肿瘤特异性富集的纳米载药体系及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚合物，其分子量分布窄(分子量分布d<1.3)，通式为：B‑z‑H、P‑B‑H和P‑H‑B，其中B代表键合药物的嵌段，H代表亲水嵌段，P代表PEG段，z为具备或不具备环境响应性的化学键连接。本发明专利技术聚合物在水中形成粒径较小的胶束后，又可自发聚集形成大粒径聚集体，在肿瘤的特异性富集远高于一般药物载体。本发明专利技术聚合物具有体内循环时间长，富集于肿瘤的特点，可通过共价键和/或非共价键负载药物后，进一步偶联上靶向分子和/或示踪分子，制成给药体系或者检测试剂。

Tumor specific enrichment nano drug delivery system and preparation method thereof

The invention discloses a polymer, its narrow molecular weight distribution (molecular weight distribution of d< 1.3), the formula is: B H, P Z B H and P H B block, wherein B represents bonding agents, H represents the hydrophilic block, P PEG, Z with or without response to environmental chemical bond connection. The polymer in the water forms micelles with smaller particle size and spontaneously aggregates to form large particle size aggregates, and the specific enrichment of the tumors is much higher than that of the general drug carriers. The polymer has a long circulation time, the characteristics of accumulation in the tumor, through covalent and / or non covalent coupling on drug loading, further targeting molecules and / or tracer molecules, made of drug delivery system or kit.

【技术实现步骤摘要】
肿瘤特异性富集的纳米载药体系及其制备方法
本专利技术涉及一种含有PEG和/或PHPMA的两亲性嵌段共聚物及其制备方法和应用，该共聚物能作为药物载体，与药物形成聚合物-药物偶联物，应用于靶向尤其是肿瘤靶向给药体系，属于药物辅料材料

技术介绍
肿瘤一直是威胁人类健康的重大疾病，传统的治疗方法存在死亡率高，治愈率低和预后不佳等情况。然而随着纳米技术的发展，纳米载药体系能够为抗肿瘤药物带来更长的血液循环时间和更低的系统毒性，因此通过纳米药物载体对抗肿瘤药物进行输送的靶向治疗技术已经成为研究人员广泛关注的热点问题(CollinsI.,NATCHEMBIOL,2006,2:689-700)。目前，大量具有不同化学结构或响应能力(温度、pH、氧化还原以及酶等)的新型纳米载药体系获得广泛的研究(GantaS.,J.ControlRelease,2008,126:187-204)。但是其中多数研究只关注了纳米载药体系在肿瘤组织或肿瘤细胞内部的药物释放和传递过程，而对药物在血液中的运输以及在肿瘤当中的特异性富集给予的关注略显不足。从实际应用来看，纳米载药体系能够顺利进入肿瘤细胞需要经过血液运输、血管外渗、瘤内运输、肿瘤细胞摄取以及细胞内释放等步骤(PetrakK.,DrugDiscov.Today,2005,10:1667-1673)。对纳米载药体系在体内的整个传输过程进行分析，会发现在整个运输环节中，纳米载药体系在血液中的长循环和有效地肿瘤富集是实现纳米载药体系各种功能的前提，只有当载药体系能够特异性富集于肿瘤组织时才能够有效发挥纳米载药体系的各种复杂功能。聚合物-药物偶联物所构成的胶束载药体系作为一种常见的药物载体，是由两亲性共聚物在水溶液中自组装形成的具有“核-壳”结构的分子聚集体，其尺寸一般为10-200nm(KataokaK.,Adv.DrugDeliver.Rev.,2001,47:113-131)。通过化学键合载药后，疏水性药物在水中的溶解度提高，药物穿过体内某些屏障的能力也得到增强，同时药物在体内的分布也得到极大的改善。应用某些两亲性聚合物胶束作为药物载体可以延长静脉注射类药物在人体中的循环时间。聚乙二醇(PEG)和聚N-(2’-羟基)丙基甲基丙烯酰胺(PHPMA)作为最常用的水溶性大分子，具有明显的优点：两者都是水溶性聚合物；具有较好的生物相容性，一般不会诱导人体发生免疫反应；大分子量的PEG及PHPMA具有EPR(增强的渗透和滞留)效应，有利于提高药物在肿瘤部位的聚集(MaedaH.,J.ControlRelease,2000,65:271-284)。但在利用PEG和PHPMA制备载药聚合物胶束时，如何提高载药胶束防止蛋白非特异性吸附的能力，延长载药胶束的体内循环时间，以及提高载药胶束的肿瘤富集能力，仍是目前领域里需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术在PEG和PHPMA聚合物的基础上，通过调整聚合物单体的种类、聚合顺序和聚合度，合成了一类新的两亲性嵌段聚合物，由这类聚合物形成的胶束，在防止蛋白非特异性吸附、体内循环时间、肿瘤富集能力上，都有较大提高。以该聚合物作为载体，进一步结合药物、靶向分子和/或示踪分子等，能够形成具有生物相容性，高载药率，控制释放或靶向释放的给药系统或检测试剂。本专利技术提供一种两亲性嵌段聚合物，所述聚合物的结构式如式Ⅰ、式Ⅱ或式III所示：式I聚合物的数均分子量为10000～100000；其中，键合药物部分(B嵌段)的分子量为4000-15000；亲水段(H嵌段)分子量为6000-96000，HPMA部分占H嵌段的摩尔含量b为80-100％，MAGG部分占H嵌段的摩尔含量c为0-20％，AzMA部分占H嵌段的摩尔含量d为0-4％；并且H嵌段分子量为B嵌段分子量的1-20倍。式I中，X和Y独立地为具有可逆加成断裂链转移(RAFT)聚合活性、氮氧自由基聚合活性、原子转移自由基(ATRP)聚合活性或开环聚合活性的引发剂基团，或者供聚合物修饰用的官能团；且当X和Y同时为引发剂基团时，X与Y不为同一种类型的引发剂基团。Z为-(CH2)n-，其中n为1-12的整数，例如1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11或12；或者Z为一种可断裂化学键。R为可键合药物的基团。对所述式I聚合物，优选式I聚合物数均分子量为40000-100000，进一步优选为60000-98000，更优选为70000-95000，最优选为80000-90000。优选式I聚合物的分子量分布指数d<1.3。优选键合药物部分(B嵌段)的分子量为4500-14000，进一步优选为5000-13000，更优选为5200-8000，最优选为5500-6500。优选亲水段(H嵌段)分子量为10000-95000，进一步优选为40000-94000，更优选为70000-90000，最优选为75000-85000。优选H嵌段分子量为B嵌段分子量的2-19倍，进一步优选为4-18倍，更优选为8-16倍。优选HPMA部分占H嵌段的摩尔含量为81-97％，进一步优选为82-96％，更优选为85-95％，最优选为90-95％。优选MAGG部分占H嵌段的摩尔含量为1-15％，进一步优选为3-12％，最优选为5-10％。优选AzMA部分占H嵌段的摩尔含量为2-4％。优选所述引发剂基团，可以是含有一个或一个以上二硫代酯基(Dithioester)的基团、三硫代碳酸酯(Trithiocarbonate)、磺酸酯(Xanthate)或二硫代氨基甲酸酯(Dithiocarbamate)的各种基团，也可以是卤素原子，如氯原子(Cl)或溴原子(Br)，更优选是含二硫代酯基或三硫代酯基的基团或溴原子。优选所述聚合物修饰用官能团可以是氨基、巯基、羧基、羟基、氰基、叠氮基、酰胺基、肼基等。优选n为2，3或4，更优选为2，即Z为-CH2-CH2-。优选可断裂化学键是环境响应性化学键，例如：氧化还原响应性化学键、氧化响应性化学键、pH响应性化学键、酶响应性化学键，包括但不限于二硫键(-S-S-、-CH2-S-S-CH2-)(还原响应性)、-CH2-O-C(CH3)2-O-CH2-(pH响应性)、GFLG四肽(Gly-Phe-Leu-Gly)以及PLGIAG六肽(Pro-Leu-Gly-ILe-Ala-Gly)(酶响应性)、-S-(氧化响应性)等。优选R基团为如下结构I-V之一：在本专利技术的一个实施例中，式I聚合物为CH3(CH2)11SC(＝S)S-PBHMAGG6k-s-s-P(HPMA-co-MAGG-co-AzMA)80k-Br。式Ⅱ或式III的聚合物，数均分子量为10000～80000；其中，PEG部分的分子量为2000-10000；键合药物部分(B嵌段)的分子量为4000-15000；亲水段(H嵌段)分子量为4000-74000，HPMA部分占H嵌段的摩尔含量b为80-100％，MAGG部分占H嵌段的摩尔含量c为0-20％，AzMA部分占H嵌段的摩尔含量d为0-4％；并且H嵌段分子量为B嵌段分子量的1-20倍。式II或式III中，X为具有可逆加成断裂链转移(RAFT)聚合活性、氮氧自由基聚合活性、原子转移自由基(A本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种式I所示的聚合物：

【技术特征摘要】
1.一种式I所示的聚合物：式I聚合物的数均分子量为10000～100000；B嵌段的分子量为4000-15000；H嵌段的分子量为6000-96000，HPMA部分占H嵌段的摩尔含量b为80-100％，MAGG部分占H嵌段的摩尔含量c为0-20％，AzMA部分占H嵌段的摩尔含量d为0-4％；并且H嵌段分子量为B嵌段分子量的1-20倍；X和Y独立地为具有可逆加成断裂链转移聚合活性、氮氧自由基聚合活性、原子转移自由基聚合活性或开环聚合活性的引发剂基团，或者供聚合物修饰用的官能团；且当X和Y同时为引发剂基团时，X与Y不为同一种类型的引发剂基团；Z为-(CH2)n-或可断裂化学键，其中n为1-12的整数；R为可键合药物的基团。优选式I聚合物数均分子量为40000-100000，进一步优选为60000-98000，更优选为70000-95000，最优选为80000-90000。优选式I聚合物的分子量分布指数d<1.3。优选B嵌段的分子量为4500-14000，进一步优选为5000-13000，更优选为5200-8000，最优选为5500-6500。优选H嵌段分子量为10000-95000，进一步优选为40000-94000，更优选为70000-90000，最优选为75000-85000。优选H嵌段分子量为B嵌段分子量的2-19倍，进一步优选为4-18倍，更优选为8-16倍。优选HPMA部分占H嵌段的摩尔含量为81-97％，进一步优选为82-96％，更优选为85-95％，最优选为90-95％。优选MAGG部分占H嵌段的摩尔含量为1-15％，进一步优选为3-12％，最优选为5-10％。优选所述引发剂基团是含有一个或一个以上二硫代酯基的基团、三硫代碳酸酯、磺酸酯或二硫代氨基甲酸酯的各种基团，或者是卤素原子；更优选为含二硫代酯基或三硫代酯基的基团或溴原子或氯原子。优选所述聚合物修饰用官能团是氨基、巯基、羧基、羟基、氰基、叠氮基、酰胺基、肼基。优选n为2，3或4，更优选为2。优选可断裂化学键为环境响应性化学键，更优选为氧化还原响应性化学键、氧化响应性化学键、pH响应性化学键、酶响应性化学键，最优选为-S-S-、-CH2-S-S-CH2-、-CH2-O-C(CH3)2-O-CH2-、Gly-Phe-Leu-Gly、Pro-Leu-Gly-ILe-Ala-Gly、-S-。优选R选自以下结构I-V之一：优选的式I聚合物是：CH3(CH2)11SC(＝S)S-PBHMAGG6k-s-s-P(HPMA-co-MAGG-co-AzMA)80k-Br。2.一种式II或式III所示的聚合物：式Ⅱ或式III的数均分子量为10000～80000；PEG部分的分子量为2000-10000；B嵌段的分子量为4000-15000；H嵌段分子量为4000-74000，HPMA部分占H嵌段的摩尔含量b为80-100％，MAGG部分占H嵌段的摩尔含量c为0-20％，AzMA部分占H嵌段的摩尔含量d为0-4％；并且H嵌段分子量为B嵌段分子量的1-20倍；X为具有可逆加成断裂链转移聚合活性、氮氧自由基聚合活性、原子转移自由基聚合活性或开环聚合活性的引发剂基团，或供聚合物修饰用的官能团；R为可键合药物的基团。优选式II或式III聚合物的数均分子量为30000-80000，进一步优选为40000-80000。优选式II或式III聚合物的分子量分布指数d<1.3。优选PEG部分的分子量为3000-9000，进一步优选为3500-8000，更优选为4000-7000，最优选为4500-5500。优选B嵌段的分子量为5000-14000，进一步优选为5000-12000，更优选为5000-10000。优选H嵌段分子量为10000-73000，进一步优选为20000-72000，更优选为25000-70000。优选H嵌段分子量为B嵌段分子量的2-19倍，进一步优选为3-18倍，更优选为6-16倍。优选HPMA部分占H嵌段的摩尔含量为81-97％，进一步优选为82-96％，更优选为85-95％，最优选为90-95％。优选MAGG部分占H嵌段的摩尔含量为1-15％，进一步优选为3-12％，最优选为5-10％。优选所述引发剂基团是含有一个或一个以上二硫代酯基的基团、三硫代碳酸酯、磺酸酯或二硫代氨基甲酸酯的各种基团，或者是卤素原子；更优选为含二硫代酯基或三硫代酯基的基团或溴原子或氯原子。优选所述聚合物修饰用官能团是氨基、巯基、羧基、羟基、氰基、叠氮基、酰胺基、肼基。优选R选自以下结构I-V之一：优选式II或式III的聚合物是：PEG5k-b-PBHMAGG9k-b-P(HPMA-co-MAGG-co-AzMA)60k-SC(＝S)S(CH2)11CH3、PEG5k-b-PBHMAGG9k-b-P(HPMA-co-MAGG-co-AzMA)30k-SC(＝S)S(CH2)11CH3、PEG5k-b-PBHMAGG5k-b-P(HPMA-co-MAGG-co-AzMA)60k-SC(＝S)S(CH2)11CH3、PEG5k-b-PBHMAGG5k-b-P(HPMA-co-MAGG-co-AzMA)30k-SC(＝S)S(CH2)11CH3、PEG5k-b-P(HPMA-co-MAGG-co-AzMA)60k-b-PBHMAGG9k-SC(＝S)S(CH2)11CH3。3.一种化合物，其为式I-药物分子偶联物，式II-药物分子偶联物，或者式III-药物分子偶联物，其中式I是权利要求1所述的式I聚合物，式II和式III是权利要求2所述的式II和式III的聚合物分子，药物分子通过共价键结合在聚合物分子的B嵌段R基团上。优选结合药物后的R基团转换为如下结构I’-V’之一：其中Drug代表药物分子。优选所述药物分子为小分子化合物、寡肽或蛋白质、DNA或RNA；优选为含有羰基、羧基和/或羟基的药物；更优选为含有羰基、羧基和/或羟基的肿瘤治疗药物；更优选为阿霉素、表阿霉素、吡柔比星、喜树碱、紫杉醇、鬼臼毒素、7-乙基-10-羟基喜树碱、ProtoporphyrinIX、IR825。更优选的化合物为：PEG5k-b-PBHMAGG9k-b-P(HPMA-co-MAGG-co-AzMA)60k-SC(＝S)S(CH2)11CH3；PEG5k-b-PBHMAGG9k-b-P(HPMA-co-MAGG-co-AzMA)30k-SC(＝S)S(CH2)11CH3；PEG5k-b-PBHMAGG5k-b-P(HPMA-co-MAGG-co-AzMA)60k-SC(＝S)S(CH2)11CH3；PEG5k-b-PBHMAGG5k-b-P(HPMA-co-MAGG-co-AzMA)30k-SC(＝S)S(CH2)11CH3；PEG5k-b-P(HPMA-co-MAGG-co-AzMA)60k-b-PBHMAGG9k-SC(＝S)S(CH2)11CH3；CH3(CH2)11SC(＝S)S-PBHMAGG6k-s-s-P(HPMA-co-MAGG-...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻青松，甘志华，申童，管书丽，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11