專利名稱：能夠形成聚合物膠束的可生物降解支化聚丙交酯衍生物和它的制備方法及用途的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種能夠在pH值為4或更高的水溶液中形成聚合物膠束的支化聚乳酸衍生物和它的制備方法及用途，其中該支化聚乳酸衍生物在聚合物鏈的末端含有羧基或羧酸堿金屬鹽基團。
背景技術：
通過口服或腸胃外給藥將藥物傳遞到人體內(nèi)時基本上需要溶解弱水溶性的藥物。藥物傳遞系統(tǒng)被設計用來最大化藥物效力和效果并最小化藥物副作用。特別地，不容易溶于水的弱水溶性藥物的效力可通過藥物傳遞系統(tǒng)的溶解而顯著提高。大多數(shù)藥物，在用藥后，必須有著穩(wěn)定的血藥濃度以提供所期望的藥理效應。特別地，半衰期短的藥物應當經(jīng)常被施用以維持有效的血藥濃度，并且應當從劑中緩釋出來以維持持久的藥理效應。為此，用于溶解弱水溶性藥物的聚合物形成的膠束應該更加穩(wěn)定，因此臨界膠束濃度(CMC)應當?shù)?，并且高厭水性的弱水溶性藥物和共聚物的厭水段之間的親和力應當更大。
表面活性劑形成的膠束滴的單位尺寸能被控制在幾nm到幾十μm，從而膠束以均勻溶解于溶液的方式存在，而弱水溶性的藥物溶液被包含在液滴內(nèi)。因此，形成膠束以溶解弱水溶性的藥物的方法被認為是最佳的，而在使用膠束的溶解方法中，使用表面活性劑是關鍵技術之一。
近來，作為一種溶解并且傳遞弱水溶性藥物的方法，有著許多傳遞弱水溶性藥物方法的研究，這些方法將藥物包裹到由親水聚合物和厭水聚合物組成的雙親嵌段共聚物形成的膠束或納米顆粒的芯部。
例如，美國專利5,543,158公開了一種藥劑，其中藥物被包裹在納米顆粒內(nèi)，該納米顆粒是由親水聚乙二醇段和厭水共聚物段組成的雙親嵌段共聚物形成，而該厭水共聚物由聚乳酸和聚甘醇酸組成。而且，美國專利6,322,805公開了一種溶解弱水溶性藥物的技術，該技術使用含有單甲氧基聚乙二醇和聚乳酸的可生物降解的聚合物作為雙親二嵌段共聚物，其中弱水溶性藥物被物理包裹在膠束芯部并且溶解于水溶液中，而沒有化學的結合。
如上所示，背景技術中弱水溶性的藥物需要除了可生物降解的如聚酯的厭水聚合物外，還需要如聚乙二醇的親水聚合物從而獲得芯-殼結構。此處，該如聚乙二醇的親水聚合物是生物兼容性元素，但在人體內(nèi)不能完全降解，而基于厭水聚合物的聚酯能在人體內(nèi)降解。因此，本發(fā)明的意圖在于發(fā)展一種芯-殼結構的藥物傳遞劑，該傳遞劑只含有可生物降解的聚酯厭水聚合物而不含有親水聚合物。
特別地，聚乳酸有著十分好的生物兼容性，并且被水解成對人體無害的乳酸。因此，通過利用分子量為2,000道爾頓或更大的聚合物不溶于水溶液的特性，該聚乳酸已被發(fā)展成微球體、植入劑等。然而，厭水聚合物只結合乳酸不能形成溶解弱水溶性藥物的膠束，因此不能作為用于溶解弱水溶性藥物的藥物傳遞劑。
因此，本發(fā)明人制備了線性聚乳酸衍生物，其中通過將羧基聯(lián)接到聚乳酸的末端來調(diào)節(jié)親水基團和厭水基團之間的平衡以在水溶液中形成聚合的膠束，并且提交了發(fā)明韓國專利申請?zhí)?001-64164。然而，該聚乳酸衍生物的線性結構中只有一分子的羧基聯(lián)接到末端，因此能在水溶液中形成聚合膠束的聚乳酸衍生物的分子量被限制為2,000道爾頓或更小。而且，因為衍生物不能溶解于水溶液中，所以膠束不能以高分子量的形式存在。簡而言之，上述聚乳酸衍生物有著較低分子量并且因為形成的膠束的不穩(wěn)定性而不能長時間將藥物包裹在膠束里。
而且，Y.Li等公開了在使用支化聚合物或多臂聚合物形成的雙親聚合物作為藥物傳遞劑時，因為該聚合物較線性聚合物的生物降解速率低，所以該藥物傳遞劑的結構穩(wěn)定性提高了[聚合物，39，4421-7(1998)]。該篇文章也使用了支化聚乙二醇作為引發(fā)劑，并且通過聯(lián)接如聚乳酸、聚乙交酯和聚己內(nèi)酯等單-聚合物或共-聚合物到每一分支上來合成支化二段共聚物。由這些聚合物制得含有藥物的微粒或水凝膠從而使藥物根據(jù)聚合物的生物降解速率釋放出來。此外，在美國公開號為2002-0156047專利申請中，聚乳酸被合成并在每個分支上聯(lián)接親水的聚乙二醇以用作藥物傳遞劑。該申請公開了因為厭水聚乳酸被置于中間的芯部，所以該合成的支化二段共聚物能有效地包裹厭水的藥物。然而，上述的藥物傳遞劑有著如下問題因為該藥物傳遞劑使用聚乙二醇作為兩親嵌段共聚物的親水段，所以使用的親水聚合物在人體內(nèi)不能充分降解。
另一方面，有報道已經(jīng)合成了不使用聚乙二醇而只由生物降解聚酯聚合物組成的支化聚合物。例如，一篇報道顯示季戊四醇被用作引發(fā)劑來合成4-臂支化聚己內(nèi)酯，將馬來酐聯(lián)接到4個羥基末端基團上并使用紫外線橋接[M.Lang等，J.Appl.Polymer Sci.，86，2296(2002)]。而且，也有報道多元醇被用作引發(fā)劑來合成支化聚乳酸，將氯化異丁烯酰基聯(lián)接到每個羥基末端基團來合成大分子單體，和然后通過反應過氧化聯(lián)苯甲酰來合成多孔支架材料[M.Schnabelrauch，Biomterial Engineering，19，295(2002)]。然而，這些支化聚合物有著缺陷因為它們由于親水部分和厭水部分之間的不平衡而不能在水溶液中溶解，所以它們不能被用作藥物傳遞劑，和因為它們作為醫(yī)療設備需要交叉聯(lián)接以改善機械性能所以它們在人體內(nèi)不能生物降解。
本發(fā)明的詳細說明本發(fā)明人制備了支化聚乳酸衍生物，該衍生物在每個分支上有親水官能團羧基，以形成高穩(wěn)定性的聚乳酸衍生物的聚合物膠束，并且發(fā)現(xiàn)該支化聚乳酸衍生物能在水溶液中形成大分子量的膠束并且可以根據(jù)分支的數(shù)目通過增大聚合分子量至能在水溶液中形成聚合物膠束，形成穩(wěn)定的膠束從而完成本發(fā)明。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種可生物降解的支化聚乳酸衍生物，該衍生物有著超強的生物兼容性并且能夠在pH為4或更高的水溶液中形成穩(wěn)定聚合物膠束。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種上述可生物降解的支化聚乳酸衍生物的制備方法。
本發(fā)明的另一個目的在于提供上述可生物降解的支化聚乳酸衍生物用作弱水溶性的藥物傳遞劑的用途。
附圖的簡要說明

圖1是3-臂PLA-OH(制備例1)的1H-NMR光譜；圖2是3-臂PLA-COOH(實施例1)的1H-NMR光譜；圖3是3-臂PLA-COONa(實施例6)的1H-NMR光譜；和圖4顯示3-臂PLA-COONa不同pH的溶解性。
發(fā)明的組成首先，本發(fā)明涉及一種式1的可生物降解的支化聚乳酸衍生物
<式1>
I-(R-X)n其中，R是-[R1]k-[R2]m-，其中R1是-C(＝O)-CHZ-O-，R2是-C(＝O)-CHY-O-，-C(＝O)-CH2CH2CH2CH2CH2-O-或-C(＝O)-CH2-O-CH2CH2-O-，其中Z和Y的每一個是氫、甲基或苯基，k是1-30的整數(shù)，m是0-30的整數(shù)；X是-C(＝O)-(CH2)a-C(＝O)-O-M，其中a是0-10的整數(shù)，M是氫、鈉、鉀或鋰；I是二醇如乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇等，或含有3-12個羥基的多元醇，該多元醇選自丙三醇、赤藻糖醇、蘇糖醇、季戊四醇、木糖醇、核糖醇、山梨糖醇、甘露醇，二糖如帕拉金糖、一水化麥芽糖、麥芽糖醇等，或三糖如D-五水合棉子糖等；n是2-12的整數(shù)，并且同I含有的羥基數(shù)目一樣。
第二，本發(fā)明涉及一種該可生物降解的支化聚乳酸衍生物的制備方法，包括下列步驟1)在引發(fā)劑和催化劑存在下聚合丙交酯單體以得到支化聚乳酸；2)將步驟1)中得到支化聚乳酸溶解到可與水混溶的有機溶劑中，通過添加pH為7或更高的水溶液來純化支化聚乳酸，并在真空中干燥，從而得到粉末狀的支化聚乳酸；3)將步驟2)中得到的支化聚乳酸衍生物同琥珀酐或二氯化合物反應得到含有羧基末端基團的聚乳酸衍生物；和4)可選地，朝步驟3)得到的支化聚乳酸衍生物中添加堿金屬鹽以得到含有羧基堿金屬鹽末端基團的聚乳酸衍生物。
第三，本發(fā)明涉及一種含有上述支化聚乳酸衍生物的弱水溶性的藥物傳遞組合物。
第四，本發(fā)明涉及一種含有上述支化聚乳酸衍生物和弱水溶性的藥物的藥物組合物。
下面，詳細說明本發(fā)明。
R是本發(fā)明的支化聚乳酸衍生物的一個分支，并且作為含有超強生物兼容性的可生物降解聚合物，單-聚合物或共聚物，該單-聚合物或共聚物選自丙交酯、乙交酯、聚己內(nèi)酯、1，4-二氧雜環(huán)乙烷-2-酮或扁桃酸中的一種或多種，或單-聚合物或共聚物選自聚原丙交酯、聚酐、聚磷腈、聚氨基酸或聚碳丙交酯中的一種或多種。優(yōu)選地，R是單-聚合物或共聚物，該單-聚合物或共聚物選自丙交酯、乙交酯、聚己內(nèi)酯、1，4-二氧雜環(huán)乙烷-2-酮或扁桃酸中的一種或多種。優(yōu)選R的分子量是300-3,000道爾頓，更優(yōu)選500-1,500道爾頓。
本發(fā)明的支化聚乳酸衍生物的總分子量是一個分支組成的R分子量乘以分支數(shù)目的值。例如，在式1中，假如n是6，得到的是6-臂支化聚乳酸衍生物，則總分子量是1,800-18,000道爾頓，數(shù)均分子量優(yōu)選是3,000-9,000道爾頓。在式1中，n是2-12的整數(shù)，因此本發(fā)明的支化聚乳酸衍生物的數(shù)均分子量是600-36,000道爾頓，優(yōu)選是1,000-18,000道爾頓。
如上所示，本發(fā)明的支化聚乳酸衍生物由于增大的總分子量能在水溶液中形成穩(wěn)定膠束并且通過在膠束中溶解弱水溶性的藥物穩(wěn)定地維持膠束。
而且，本發(fā)明的支化聚乳酸衍生物在每個分支的聚合物鏈的末端有著羧基或羧酸堿金屬鹽基團。優(yōu)選地，該聚合物鏈的末端基團是羧酸堿金屬鹽基團。該羧酸堿金屬鹽基團形成了鈉、鉀或鋰單價金屬離子鹽形式的支化聚乳酸衍生物。
為了使上述聚乳酸衍生物在水溶液中形成聚合物膠束，聚乳酸衍生物的親水基團和厭水基團應當平衡。對于線性聚乳酸而言，有一個羧酸基團起親水功能，并且能夠形成聚合物膠束的分子量為500-2,000道爾頓。其中有幾個這樣的線性聚乳酸被聯(lián)接的本發(fā)明的支化聚乳酸衍生物在每一個分支有起著親水功能的羧基，因此增加了親水部分，并且為了平衡親水部分，也可以增加厭水部分。因此，盡管為了提高穩(wěn)定性有著厭水性的酯部分的分子量增加了，但本發(fā)明的支化聚乳酸衍生物仍然能在水溶液中形成聚合物膠束。因此，本發(fā)明的支化聚乳酸衍生物能形成穩(wěn)定性提高的膠束。
如本發(fā)明的實施例所示，式1的支化聚乳酸衍生物的溶解性隨著pH變化。在pH為4或更高的水溶液中該衍生物完全溶解，因此肉眼能觀察到清澈的溶液狀態(tài)。然而，在pH值調(diào)到小于4之后，該支化聚乳酸衍生物有沉淀析出(見圖4)。因為可生物降解的聚合物在pH為10或更高時通常水解，所以本發(fā)明的支化聚乳酸衍生物適用范圍是pH為1-10。考慮到該聚合物是生物降解的而且在pH為4更高的水溶液中能完全溶解，優(yōu)選制備和使用聚合物的范圍是pH為4-8。
本發(fā)明的支化聚乳酸衍生物能通過以下方法制備，該方法包括以下步驟1)在存在引發(fā)劑和催化劑的條件下聚合丙交酯單體以得到支化聚乳酸；2)將步驟1)中得到支化聚乳酸溶解到可與水混溶的有機溶劑中，通過添加pH為7或更高的水溶液來純化支化聚乳酸，并在真空中干燥，從而得到粉末狀的支化聚乳酸；3)將步驟2)中得到的支化聚乳酸衍生物同琥珀酐或二氯化合物反應以得到含有羥基末端基團的聚乳酸衍生物；和4)朝步驟3)得到的支化聚乳酸衍生物中添加堿金屬鹽以得到含有羥基堿金屬鹽末端基團的聚乳酸衍生物。
在上述制備方法中，步驟4)可以省去。這種情況下，生成含有羧基的支化聚乳酸衍生物，其中該羧基的末端沒有被金屬離子取代。
在步驟1)中，可被用作引發(fā)劑的是二醇如乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇等，或含有3-12個羥基的多元醇，該多元醇選自丙三醇、赤藻糖醇、蘇糖醇、季戊四醇、木糖醇、核糖醇、山梨糖醇、甘露醇，二糖如帕拉金糖、一水化麥芽糖、麥芽糖醇等，或三糖如D-五水合棉子糖等。此處，假如使用二糖或多糖作為引發(fā)劑時，能合成有更多分支的支化聚乳酸衍生物。
所有這些引發(fā)劑都有羥基，而當乳酸在該羥基上開環(huán)聚合時聚合物也就合成了。也就是，聚合分支的數(shù)目取決于引發(fā)劑羧基數(shù)目。不管選擇上述哪一種引發(fā)劑，該支化聚乳酸衍生物無需改變反應步驟都能得到合成。只是改變分支數(shù)目。
在確定上述引發(fā)劑之后，通過在約80℃的溫度下使用真空泵去除濕氣。加入溶解在甲苯中的催化劑。然后，在真空下去除甲苯并添加丙交酯單體，接著在溫度為100-160℃，減壓為25-0.1mmHg的條件下聚合該混合物6-24小時以得到支化聚乳酸衍生物。此時，優(yōu)選使用占單體重量0.1％的催化劑。辛酸亞錫等是能被用于步驟1)的催化劑。
本發(fā)明的支化聚乳酸衍生物的分子量可以按照參與反應的二醇或多元醇引發(fā)劑和單體的摩爾比來控制。當乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇或己二醇被用作引發(fā)劑時，形成2-臂聚乳酸；丙三醇做引發(fā)劑時，3-臂聚乳酸；赤藻糖醇、季戊四醇、蘇糖醇做引發(fā)劑時，形成4-臂聚乳酸；核糖醇或山梨糖醇做引發(fā)劑時，形成5-臂聚乳酸；山梨糖醇或甘露醇做引發(fā)劑時，6-臂聚乳酸；和二糖或三糖做引發(fā)劑時，合成超過7-臂聚乳酸。
在步驟2)中，步驟1)中得到的聚乳酸被溶解在可與水混溶的有機溶劑中，接著除去未反應的線性聚乳酸。優(yōu)選使用丙酮、乙腈等作為可與水混溶的有機溶劑。
通過將不同引發(fā)劑反應的線性聚乳酸溶解在pH為7或更高的中性或堿性水溶液中除去它們。pH為7或更高的中性或堿性水溶液不特別限定，但是優(yōu)選使用碳酸氫鈉水溶液。在操作這些純化步驟多于兩次之后，用蒸餾水清洗聚合物，在真空里干燥以得到粉末狀的支化聚乳酸。
在步驟3)中，通過添加琥珀酐或二氯化合物將羧基引入到支化聚乳酸的羥基末端，該二氯化合物如氯化草酰、氯化丙二酰、氯化戊二酰、氯化琥珀酰、氯化己二酰、氯化癸二酰、二氯化十二烷基二酰等，優(yōu)選地，使用琥珀酐。也優(yōu)選在密封狀態(tài)下反應超過6小時。
優(yōu)選用于反應中的琥珀酐或二氯化合物添加量是聚乳酸衍生物的末端羥基摩爾量的約1-2倍。這樣形成的支化聚乳酸衍生物被溶解在丙酮中并在蒸餾水中析出，如此析出的聚合物被過濾、被用蒸餾水再次清洗，然后被置于蒸餾水中，當添加少量碳酸氫鈉時在50-70℃下完全溶解。因為未反應的聚合物是不溶解的，所以通過過濾去除它們。將1N的聚乳酸水溶液一點一點添加到完全溶解的聚合物水溶液中從而析出結果聚合物。這樣析出的聚合物用蒸餾水清洗多于3次，放在真空中干燥，以得到含有羧基末端基團的支化聚乳酸衍生物(多臂PLA-COOH)。該含有羧基末端基團的支化聚乳酸衍生物在每個分支上都有羧基末端基團。
此外，在步驟4)中，在步驟3)中得到的聚乳酸衍生物被溶解在丙酮或丙酮水溶液中，然后一點點加入下列金屬離子鹽以中和碳酸氫鈉、碳酸鈉、碳酸氫鉀、碳酸鉀、碳酸鋰等，通過蒸發(fā)溶劑以得到支化聚乳酸衍生物的金屬離子鹽形式。
本發(fā)明的支化聚乳酸衍生物能在pH為4或更高的水溶液中形成聚合物膠束，因此能被用作弱水溶性藥物傳遞劑。也就是說，為了人體口服或腸胃外給藥弱水溶性藥物，通過使用本發(fā)明的支化聚乳酸衍生物在pH為4或更高的水溶液中形成聚合物膠束，然后弱水溶性藥物能包含在形成的膠束中并溶解。當含有弱水溶性的藥物的聚合物膠束被用于身體時，弱水溶性藥物在聚乳酸衍生物形成的膠束中保持穩(wěn)定狀態(tài)、緩釋出來并顯現(xiàn)藥理效應。
能通過使用本發(fā)明的支化聚乳酸衍生物溶解的弱水溶性藥物可以是任何水溶解度為10mg/mL或更少的弱水溶性藥物。典型的弱水溶性藥物是太平洋紫杉醇、酮康唑、依曲康唑、環(huán)孢靈、西沙必利、乙醯氨基酚、阿司匹林、乙醯水楊酸、吲哚美辛、萘普生、華法令、帕帕非林、噻本咪唑、咪康唑、cinarizine、多柔比星、奧美拉唑、膽骨化醇、美法侖、硝苯地平、地高辛、苯酸色胺酸、酪胺酸、苯丙胺酸、氨曲南、布洛芬、苯氧甲基青霉素、沙利度胺、甲基睪丸酮、普魯氯哌嗪、氫化可的松、二脫氧嘌呤核苷、維他命D2、磺酰胺、磺酰脲、對氨基苯酸、降黑素、苯甲基青霉素、苯丁酸氮芥、二氮雜、洋地黃毒苷、丁酸氫化可的松、息香酸甲硝噠唑安、甲苯磺丁脲、前列腺素、氟氫可的松、灰黃霉素、硝酸咪康唑、白三烯B4抑制劑、心得安、茶堿、氟比洛芬、安息香酸鈉、安息香酸、核黃素、苯并二氮、苯巴比妥米那、格列本脲、磺胺吡啶、磺胺乙荃噻重氮、雙氯芬酸鈉、苯要英、氫氯化硫醚嗪、bropyrimine、二氫氯噻、氟康唑等。此外，還包括下列用途的其它弱水溶性藥物抗生素、抗炎止痛劑、麻醉劑、激素、抗高血壓劑和以下藥劑治療糖尿病的藥劑、抗高油脂藥劑、抗病毒劑、治療帕金森癥的藥劑、抗抑郁劑、止吐劑、免疫抑制劑、抗?jié)儎?、放松劑和抗瘧劑?br> 為了把上述弱水溶性藥物包到聚乳酸衍生物形成的膠束中，各添加80.0-99.9％重量的聚乳酸衍生物和0.1-20.0％重量的弱水溶性藥物。
本發(fā)明的支化聚乳酸衍生物能以含有弱水溶性藥物的膠束形式制備并且可被口服或腸胃外給藥。腸胃外給藥中，弱水溶性藥物被注入動脈管、皮下或肌肉等并且特別地上述聚乳酸衍生物同弱水溶性藥物的混合物被注入肌內(nèi)或皮下。而且，通過將本發(fā)明支化聚乳酸衍生物和弱水溶性藥物混合并制備成藥片或膠囊形式口服。而且，在腸胃外給藥中，該制劑被制備成在pH為6-7的人體液體里形成膠束，而在口服中，該制劑被制備成在pH為6-7的腸內(nèi)以膠束的形式溶解并釋放出來，但在pH為1-2的胃里不釋放藥物。
口服時，含有本發(fā)明的弱水溶性藥物的藥物組合物從胃部移到腸部。胃部的pH比腸部的低，包含在本發(fā)明藥物組合物里的聚乳酸在低pH環(huán)境中以藥片或膠囊的形式存在而不釋放。然而，在被移到pH為6-7的腸部之后，該藥物組合物慢慢溶解成含有藥物的膠束形式，然后該藥物被釋放出來并被腸部所吸收。通過在低pH溶液中抑制不穩(wěn)定藥物的釋放，這些特性增強了藥物的穩(wěn)定性。在抗炎止痛等情況下，在pH為1-2的溶液中釋放的藥物有著如胃潰瘍等的副作用，這些特性提供有利條件以減少藥物副作用并且通過在pH為6-7的腸部而非胃部釋放而增加了藥理效果。
使用本發(fā)明的支化聚乳酸衍生物制備含有弱水溶性藥物的膠束的方法如下。
將本發(fā)明的支化聚乳酸衍生物和弱水溶性藥物溶解在丙酮、乙酸乙酯、乙腈、二氯甲烷、乙醇、甲醇、氯仿或乙酸中，和去除有機溶劑，以制備聚乳酸衍生物和弱水溶性藥物均勻混合物。向這樣得到的混合物中添加蒸餾水，并將水溶液的pH值調(diào)節(jié)到pH為4-8，從而自動形成含有藥物的膠束。該含有弱水溶性藥物的膠束水溶液能被凍干。
而且，為了制備口服形式的制劑，將上述聚乳酸衍生物和弱水溶性藥物溶解在有機溶劑中，和去除有機溶劑，這樣得到的聚乳酸衍生物和弱水溶性藥物的混合物與口服賦形劑混合以制備藥片或填充膠囊。
如本發(fā)明的實施例所示，通過使用紫杉酚(paclitaxcel)作為若水溶性藥物膠束的尺寸為10-50nm而溶解度試驗中弱水溶性的藥物的溶解度為15-35mg/ml。
下面，用實施例和試驗實施方式更具體解釋本發(fā)明。然而應該理解這些實施例和試驗實施方式都不是用來限制本發(fā)明范圍。
制備例13-臂PLA-OH(Mn～3,000)的合成將甘油(1g；0.011mol)放入100ml的有著止水龍頭的長頸瓶中，它們被放入油浴中加熱到80℃，在真空狀態(tài)下放置30分鐘以除去濕氣。
在甲苯中溶解之后乳酸量的0.1重量％的辛酸錫被作為催化劑加入。真空中，甲苯被去除，而乳酸(35.8g；0.249mol)被加入，使用磁桿搖晃直至乳酸完全溶化。然后，反應器的內(nèi)部被密封成真空。該聚合濕度被設成125-130℃，然后在真空狀態(tài)下進行聚合反應約6小時。該合成的聚合物在丙酮中被溶解。碳酸氫鈉水溶液(0.2N)被一點點加入到丙酮溶液中，在該丙酮溶液中聚合物完全溶解，該混合物被調(diào)整到pH7-8并被攪拌，以析出聚合物。
這樣析出的聚合物用蒸餾水清洗3-4次，并在真空下干燥以得到粉末狀的3-臂PLA-OH(31g，產(chǎn)量95％)。通過1H-NMR光譜(圖1)確定這樣得到的聚合物的數(shù)均分子量為2,969道爾頓。
制備例23-臂PLA-OH(Mn～1,000)的合成除了使用3g甘油以外使用制備例1中的相同步驟得到3-臂PLA-OH(29.5g，產(chǎn)量91％)。
制備例33-臂PLA-OH(Mn～2,000)的合成除了使用1.5g甘油以外使用制備例1中的相同步驟得到3-臂PLA-OH(30g，產(chǎn)量92％)。
制備例43-臂PLA-OH(Mn～4,000)的合成除了使用0.75g甘油以外使用制備例1中的相同步驟得到3-臂PLA-OH(30g，產(chǎn)量92％)。
制備例55-臂PLA-OH(Mn～4,000)的合成除了使用木糖醇(1g，0.007mo1)和丙交酯(29g)以外使用制備例1中的相同步驟得到5-臂PLA-OH(25g，產(chǎn)量95％)。
實施例13-臂PLA-COOH(Mn～3,000)的合成制備例1中合成的3-臂PLA-OH(100g；0.033mo1)被引入1-頸瓶，在125℃的真空狀態(tài)下放置1小時包含在聚合物中的濕氣被完全去除。相對于聚合物的羥基末端基團摩爾量
，琥珀酐(19.8g；0.198mo1)被加入，然后反應器被密封，并在反應溫度125℃下反應6小時。蒸餾水被一點點加入到丙酮溶液中以析出聚合物，在該丙酮溶液中聚合物完全溶解。在60℃下該析出的聚合物完全溶解于碳酸氫鈉水溶液。如果有任何不溶解的部分，通過過濾去除。鹽酸水溶液(1N)被一點點加入以析出3-臂PLA-OH。這樣得到的聚合物被清洗3次，并在真空下干燥。通過1H-NMR光譜(圖2)確定這樣得到的3-臂PLA-COOH的數(shù)均分子量為3,108道爾頓。
實施例23-臂PLA-COOH(Mn～1,000)的合成除了使用制備例2合成的3-臂PLA-OH(33g)以外使用實施例1中的相同步驟得到3-臂PLA-COOH。
實施例33-臂PLA-COOH(Mn～2,000)的合成除了使用制備例3合成的3-臂PLA-OH(66g)以外使用實施例1中的相同步驟得到3-臂PLA-COOH。
實施例43-臂PLA-COOH(Mn～4,000)的合成除了使用制備例4合成的3-臂PLA-OH(132g)以外使用實施例1中的相同步驟得到3-臂PLA-COOH。
實施例55-臂PLA-COOH(Mn～4,000)的合成除了使用制備例5合成的5-臂PLA-OH(80g)以外使用實施例1中的相同步驟得到5-臂PLA-COOH。
實施例63-臂PLA-COONa(Mn～3,000)的合成實施例1中合成的3-臂PLA-COOH(100g；0.033mol)被溶解在丙酮中，該混合物被引入圓底瓶，然后在裝備混合器之后，在室溫下被緩慢攪拌。碳酸氫鈉水溶液(1N)被緩慢加入以中和。用足量的蒸餾水稀釋少量的丙酮溶液并確認溶液pH值為7，然后通過添加無水硫酸鎂去除過多的濕氣，之后過濾并通過溶劑蒸發(fā)器蒸發(fā)丙酮以得到白色固體。將該白色固體再次溶解于無水丙酮并通過過濾除去不溶材料，然后蒸發(fā)丙酮以得到白色粉末形式的3-臂PLA-COONa。
通過1H-NMR光譜(圖3)確定這樣得到的3-臂PLA-COONa的數(shù)均分子量為3,085道爾頓。
實施例73-臂PLA-COONa(Mn～1,000)的合成除了使用實施例2合成的3-臂PLA-COOH以外使用實施例6中的相同步驟得到3-臂PLA-COONa。
實施例83-臂PLA-COONa(Mn～2,000)的合成除了使用實施例3合成的3-臂PLA-COOH以外使用實施例6中的相同步驟得到3-臂PLA-COONa。
實施例93-臂PLA-COONa(Mn～4,000)的合成除了使用實施例4合成的3-臂PLA-COOH以外使用實施例6中的相同步驟得到3-臂PLA-COONa。
實施例105-臂PLA-COONa(Mn～4,000)的合成除了使用實施例5合成的5-臂PLA-COOH以外使用實施例6中的相同步驟得到5-臂PLA-COONa。
制備例63-臂PLGA-OH(Mn～3,000)的合成除了使用乳酸(20.2g；0.14mol)和乙交酯(16.3g；0.14mol)以外使用制備例1中的相同步驟得到3-臂PLGA-OH。
實施例113-臂PLGA-COOH(Mn～3,000)的合成除了使用制備例6合成的3-臂PLGA-OH(100g)以外使用實施例1中的相同步驟得到3-臂PLGA-COOH。
實施例123-臂PLGA-COONa(Mn～3,000)的合成除了使用實施例11合成的3-臂PLGA-COOH以外使用實施例6中的相同步驟得到3-臂PLGA-COONa。
實施例133-臂PLA-COOH(Mn～3,000)的合成制備例1中合成的3-臂PLA-OH(100g；0.033mol)被引入1-頸瓶，在125℃的真空狀態(tài)下放置1小時包含在聚合物中的濕氣被完全去除。該干燥后的聚合物被完全溶解在200ml的丙酮中并且反應溫度被設成50℃。相對于聚合物的羥基末端基團摩爾量
，氯化琥珀(55ml；0.495mol)被加入。朝反應器中引入N2，該反應持續(xù)12小時。蒸餾水被一點點加入到其中溶解了由此得到的聚合物的丙酮溶液中以析出聚合物。這樣析出的聚合物用蒸餾水清洗，然后在60℃下完全溶解于碳酸氫鈉水溶液中。未溶解的部分通過過濾去除。鹽酸(1N)水溶液被一點點加入以析出3-臂PLA-COOH。這樣得到的聚合物用水清洗3次，并在真空下干燥。
對比例1線性聚乳酸鈉(D，L-PLA-COONa)的合成(1)D，L-聚乳酸(PLA-COOH)的合成1100g的D，L-乳酸被放入250ml的3-頸圓底瓶中，該瓶配有攪拌器并在油浴中被加熱到80℃。在減低至25mmHg的氣壓下反應1小時并用真空吸氣器去除過多的濕氣。將反應溫度增高到160℃，氣壓減低到10mmHg，反應12小時然后停止。在結果反應物中添加1L的蒸餾水以析出聚合物。這樣析出的聚合物被添加到蒸餾水中以除去低分子量溶于pH為4或更低溶液的低聚物，這樣析出的聚合物被添加到1L的蒸餾水中。碳酸氫鈉溶液被一點點加入到溶液中使得溶液pH值達到6-8，以完全溶解聚合物。此時，通過離心過濾、過濾等除去不溶于水的聚合物。
當一點點加入1N鹽酸水溶液調(diào)節(jié)水溶液的pH值達到2時，聚合物從水溶液中析出。這樣析出的聚合物用蒸餾水清洗2次，隔離并在低氣壓下干燥以得到非晶低聚物(D，L-聚乳酸66g，產(chǎn)量66％)。這樣得到的數(shù)均分子量為1,140道爾頓。
(2)線性聚乳酸鈉(PLA-COONa)的合成1將對比例1(1)合成的D，L-聚乳酸(數(shù)均分子量為1,140道爾頓)溶解在丙酮中，混合物被放入一圓底瓶中，該瓶配有攪拌器。在室溫下該溶液被緩慢攪拌，碳酸氫鈉溶液(1N)被慢慢加入到溶液中以中和。
用足量的蒸餾水稀釋少量的丙酮，以確保溶液的pH值為7。然后，通過添加無水硫酸鎂除去過多的濕氣，該反應物被過濾并且通過溶劑蒸發(fā)器蒸發(fā)掉丙酮以得到白色固體。該白色固體被溶解在無水丙酮中并過濾反應物除去不溶于無水丙酮的材料，蒸發(fā)掉丙酮以得到白色固體形式的D，L-聚乳酸鈉(產(chǎn)量96％)。
對比例2線性聚乳酸鈉(D，L-PLA-COONa)的合成(1)D，L-聚乳酸(PLA-COOH)的合成2除了在溫度被增高至160℃和氣壓被減低至5mmHg的情況下反應24小時之外，按照對比例1(1)相同的步驟得到75g的D，L-聚乳酸(產(chǎn)量75％)。數(shù)均分子量為2,500道爾頓。
(2)線性聚乳酸鈉(PLA-COONa)的合成2除了使用對比例2(1)中合成的D，L-聚乳酸(數(shù)均分子量為2,500道爾頓)之外，按照對比例1(2)相同的步驟合成D，L-聚乳酸鈉(產(chǎn)量95％)。
試驗例1不同分子量的膠束形成數(shù)均分子量為1,000，2,000，3,000和4,000道爾頓的3-臂支化聚乳酸鈉被溶解在蒸餾水中，然后通過使用DLS(動態(tài)光散射器，ZetaPlus，BrookhavenInstruments Corp.)測定形成膠束的顆粒尺寸。顆粒尺寸的結果在表1中顯示。
<表1>

如表1所示，對于對比例2的D，L-PLA-COONa而言，因為膠束不能溶于水，所以膠束的尺寸無法測定。相似地，該線性聚乳酸金屬鹽有著一個親水羧基，因為厭水基團的增加，假如厭水部分的分子量超過限值(約2,000)，該線性聚乳酸金屬鹽變成不溶于水的聚合物。然而，實施例6和實施例9的支化聚合物有著幾個羧基，盡管分子量增加了但仍能溶于水以形成膠束，并且形成的膠束的尺寸比對比例1的大。
而且，表1還顯示聚合分子量越大，CMC值越低，這意味著更高的分子量能在水溶液中形成穩(wěn)定的膠束。
對于線性聚乳酸衍生物而言，能夠形成膠束的聚合分子量最大為2,000道爾頓。然而，對于支化聚乳酸衍生物而言，因為在水溶液中形成膠束的最大分子量是18,000道爾頓，能形成更穩(wěn)定的膠束。
試驗例2弱水溶性藥物的溶解度測試將上述實施例中合成的支化聚乳酸鈉和紫杉酚分別在丙酮、乙醇、乙酸乙荃、乙腈、二氯甲和氯仿的有機溶劑中溶解以制備清晰的溶液，通過真空蒸發(fā)器除去有機溶劑以制備弱水溶性藥物和低聚物的均勻混合物。它們被溶解在蒸餾水中。使用200nm小孔尺寸的膜過濾器過濾所得的含有弱水溶性藥物的膠束水溶液以除去不溶的藥物，然后液體色譜法確定水溶液中藥物濃度。結果在表2中顯示。
<表2>

如表2所示，可以確認的是本發(fā)明支化聚乳酸金屬鹽能有效溶解典型弱水溶性藥物紫杉酚。也就是說，弱水溶性藥物紫杉酚的水溶解度為0.01mg/ml或更少，但使用本發(fā)明支化聚乳酸金屬鹽的話，15-35mg/ml的大量藥物能以膠束形式溶解，因此大量的藥物能穩(wěn)定地被用于人體。
試驗例3不同pH下支化聚乳酸衍生物的溶解度為了測量不同pH下實施例9中合成的支化聚乳酸鈉的溶解度，通過鹽酸(1N)水溶液和蒸餾水將水溶液pH值調(diào)整至2，支化聚乳酸鈉被溶解在該水溶液中，然后觀察該水溶液。結果在表4中顯示。
如表4所示，在pH2-3的范圍里，可以確認的是支化聚乳酸衍生物水溶液不溶，而聚合物也于其中析出。在同體液相似的pH6-7的范圍里，可以確認的是支化聚乳酸衍生物溶解，而其中形成的是清晰液體。而且，可以確定因為在水溶液中形成膠束的原因而呈淺藍色。
技術領域的應用如上所示，本發(fā)明支化聚乳酸衍生物通過在親水和厭水基團形成平衡能以形成膠束形式而在pH大于4的水溶液中溶解，該支化聚乳酸衍生物的一個末端是羧酸或羧酸堿金屬鹽形式并且數(shù)均分子量是1,000-18,000道爾頓。形成的膠束尺寸是10-50nm，因此它們優(yōu)選作為弱水溶性藥物的傳遞劑。本發(fā)明聚乳酸衍生物有著含有幾個親水末端基團的支化結構，即使高分子量的聚乳酸也能在水溶液中溶解。而且，這些含有弱水溶性藥物的膠束可以應用于各種形式的藥物傳遞劑。
權利要求
1.一種式1的支化聚乳酸衍生物<式1>I-(R-X)n，其中，R是-[R1]k-[R2]m-，其中R1是-C(＝O)-CHZ-O-，R2是-C(＝O)-CHY-O-，-C(＝O)-CH2CH2CH2CH2CH2-O-或-C(＝O)-CH2-O-CH2CH2-O-，其中Z和Y的每一個是氫、甲基或苯基，k是1-30的整數(shù)，m是0-30的整數(shù)；X是-C(＝O)-(CH2)a-C(＝O)-O-M，其中a是0-10的整數(shù)，M是氫、鈉、鉀或鋰；I是二醇或含有3-12個羥基的多元醇；n是2-12的整數(shù)，并且同I含有的羥基數(shù)目一樣。
2.權利要求1的聚乳酸衍生物，其中該支化聚乳酸衍生物的數(shù)均分子量是1,000-18,000道爾頓。
3.權利要求1的聚乳酸衍生物，其中R是單-聚合物或共聚物，該單-聚合物或共聚物選自丙交酯、乙交酯、己內(nèi)酯、1，4-二氧雜環(huán)乙烷-2-酮和扁桃酸中的一種或多種。
4.權利要求1的聚乳酸衍生物，其中M是鈉、鉀或鋰。
5.權利要求1的聚乳酸衍生物，其中I選自乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇、丙三醇、赤藻糖醇、蘇糖醇、季戊四醇、木糖醇、核糖醇、山梨糖醇、甘露醇、帕拉金糖、一水化麥芽糖、麥芽糖醇或D-五水合棉子糖。
6.權利要求1的聚乳酸衍生物，其中膠束在pH值為4或更高的水溶液中形成。
7.權利要求1-6之一聚乳酸衍生物的制備方法，包括下列步驟1)在引發(fā)劑和催化劑存在下聚合丙交酯單體以得到支化聚乳酸；2)將步驟1)中得到的支化聚乳酸溶解到與水可混溶的有機溶劑中，通過添加pH為7或更高的水溶液來純化支化聚乳酸，并在真空中干燥，從而得到粉末狀的支化聚乳酸；和3)將步驟2)中得到的支化聚乳酸衍生物同琥珀酐或二氯化合物反應以得到含有羰基末端基團的聚乳酸衍生物。
8.權利要求7聚乳酸衍生物的制備方法，進一步包括朝步驟3)得到的支化聚乳酸衍生物中添加堿金屬鹽以得到含有羰基堿金屬鹽末端基團的聚乳酸衍生物。
9.權利要求7的制備方法，其中步驟1)的引發(fā)劑選自乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇、丙三醇、赤藻糖醇、蘇糖醇、季戊四醇、木糖醇、核糖醇、山梨糖醇、甘露醇、帕拉金糖、一水化麥芽糖、麥芽糖醇或D-五水合棉子糖。
10.權利要求7的制備方法，其中步驟3)中，該支化聚乳酸衍生物同選自下列的化合物反應琥珀酐、氯化草酰、氯化丙二酰、氯化戊二酰、氯化琥珀酰、氯化己二酰、氯化癸二酰、二氯化十二碳二酰。
11.權利要求8的制備方法，其中堿金屬鹽選自碳酸氫鈉、碳酸鈉、碳酸氫鉀、碳酸鉀、碳酸鋰。
12.一種用于含有權利要求1-6任何之一的聚乳酸衍生物的弱水溶性藥物傳遞劑的組合物。
13.一種含有權利要求1-6任何之一的聚乳酸衍生物和弱水溶性藥物的藥物組合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種式1的可生物降解的支化聚乳酸衍生物和它的制備方法及用途<式1>I－(R－X)
文檔編號C08G85/00GK1780868SQ200480011407
公開日2006年5月31日 申請日期2004年12月3日 優(yōu)先權日2003年12月4日
發(fā)明者徐敏孝, 金峰五, 崔仁子, 沈明燮 申請人:株式會社三養(yǎng)社