物 嵌段共聚物作為載體的多烯紫杉醇納米粒的體外藥物釋放效率，具體步驟如下取上述聚乙二醇1000維生素E琥珀酸酯修飾的己內(nèi)酯-乳酸-羥基乙酸共聚物作 為藥物載體的多烯紫杉醇納米粒15mg，分散于含有0.Tween 80的IOml PBS溶液中 (PH值為7. 4)，置于透析袋(截留重均分子量為1000)中，將該含有溶液透析袋浸沒于15ml 的PBS溶液中，間隔一定時間取出8ml透析袋的PBS溶液并補充新鮮的等量PBS溶液，將收集取出的PBS溶液用Iml 二氯甲烷萃取其中的多烯紫杉醇，用高效液相色譜儀檢測其含量，計算出載藥納米粒的藥物釋放能力在第一天和第三十天的累積釋放量分別是14. 82% 和 34. 55%。
權(quán)利要求
聚乙二醇1000維生素E琥珀酸酯修飾的己內(nèi)酯-乳酸-羥基乙酸嵌段共聚物，是由聚乙二醇1000維生素E琥珀酸酯中的羥基與結(jié)構(gòu)單元A中的羧基結(jié)合形成酯鍵而得；所述結(jié)構(gòu)單元A為聚己內(nèi)酯、聚乳酸和聚羥基乙酸通過酯鍵相連而得的聚合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌段共聚物，其特征在于所述聚乙二醇1000維生素E琥 珀酸酯修飾的己內(nèi)酯-乳酸-羥基乙酸嵌段共聚物的數(shù)均分子量為5000-100000，優(yōu)選 10000-50000 ；所述聚乙二醇1000維生素E琥珀酸酯的數(shù)均分子量為1000-6000，優(yōu)選 1000-3000。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的嵌段共聚物，其特征在于所述聚乙二醇1000維生素E 琥珀酸酯修飾的己內(nèi)酯_乳酸_羥基乙酸嵌段共聚物是按照權(quán)利要求4-8任一所述方法制 備而得。
4.一種制備權(quán)利要求1-3任一所述聚乙二醇1000維生素E琥珀酸酯修飾的己內(nèi)酯-乳 酸_羥基乙酸嵌段共聚物的方法，包括如下步驟在催化劑存在的條件下，以聚乙二醇1000維生素E琥珀酸酯為引發(fā)劑，引發(fā)乳酸、羥基 乙酸和己內(nèi)酯進行開環(huán)聚合反應，反應完畢得到所述聚乙二醇1000維生素E琥珀酸酯修飾 的己內(nèi)酯-乳酸-羥基乙酸嵌段共聚物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述聚乙二醇1000維生素E琥珀酸酯的 數(shù)均分子量為1000-6000，優(yōu)選1000-3000 ；所述催化劑選自Sn (Oct) 2、SnCl2、SnCl4和SnBr2 中的任意一種，優(yōu)選Sn(Oct)2，所述催化劑的用量為所述引發(fā)劑、乳酸、羥基乙酸和己內(nèi)酯 總重的0. 1-1%，優(yōu)選0. 3-0. 8%，最優(yōu)選0. 5%。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于所述開環(huán)聚合反應中，溫度為 100-180°C，優(yōu)選130-160°C，最優(yōu)選145°C，反應時間為6_24小時，優(yōu)選12-20小時，最優(yōu)選 14-16小時，尤其優(yōu)選16小時。
7.根據(jù)權(quán)利要求4-6任一所述的方法，其特征在于所述反應是在惰性氣氛中進行的， 所述惰性氣氛為氮氣氣氛。
8.根據(jù)權(quán)利要求4-7任一所述的方法，其特征在于所述反應是在有機溶劑存在的條 件下進行的，所述有機溶劑選自甲苯、二苯醚和十氫萘中的至少一種。
9.以權(quán)利要求1-3任一所述聚乙二醇1000維生素E琥珀酸酯修飾的己內(nèi)酯-乳酸-羥 基乙酸嵌段共聚物為藥物載體的藥物制劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的藥物制劑，其特征在于所述藥物載體負載的藥物為多烯紫 杉醇。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種聚乙二醇1000維生素E琥珀酸酯修飾的己內(nèi)酯-乳酸-羥基乙酸嵌段共聚物及其制備方法與應用。該嵌段共聚物，是由聚乙二醇1000維生素E琥珀酸酯中的羥基與結(jié)構(gòu)單元A中的羧基結(jié)合形成酯鍵而得；所述結(jié)構(gòu)單元A為聚己內(nèi)酯、聚乳酸和聚羥基乙酸通過酯鍵相連而得的聚合物。該共聚物具有優(yōu)良的生物降解性、生物相容性和無毒性，改善和調(diào)節(jié)了脂肪族聚酯的親水性和生物降解速度。該嵌段共聚物是一類新型的生物降解高分子，具有廣泛的生物醫(yī)學用途。
文檔編號A61K47/34GK101880381SQ20101021439
公開日2010年11月10日 申請日期2010年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月30日
發(fā)明者嚴飛, 梅林 , 鄭義, 黃來強 申請人:清華大學深圳研究生院