本發(fā)明涉及一種星狀聚合物及其制備方法，具體地說(shuō)是一種基于β-環(huán)糊精的星狀聚合物及其制備方法。

二、

背景技術(shù)：

β-環(huán)糊精(β-Cyclodextrin，β-CD)是直鏈淀粉在環(huán)糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶作用下生成的、由α-1，4糖苷鍵連接的D-葡萄糖低聚環(huán)狀物。其結(jié)構(gòu)類(lèi)似截頂圓錐空腔，外側(cè)為親水性羥基，內(nèi)側(cè)為疏水性空腔。空腔內(nèi)部可以利用疏水作用、氫鍵、范德華力等非鍵作用等識(shí)別大小形狀合適的客體分子，如疏水性小分子(如抗癌、抗病毒藥物等)、蛋白質(zhì)、寡核苷酸等，形成主-客體包合物，增強(qiáng)客體分子的反應(yīng)活性和溶解性。β-CD由于其價(jià)格便宜、容易獲得等優(yōu)點(diǎn)，在醫(yī)藥、化學(xué)、食品、催化等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用?？墒牵?CD在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中存在某些局限性，比如在水中溶解度低，以及可能存在肝臟毒性等。因此，對(duì)β-CD進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造，增加其水溶性或者降低其肝臟毒性成為熱門(mén)的研究課題。

Trotta等利用羰基二咪唑(CDI)活化羧酸分子生成烷氧羰基二咪唑；然后將生成的烷氧羰基二咪唑作為?；噭┡cβ-環(huán)糊精反應(yīng)生成β-環(huán)糊精碳酸酯。利用其催化性能，可作為表面活性劑或者手性拆分劑；Zhang等報(bào)道了一種基于β-環(huán)糊精的多功能納米載體，它是由聚乙二醇(PEG)及側(cè)鏈含有β-環(huán)糊精組成的親水性二嵌段共聚物(PEG-β-PCD)。該聚合物可包載香豆素、布洛芬、引哚美辛、地塞米松等不同結(jié)構(gòu)的疏水性藥物，并能實(shí)現(xiàn)緩釋作用；Xu等通過(guò)β-環(huán)糊精交聯(lián)低分子量的聚乙烯亞胺(PEI，600Da)制備了一種水溶性陽(yáng)離子聚合物PEI-CD，該聚合物可同時(shí)包載抗腫瘤藥物阿霉素(DOX)及具有治療作用的PEI-CD/DOX/pDNA復(fù)合物，可以實(shí)現(xiàn)藥物-基因聯(lián)合治療腫瘤；Zhang等人制備了一種新型親水性PCD及聚異丙稀酰胺(PNIPAM)構(gòu)成的二嵌段聚合物。在特定條件下，該聚合物形成的自組裝體可以包載引哚美辛，且藥物釋放隨著溫度的變化而呈現(xiàn)“開(kāi)關(guān)”的控釋功能；趙等利用環(huán)氧氯丙烷的雙官能團(tuán)將環(huán)糊精接到了殼聚糖的分子鏈上，合成了可溶于稀酸的環(huán)糊精接枝殼聚糖。改性后的β-環(huán)糊精的水溶性大大提高，而且溶血性能變低，藥物的毒性降低，提高了藥物的利用度；Binkowski等以磺?；摩?環(huán)糊精作為中間體，合成單-(6-N-烷基-N，N-二甲基銨-6-去氧)-β-環(huán)糊精，改性后的β-環(huán)糊精可運(yùn)用于生物膜分離領(lǐng)域。

三、

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種基于β-環(huán)糊精的星狀聚合物及其制備方法。本發(fā)明星狀聚合物能夠有效提高β-CD的水溶性以及降低β-CD可能存在的肝臟毒性；星狀聚合物中β-環(huán)糊精的疏水空腔能通過(guò)基于主客體識(shí)別的包合作用負(fù)載藥物，增加藥物分子的溶解度和生物利用度，從而提高藥物的療效。

本發(fā)明基于β-環(huán)糊精的星狀聚合物，其結(jié)構(gòu)式如下：

其中x、y表示單體的聚合度，x為30～80，y為30～80。

本發(fā)明基于β-環(huán)糊精的星狀聚合物的制備方法，一是具有氨基(-NH₂)的β-環(huán)糊精開(kāi)環(huán)聚合引發(fā)劑(β-CD-6-NH₂)的制備：首先通過(guò)β-CD的6-位羥基(6-OH)與對(duì)甲苯磺酰氯(TsCl)反應(yīng)制備β-CD的6-位對(duì)甲苯磺酸酯(β-CD-6-OTs)；然后以乙二胺取代對(duì)甲苯磺酸酯基(-OTs)后獲得具有6-位端氨基的β-環(huán)糊精(β-CD-6-NH₂)。二是星狀聚合物的制備：在引發(fā)劑β-CD-6-NH₂的存在下進(jìn)行5-芐酯-L-谷氨酸-N-羧基環(huán)內(nèi)酸酐(Glu-NCA)和N^ε-芐氧羰基-L-賴(lài)氨酸-N-羧基環(huán)內(nèi)酸酐(Lys-NCA)的開(kāi)環(huán)聚合，制備得到以β-環(huán)糊精(β-CD)為核、混聚多肽為支臂的星狀聚合物。

本發(fā)明基于β-環(huán)糊精的具有規(guī)整拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的星狀聚合物的制備方法，包括如下步驟：

1、引發(fā)劑β-CD-6-NH₂的制備

將β-CD溶解在1～5mol/L的NaOH溶液中，冰浴條件下加入TsCl，攪拌反應(yīng)5h，過(guò)濾除去未反應(yīng)物，濾液用1.0mol/L的鹽酸調(diào)pH至6～7，隨后置于冰水中冷卻析晶，過(guò)濾，濾餅用蒸餾水洗滌，干燥后得到β-CD-6-OTs；由于β-CD在水中的溶解度較小，所以一般情況下反應(yīng)是在堿性溶液中進(jìn)行；

β-CD與TsCl的摩爾比為1.5～3.0：1；

將β-CD-6-OTs溶于有機(jī)堿性溶劑中，在N₂保護(hù)、70℃條件下攪拌反應(yīng)10h，反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)液滴加到過(guò)量丙酮中，過(guò)濾后得到粗產(chǎn)品(白色沉淀)；將所得粗產(chǎn)品用少量蒸餾水溶解，再次滴加至過(guò)量丙酮中，過(guò)濾并用丙酮洗滌濾餅，干燥后即得到引發(fā)劑β-CD-6-NH₂；

所述有機(jī)堿性溶劑為乙二胺。

2、開(kāi)環(huán)聚合

將引發(fā)劑β-CD-6-NH₂和聚合單體溶解在有機(jī)溶劑中，在常溫、密閉條件下，于氮?dú)鈿夥罩袛嚢璺磻?yīng)48h，反應(yīng)結(jié)束后向反應(yīng)液中加入沉淀劑，得到白色沉淀。該白色沉淀不用分離提純，直接用于下一步反應(yīng)。

所述聚合單體為Glu-NCA和Lys-NCA；兩種單體的摩爾比為0.98～1.05：1。

所述引發(fā)劑的質(zhì)量與聚合單體總質(zhì)量的比例為1：80～200。

所述有機(jī)溶劑為N，N-二甲酰胺(DMF)或二甲亞砜等。

3、脫保護(hù)

向反應(yīng)瓶中加入三氟乙酸(TFA)和33wt.％HBr的HOAc溶液(v/v＝1:1)，常溫下脫保護(hù)反應(yīng)1～2h，反應(yīng)結(jié)束后向反應(yīng)液中加入沉淀劑，得到黃色油狀物；倒去上清液，將黃色油狀物用少量蒸餾水完全溶解，以飽和碳酸氫鈉溶液調(diào)pH值至7～8，隨后透析(透析袋的截留分子量MWCO為3500Da)48h，凍干后得到白色固體，即為目標(biāo)產(chǎn)物。

所述凍干是先于-20℃下預(yù)凍干4h，然后于-60℃、真空度25Pa下凍干36h。

步驟2、3制備過(guò)程中所述沉淀劑為無(wú)水乙醚、乙醇、甲醇或丙酮等有機(jī)溶劑；沉淀劑添加的體積為反應(yīng)液體積的8～10倍。

采用凝膠滲透色譜(GPC)、核磁共振(¹H-NMR)、等對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物和中間體進(jìn)行表征。

本發(fā)明制備路線(xiàn)示意如下：

本發(fā)明是在已有的研究基礎(chǔ)上首次利用開(kāi)環(huán)聚合(ROP)基于天然氨基酸的NCA制備含多肽支臂、具有規(guī)整結(jié)構(gòu)的β-環(huán)糊精星狀聚合物。其優(yōu)點(diǎn)在于多肽對(duì)人體安全無(wú)毒，無(wú)免疫抗原性和良好的生物相容性；β-CD經(jīng)過(guò)修飾后也降低了它的毒性；多肽本身或降解產(chǎn)物可以被人體吸收或者通過(guò)代謝循環(huán)排出體外；β-環(huán)糊精的疏水空腔能通過(guò)基于主客體識(shí)別的包合作用負(fù)載藥物，增加藥物分子的溶解度和生物利用度，提高藥物的療效。

四、附圖說(shuō)明

圖1是β-CD-6-OTs的核磁共振圖譜(¹H-NMR)。

圖2是β-CD-6-NH₂的核磁共振圖譜(¹H-NMR)。

圖3是本發(fā)明星狀聚合物的凝膠滲透色譜圖(GPC)。

圖4是本發(fā)明星狀聚合物的核磁共振圖譜(¹H-NMR)。

五、具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

1、中間體β-CD-6-OTs的制備

在250mL的圓底燒瓶中加入β-環(huán)糊精(5.0g，4.4mmol)、氫氧化鈉(1.8g，45mmol)和100mL蒸餾水，充分?jǐn)嚢柚镣耆芙?；冰浴條件下，加入對(duì)甲基苯磺酰氯(TsCl，1.68g，8.8mmol)，攪拌反應(yīng)5h，過(guò)濾，濾液用1.0mol/L的鹽酸調(diào)pH值至6～7后于冰水中析晶；過(guò)濾，濾餅用蒸餾水洗兩次，烘干(真空干燥)后即得到中間體β-CD-6-OTs(1.07g,18.9％)。¹H-NMR(DMSO-d₆，400MHz，δ)：7.67(d,J＝7.5Hz,2H)，7.36(s,2H)，4.77(dd,J＝42.5,15.0Hz,7H)，4.37(s,7H)，4.29(d,J＝15.2Hz,7H)，4.17(dd,J＝14.4,8.9Hz,14H)，3.81-3.00(m,34H)，2.38(s,3H)。

2、引發(fā)劑β-CD-6-NH₂的制備

準(zhǔn)確稱(chēng)取β-CD-6-OTs(0.98g，0.82mmol)溶于10mL乙二胺中，在N₂保護(hù)、70℃條件下攪拌反應(yīng)10h；反應(yīng)結(jié)束后，攪拌條件下，將反應(yīng)液逐滴加入到過(guò)量丙酮中，過(guò)濾后得到粗產(chǎn)品(白色沉淀)；將所得白色沉淀用少量蒸餾水全部溶解，再加入到過(guò)量丙酮中，過(guò)濾、濾餅用丙酮洗滌2次，干燥后即得到引發(fā)劑β-CD-6-NH₂(0.71g，72.64％)。

¹H-NMR(D₂O，400MHz，δppm)：4.89-4.94(d,J＝8.9Hz,7H,H-1),3.77-3.85(dd,J＝12.0Hz,7.0Hz,7H,H-6sub),3.65-3.77(m,21H,H-2,3,5),3.46-3.52(dd,J＝10.0Hz,3.4Hz,7H,H-4),4.28-4.32(m,1H,H-6sub),4.15-4.20(dd,J＝12.0Hz,7.0Hz,7H,H-6sub),2.80-2.86(m,2H,H-7),2.64-2.70(m,2H,H-8)。

3、星狀聚合物的制備

取引發(fā)劑β-CD-6-NH₂(2mg，1.7mmol)、Glu-NCA(100mg，0.38mmol)和Lys-NCA(116mg，0.38mmol)溶于3mL DMF中，在常溫、密閉條件下，于氮?dú)鈿夥罩袛嚢璺磻?yīng)48h，反應(yīng)結(jié)束后向反應(yīng)液中加入沉淀劑無(wú)水乙醚，得到白色沉淀；向所得白色沉淀中加入3mL三氟乙酸(TFA)和33wt.％HBr/HOAc(v/v＝1:1)，常溫下脫保護(hù)1～2h，再用無(wú)水乙醚沉淀得到黃色油狀物，倒去上清液，用少量蒸餾水將黃色油狀物完全溶解，飽和碳酸氫鈉調(diào)pH值至7～8，將溶液裝入透析袋(截留分子量MWCO為3500Da)透析48h，凍干(預(yù)凍干溫度為-20℃，時(shí)間為4h；-60℃、真空度25Pa下凍干36h)后即得目標(biāo)產(chǎn)物(40.2mg，收率18.6％)。

¹H-NMR(DMSO-d₆，400MHz，δppm)7.45-7.07(m,10H)，4.98(t,J＝32.7Hz,4H)，4.23(s,2H)，3.61(s,1H)，2.93(s,2H)，2.37(s,1H)，2.16(s,2H)，2.01(s,2H)，1.84(d,J＝58.9Hz,2H)，1.59(s,2H)。

實(shí)施例2：

1、中間體β-CD-6-OTs的制備

取250mL的單口圓底燒瓶，先加入β-環(huán)糊精(10g，8.8mmol)，然后注入1mol/L的NaOH溶液100mL，超聲震蕩至完全溶解。將反應(yīng)液在冰水浴中冷卻30min，逐滴加入對(duì)甲基苯磺酰氯(TsCl，3.80g，20.0mmol)，磁力攪拌條件下反應(yīng)5h；反應(yīng)結(jié)束后，離心除去未反應(yīng)物，濾液用1.0mol/L的鹽酸調(diào)pH值至6～7，于冰水中冷卻結(jié)晶，過(guò)濾后得到的濾餅依次用乙醇、水洗滌，干燥后即得到目標(biāo)物β-CD-6-OTs(1.42g，收率12.5％)。

2、引發(fā)劑β-CD-6-NH₂的制備

準(zhǔn)確稱(chēng)取β-CD-6-OTs(1.20g，1.0mmol)溶于15mL乙二胺中，在N₂保護(hù)、70℃條件下攪拌反應(yīng)10h；反應(yīng)結(jié)束后，攪拌條件下，將反應(yīng)液逐滴加入到過(guò)量乙醇中，過(guò)濾后得到粗產(chǎn)品(白色沉淀)；將所得白色沉淀用少量蒸餾水全部溶解，再加入到過(guò)量乙醇中，過(guò)濾、濾餅用乙醇洗滌2次，干燥后即得到引發(fā)劑β-CD-6-NH₂(0.86g，73.1％)。

3、星狀聚合物的制備

取引發(fā)劑β-CD-6-NH₂(1.5mg，1.28mmol)、Glu-NCA(100mg，0.38mmol)和Lys-NCA(116mg，0.38mmol)溶于3mL DMF中，在常溫、密閉條件下，于氮?dú)鈿夥罩袛嚢璺磻?yīng)36h，反應(yīng)結(jié)束后向反應(yīng)液中加入沉淀劑無(wú)水乙醚，得到白色沉淀；該白色沉淀無(wú)需分離，直接向其中加入3mL三氟乙酸(TFA)和33wt.％HBr/HOAc(v/v＝1:1)，常溫下脫保護(hù)1～2h，再用無(wú)水乙醚沉淀得到黃色油狀物。倒去上清液，用少量蒸餾水完全溶解后，飽和碳酸氫鈉溶液調(diào)pH值至7～8，將溶液裝入透析袋(截留分子量MWCO為3500Da)透析48h，凍干(預(yù)凍干溫度為-20℃，時(shí)間為4h；-60℃、真空度25Pa下凍干36h)后即得目標(biāo)產(chǎn)物(33.5mg，收率15.4％)。