專利名稱：具有pH響應(yīng)性的聚乙二醇-抗癌藥鍵合物及其合成方法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物醫(yī)藥技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于苯亞胺鍵連接的具有PH響應(yīng)性的聚乙二醇-抗癌藥鍵合物及其合成方法，以及該聚乙二醇-抗癌藥鍵合物作為藥物載體的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
癌癥嚴(yán)重危害著人類的生命健康。據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)，2005年全世界有760萬(wàn)人死于癌癥，估計(jì)2015年將達(dá)到900萬(wàn)，2030年達(dá)到1150萬(wàn)。癌癥己被列為人類面臨的 “第二號(hào)殺手”(僅次于心血管病)(China Cancer，2009，18，88-89)。由于難以早期發(fā)現(xiàn)， 其治療一直是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的難點(diǎn)。目前可以進(jìn)行術(shù)前化療、放療后能夠施行完全切除手術(shù)的腫瘤患者不足10%，雖然約90%患者可以接受放療、包括射頻或酒精消融及給予阿霉素、 5-氟尿嘧啶等進(jìn)行系統(tǒng)或動(dòng)脈輸注、栓塞等化學(xué)療法的治療，這些方法或藥物也確實(shí)能夠?qū)δ[瘤組織或細(xì)胞有一定的抑制或殺滅效果，然而，由于使用傳統(tǒng)制劑化療治療腫瘤時(shí)，載藥體系不能區(qū)分正常組織和腫瘤組織、正常細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞，使藥物在殺死癌細(xì)胞的同時(shí)， 給人體正常細(xì)胞也帶來(lái)了嚴(yán)重的損傷，這是目前限制用藥物劑量、治療效果和患者生活質(zhì)量的嚴(yán)重問(wèn)題(Ann. Surg.，1999，229，790-800)。另一方面，許多正在開(kāi)發(fā)的癌癥治療新藥在體外實(shí)驗(yàn)中對(duì)腫瘤細(xì)胞有很好的殺滅/抑制作用，但是大多數(shù)藥物結(jié)構(gòu)復(fù)雜、穩(wěn)定性差， 水中溶解度低(約40%的藥物為非水溶性)(Drug Discovery，2003，2，337 and references therein)，需要新的制劑體系與之適應(yīng)，否則會(huì)大大限制了它們的臨床效果。這迫切需要新型的智能化的藥物載體加以克服，使對(duì)腫瘤中晚期治療的效果能有質(zhì)的提高。藥物載體是指能改變藥物進(jìn)入體內(nèi)的方式及在體內(nèi)的分布、控制藥物的釋放速率并將藥物輸送到特定器官或組織的體系。近年來(lái)，對(duì)新型智能化藥物載體的研制已經(jīng)引起高度重視，其中功能化高分子藥物載體被認(rèn)為是最有希望取得突破的智能抗腫瘤藥物載體類型之一(Nature Reviews Cancer，2006，6，688—701)。高分子藥物載體可以分為納米載藥體系(nanoparticulate drug-delivery systems)禾口聚合物-藥物鍵合物(drug-polymer conjugates) (Angew. Chem. Int. Ed., 2006，45，1198-1215)。納米載藥體系中藥物分子通過(guò)物理作用包覆于膠束、脂質(zhì)體、樹(shù)狀聚合物等結(jié)構(gòu)。而聚合物-藥物鍵合物中藥物分子則通過(guò)可變共價(jià)鍵連接在高分子端基或側(cè)鏈，如蛋白質(zhì)、聚糖、合成高分子等；這一理念最初源于Ringsdorf在1975年提出的高分子前藥的一般模型(J. Polym. Sci. Polym. Symp. 1975，51，135-153)，該模型結(jié)構(gòu)由四部分組成一種天然的或合成的水溶性聚合物載體、一種生物可降解的聚合物-藥物間隔基團(tuán)、一種具有特定藥理活性的藥物、一種特異性定位導(dǎo)向基團(tuán)。其中，間隔基團(tuán)發(fā)揮著不可忽視的作用。一方面，間隔基團(tuán)使低分子藥物與聚合物鏈形成穩(wěn)定的或暫時(shí)的結(jié)合，可在血液循環(huán)中保持一定的穩(wěn)定性，而在酶或環(huán)境刺激的作用下通過(guò)水解、離子交換或酶促反應(yīng)使藥物基團(tuán)重新斷裂下來(lái)，即具有一定的穩(wěn)定性和可水解、酶解性(Prog Polym Sci.,1995，20，211-257)；另一方面，間隔基團(tuán)可以減少立體空間位阻對(duì)酶催化釋放藥物的限制。 隨著高分子合成技術(shù)的發(fā)展以及生命科學(xué)領(lǐng)域?qū)δ[瘤學(xué)的深入研究，化學(xué)家們通過(guò)適當(dāng)?shù)姆肿釉O(shè)計(jì)，可在多種聚合物上修飾簡(jiǎn)短的基團(tuán)，以使其能與藥物經(jīng)由特定的可斷裂化學(xué)鍵鍵合，構(gòu)建分子型態(tài)各異的結(jié)構(gòu)，從而依靠此化學(xué)鍵的生理響應(yīng)性，在分子水平上智能地控制藥物從聚合物中釋放的速度和藥物釋放部位，提高藥效。目前所研究的間隔基團(tuán)主要包括以下兩類酸敏感的連接基團(tuán)，如腙、縮醛、酰胺、亞胺等；可被溶酶體酶水解的多肽基團(tuán)(Angew. Chem. Int. Ed. 2004,43,278-282)。而腫瘤部位的酸性環(huán)境與正常組織存在著的明顯差異(正常組織的PH值一般為7. 4，腫瘤間質(zhì)pH在5. 7-7. 8，均值為7. 06 (Cancer Res，1994，54，5670-5674))，以及細(xì)胞內(nèi)溶酶體與內(nèi)涵體更低的pH值(4.0-6.0) (J Cell Sci, 1992，103，211-232)同溶酶體酶的存在，為pH響應(yīng)的可變化學(xué)鍵的斷裂提供了促發(fā)機(jī)制，并且關(guān)于這一機(jī)制的應(yīng)用與拓展研究逐漸成為科學(xué)熱點(diǎn)。此類PH響應(yīng)機(jī)制可使載藥膠束在腫瘤部位及特定細(xì)胞器的富集，促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)吞、靶向釋放藥物，大大增加藥物作用部位如細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中的濃度，飽和癌細(xì)胞的多種抗藥機(jī)制細(xì)胞，克服腫瘤的耐藥性，減少化療的毒副作用。如Bae (Angew. Chem. Int. Ed.，2003，42，4640-4643)等用能快速水解的腙鍵把疏水的阿霉素(adriamycin，ADR or doxorubicin, D0X)連接到親水的聚乙二醇-聚天門冬氨酸的嵌段共聚物上，形成鍵合物，使得聚天門冬氨酸鏈段變成疏水鏈段。雙親的嵌段共聚物在中性條件下形成膠束。但在PH 5.0左右的酸性溶液中，腙鍵斷裂，聚合物變?yōu)橛H水而導(dǎo)致膠束解體，釋放出藥物。目前已有許多聚合物-抗癌藥鍵合物用于臨床實(shí)驗(yàn)，如 PKl (doxorubicin-(HPMA copolymer)), Prothecan(camptothecin-PEG conjugate), CT-2103(taxol-polyglutamate conjugate)等(Angew. Chem. Int. Ed. ,2006, 45，1198-1215)。但現(xiàn)有的聚合物-抗癌藥鍵合物的pH敏感度仍需提高，因此如何設(shè)計(jì)合適的聚合物-抗癌藥鍵合物間可斷裂化學(xué)鍵以響應(yīng)微小的環(huán)境差異，是目前科學(xué)家們亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種基于苯亞胺鍵連接的具有pH響應(yīng)性的聚乙二醇-抗癌藥鍵合物。本發(fā)明的目的之二是提供一種基于苯亞胺鍵連接的具有pH響應(yīng)性的聚乙二醇-抗癌藥鍵合物的合成方法。本發(fā)明的目的之三是提供上述基于苯亞胺鍵連接的具有pH響應(yīng)性的聚乙二醇-抗癌藥鍵合物作為藥物載體的應(yīng)用，通過(guò)其自組裝及負(fù)載一種或多種藥物得到納米尺度的載藥膠束的應(yīng)用。本發(fā)明公開(kāi)了一種具有pH響應(yīng)性的聚乙二醇-抗癌藥鍵合物，是由抗癌藥物分子與聚乙二醇通過(guò)PH敏感的苯亞胺鍵共價(jià)連接而成；其中，所述的抗癌藥物分子包括阿霉素、表阿霉素、柔紅霉素、去甲氧基柔紅霉素，或它們的鹽酸鹽，所述的苯亞胺鍵在正常生理 PH值下較穩(wěn)定，但在弱酸性pH值下，如固態(tài)腫瘤細(xì)胞外pH值、細(xì)胞內(nèi)涵體、溶酶體pH值，會(huì)發(fā)生水解，即對(duì)PH值從7. 4到6. 5或更低的微小pH值變化具有敏感性，這可以提高聚乙二醇-抗癌藥鍵合物中藥物成分在腫瘤PH值條件下的細(xì)胞攝取量。本發(fā)明還公開(kāi)了這種鍵合物的應(yīng)用。這種聚乙二醇-抗癌藥鍵合物具有雙親性，在鹽溶液中能夠自組裝形成納米尺寸的膠束；這種膠束可作為藥物載體，用于負(fù)載小分子抗癌藥物如阿霉素、喜樹(shù)堿極其衍生物、紫杉醇、甲氨蝶呤、姜黃素、伊立替康、苦參堿、丹酚酸等中的一種或多種，形成包覆藥物的納米膠束制劑，可實(shí)現(xiàn)多種藥物的協(xié)同治療。這種制劑具有PH值響應(yīng)性，制劑中的藥物成分在腫瘤PH值條件下具有較高的細(xì)胞攝取量。本發(fā)明旨在通過(guò)氨基與醛基的席夫堿反應(yīng)，即由阿霉素分子糖環(huán)上的氨基與端基為苯甲醛的功能化聚乙二醇上的醛基反應(yīng)生成具有PH響應(yīng)性的苯亞胺鍵，通過(guò)引入苯環(huán)的方式克服亞胺鍵在生理環(huán)境下不穩(wěn)定性這一缺陷，既而得到以聚合物鏈作為親水部分與以阿霉素作為疏水部分的雙親聚合物-抗癌藥鍵合物。該鍵合物中的敏感化學(xué)鍵——苯亞胺鍵在固體腫瘤等與正常組織酸度有差異的弱酸PH值生理環(huán)境下水解而斷裂。本發(fā)明的基于苯亞胺鍵連接的具有pH響應(yīng)性的聚乙二醇-抗癌藥鍵合物可以由一個(gè)阿霉素分子與一端被功能基團(tuán)封端、另一端帶苯甲醛基的功能化聚乙二醇共價(jià)結(jié)合而成；也可以由兩個(gè)阿霉素分子與兩端帶苯甲醛基的功能化聚乙二醇共價(jià)結(jié)合而成。用于聚乙二醇封端的所述的功能基團(tuán)(下述結(jié)構(gòu)中的R)可以是腫瘤靶向配體，從而使所述的具有 PH響應(yīng)性的聚乙二醇-抗癌藥鍵合物具有對(duì)腫瘤的主動(dòng)靶向能力。本發(fā)明的具有PH響應(yīng)性的聚乙二醇-抗癌藥鍵合物具有如下式(I)或式(II)結(jié)
構(gòu)
權(quán)利要求
1. 一種具有PH響應(yīng)性的聚乙二醇-抗癌藥鍵合物，其特征是，所述的具有pH響應(yīng)性的聚乙二醇-抗癌藥鍵合物具有式(I)或式(II)結(jié)構(gòu)
2. 一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有PH響應(yīng)性的聚乙二醇-抗癌藥鍵合物的制備方法， 其特征是所述的方法是將原料藥物為鹽酸阿霉素、鹽酸表阿霉素、鹽酸柔紅霉素和鹽酸去甲氧基柔紅霉素中的一種或任意幾種溶于溶劑中，加入縛酸劑攪拌，獲得脫鹽酸化的藥物溶液；將分子鏈一端和/或分子鏈兩端帶有苯甲醛基的聚乙二醇或?qū)⑵淙苡谌軇┲泻蠹尤氲缴鲜雒擕}酸化的藥物溶液中，在反應(yīng)溫度為4 100°C下進(jìn)行反應(yīng)，得到的反應(yīng)產(chǎn)物溶液或分散液，通過(guò)分離、純化、干燥去溶劑后得到權(quán)利要求1中所述的式(I)或式(II)結(jié)構(gòu)的具有PH響應(yīng)性的聚乙二醇-抗癌藥鍵合物；其中原料藥物與縛酸劑的摩爾比為1 1 1 4;分子鏈一端和/或分子鏈兩端帶有苯甲醛基的聚乙二醇與原料藥物的摩爾比為11 18;或?qū)⒃纤幬餅辂}酸阿霉素、鹽酸表阿霉素、鹽酸柔紅霉素和鹽酸去甲氧基柔紅霉素中的一種或任意幾種溶于溶劑中，加入縛酸劑攪拌，去除溶劑后獲得脫鹽酸化的藥物；將所獲得的脫鹽酸化的藥物、分子鏈一端和/或分子鏈兩端帶有苯甲醛基的聚乙二醇同時(shí)溶于溶劑中或分別溶于溶劑中后混合，在反應(yīng)溫度為4 100°C下進(jìn)行反應(yīng)，得到的反應(yīng)產(chǎn)物溶液或分散液，通過(guò)分離、純化、干燥去溶劑后得到權(quán)利要求1中所述的式(I)或式(II)結(jié)構(gòu)的具有PH響應(yīng)性的聚乙二醇-抗癌藥鍵合物；其中原料藥物與縛酸劑的摩爾比為1 1 1 4;分子鏈一端和/或分子鏈兩端帶有苯甲醛基的聚乙二醇與原料藥物的摩爾比為11 18;或?qū)⒃纤幬餅榘⒚顾?、表阿霉素、柔紅霉素和去甲氧基柔紅霉素中的一種或任意幾種混合物與分子鏈一端和/或分子鏈兩端帶有苯甲醛基的聚乙二醇同時(shí)溶于溶劑中或分別溶于溶劑中后混合，在反應(yīng)溫度為4 100°C下進(jìn)行反應(yīng)，得到的反應(yīng)產(chǎn)物溶液或分散液， 通過(guò)分離、純化、干燥去溶劑后得到權(quán)利要求1中所述的式(I)或式(II)結(jié)構(gòu)的具有PH響應(yīng)性的聚乙二醇-抗癌藥鍵合物；其中分子鏈一端和/或分子鏈兩端帶有苯甲醛基的聚乙二醇與原料藥物的摩爾比為 1 1 1 8。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征是所述的分離、純化、干燥過(guò)程是采用溶劑沉淀法、重結(jié)晶法、色譜柱分離法、制備液相分離法、透析法、冷凍干燥法、真空干燥法、自然干燥法，或上述方法的任意組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征是所述的溶劑選自水、甲酸、乙酸、鹽酸溶液、N，N’ - 二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、甲醇、乙二醇、乙醇和乙腈所組成的組中的至少一種；所述的分子鏈一端和/或分子鏈兩端帶有苯甲醛基的聚乙二醇的溶液中的溶劑選自水、甲酸、乙酸、鹽酸溶液、N，N’_ 二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、甲醇、乙二醇、乙醇和乙腈所組成的組中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征是所述的縛酸劑選自碳酸鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉、氫氧化鈉、乙酸鈉、吡啶、三乙胺和二異丙基乙胺所組成的組中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征是所述的在反應(yīng)溫度為4 100°C下進(jìn)行反應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間為0. 5 96小時(shí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的制備方法，其特征是所述的分子鏈一端帶有苯甲醛基的聚乙二醇的結(jié)構(gòu)式為
8.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有PH響應(yīng)性的聚乙二醇-抗癌藥鍵合物的用途，其特征是所述的具有PH響應(yīng)性的聚乙二醇-抗癌藥鍵合物通過(guò)透析法、直接溶解法、溶劑揮發(fā)法、超聲法或它們的任意組合，在鹽溶液中自組裝形成膠束，并作為藥物制劑。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有PH響應(yīng)性的聚乙二醇-抗癌藥鍵合物的用途，其特征是所述的具有PH響應(yīng)性的聚乙二醇-抗癌藥鍵合物與小分子抗癌藥物通過(guò)透析法、溶劑蒸發(fā)法、乳化法或它們的任意組合，在鹽溶液中形成載藥膠束。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用途，其特征是所述的小分子抗癌藥物為阿霉素、表阿霉素、柔紅霉素、去甲氧基柔紅霉素、喜樹(shù)堿及其衍生物、紫杉醇、甲氨蝶呤、姜黃素、伊立替康、苦參堿、丹酚酸或它們的任意混合物。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種具有pH響應(yīng)性的聚乙二醇-抗癌藥鍵合物及其合成方法和用途。所述鍵合物由抗癌藥物分子與聚乙二醇通過(guò)pH敏感的苯亞胺鍵共價(jià)連接而成，藥物可為阿霉素、表阿霉素、柔紅霉素、去甲氧基柔紅霉素，或它們的鹽酸鹽。苯亞胺鍵在正常生理pH值下較穩(wěn)定，但在弱酸性pH值下，如固態(tài)腫瘤細(xì)胞外pH值、細(xì)胞內(nèi)涵體、溶酶體pH值，會(huì)發(fā)生水解，即對(duì)pH值從7.4到4.5或更低的pH值變化具有敏感性。這種聚乙二醇-抗癌藥鍵合物具有雙親性，在鹽溶液中能夠自組裝形成納米尺寸的膠束；這種膠束可作為藥物載體，用于負(fù)載疏水藥物，形成包覆藥物的納米膠束制劑，實(shí)現(xiàn)多種藥物的協(xié)同治療。
文檔編號(hào)A61K31/519GK102475891SQ201010560808
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2010年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月23日
發(fā)明者劉繼廣, 屈小中, 張成亮, 朱麗君, 李焦麗, 楊振忠, 王倩 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所