一种酶敏感和氧化还原敏感双重响应型共聚物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种酶敏感和氧化还原敏感双重响应型共聚物及其制备方法和应用。属于高分子化学领域及药物制剂领域。本发明专利技术利用可被组织蛋白酶B特异性水解的缬氨酸‑瓜氨酸(Val‑Cit,VC)片段以及可被谷胱甘肽还原的二硫键，将聚丙烯酸与维生素E琥珀酸酯相结合，制备成双重敏感型共聚物聚丙烯酸‑VC‑SS‑维生素E琥珀酸酯(PAA‑VC‑SS‑VES)。该共聚物生物相容性好，敏感性强，在水中可自组装形成纳米胶束，可包裹疏水性药物，主要应用于治疗肿瘤相关疾病，具有智能释放药物的功能。

Enzyme responsive and redox sensitive dual responsive copolymer and preparation method and application thereof

The invention discloses an enzyme sensitive and redox sensitive dual response copolymer, a preparation method and application thereof. It belongs to the field of polymer chemistry and pharmaceutical preparations. The present invention combines polyacrylic acid with vitamin E succinate to prepare a double sensitive copolymer polyacrylic acid VC SS vitamin E succinate (PAA VC SS VES) by using valine citrulline (VC) fragment which can be specifically hydrolyzed by cathepsin B and disulfide bond which can be reduced by glutathione. The copolymer has good biocompatibility and high sensitivity. It can self-assemble into nanomicelles in water, and can encapsulate hydrophobic drugs. It is mainly used in the treatment of cancer-related diseases and has the function of intelligent drug release.

【技术实现步骤摘要】
一种酶敏感和氧化还原敏感双重响应型共聚物及其制备方法和应用
本专利技术涉及药物制剂领域与高分子化学领域，具体涉及一种具有酶敏感和氧化还原敏感的双重敏感型共聚物：聚丙烯酸-VC-SS-维生素E琥珀酸酯(PAA-VC-SS-VES)及其制备方法和应用。
技术介绍
癌症是当今威胁人类生命的头号疾病。肿瘤的治疗以杀死癌细胞为目的，由于肿瘤细胞与正常细胞具有很高的相似性且生命力更高，所以现有非手术疗法需要继续提高对肿瘤细胞的特异性，这就要求抗癌药物具有更高的靶向性，这也是目前制药业和科学家一直面临的挑战。肿瘤的靶向治疗是将药物选择性地集中在肿瘤组织，从而提高药物的疗效，同时降低对正常组织的副作用。纳米载药系统可以把有效抗癌药物专一性或选择性地输送到肿瘤组织，控制特定生理部位的药物剂量，从而降低抗癌药对非靶点部位的副作用和毒性。而目前纳米载药系统已从合成不同种类聚合物转变为肿瘤微环境智能响应性载药系统，利用肿瘤部位特有的生理病理环境，来达到靶向给药的目的，这就要求该载药系统具有良好的响应性能，而往往单一的智能响应不能达到想要的快速响应性释放的结果。谷胱甘肽(glutathione,GSH)是人体内自然存在的三肽，肿瘤组织及细胞中谷胱甘肽含量高，但癌症患者的正常细胞与健康人群相比，谷胱甘肽含量较低，由于肿瘤细胞中GSH含量高常对化疗产生耐药性，一些研究人员试图利用如丁硫氨酸硫酸亚胺(BSO)等消耗GSH的药物，来降低癌细胞中GSH的含量。但使用BSO的作用有限且没有针对性，药物也会同时降低正常细胞中GSH的含量，从而使得因放化疗带来的副作用进一步恶化。肿瘤部位高浓度的谷胱甘肽可以还原二硫键，而正常组织及血管中谷胱甘肽浓度低，二硫键可以稳定存在，并且高浓度的谷胱甘肽在还原二硫键后自身也会被氧化，从而被消耗掉。组织蛋白酶B(CathepsinB，CB)，来自溶酶体半胱氨酸蛋白酶家族，是一种30KDa的溶酶体半胱氨酸蛋白酶，在多种癌症中，CB均作为一种重要的基质组成部分，帮助肿瘤细胞主动侵袭与转移。在正常细胞外未发现有CB存在，而在肿瘤细胞及炎症组织中，CB大量存在，一般CB可特异性水解的片段包括苯丙氨酸-精氨酸和缬氨酸-瓜氨酸。维生素E琥珀酸酯(VitaminEsuccinate，VES，C33H54O5)，是一种维生素E族成员，广泛应用于保健食品中。其不仅具有稳定性好、不易吸潮、不易染菌的生产保存性能，还具有抑制多种肿瘤细胞生长的功能。由于其疏水性强、对正常细胞的生长无影响，可作为优良的疏水性材料。聚丙烯酸有良好的生物相容性、无毒无害、可修饰，聚丙烯酸共聚物通过实体瘤组织的高通透性、淋巴回流障碍和内吞作用选择性进入肿瘤细胞，减少药物毒副作用，延长药物在肿瘤部位的停留时间。因此，研制一种对肿瘤组织的pH条件、酶系统等敏感的连接键来连接亲水性材料和疏水性材料，形成两亲性聚合物，并能及时从肿瘤部位的共轭物中释放药物的药物制剂具有现实的意义。
技术实现思路
本专利技术目的为提供一种酶敏感和氧化还原敏感双重响应型共聚物，可同时被组织蛋白酶B特异性水解和谷胱甘肽还原，响应性好，属于高分子化合物。本专利技术采用的技术方案为：一种酶敏感和氧化还原敏感双重响应型共聚物，所述的酶敏感和氧化还原敏感双重响应型共聚物是聚丙烯酸-VC-SS-维生素E琥珀酸酯共聚物PAA-VC-SS-VES，具有如(Ⅰ)所示的结构式：上述的一种酶敏感和氧化还原敏感双重响应型共聚物，聚丙烯酸链段重均分子量为2kDa。一种酶敏感和氧化还原敏感双重响应型共聚物的制备方法，包括如下步骤：1)将维生素E琥珀酸酯(VES)与胱胺二盐酸盐制备成维生素E琥珀酸酯衍生物；具体为：取VES溶于二氯甲烷中，搅拌至全溶，冰浴下加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)与1-羟基苯并三唑(HOBT)，室温避光搅拌过夜，于反应溶液中加入胱胺二盐酸盐，另加入甲醇助溶，用三乙胺调节pH至7-8，搅拌24h，所得产物用NaHCO3水溶液洗涤，有机层加入无水硫酸镁干燥，过滤，减压旋蒸除去有机溶剂，真空干燥，得维生素E琥珀酸酯衍生物。2)将Fmoc-缬氨酸(Fmoc-Val)与瓜氨酸(Cit)反应制备成Fmoc-Val-Cit；具体为：2.1)将Fmoc-Val与N-羟基琥珀酰亚胺(HOSU)共溶于四氢呋喃(THF)中反应，加入二环己基碳二亚胺(DCC)，室温搅拌16h后过滤，用THF清洗，减压蒸馏除去溶剂，得到玻璃态化合物，即中间体Fmoc-Val-OSU；2.2)将Cit和NaHCO3溶于蒸馏水中，搅拌溶解，另取中间体Fmoc-Val-OSU溶于乙二醇二甲醚(DME)中，在冰浴下将Cit与NaHCO3的混合溶液逐滴加入到Fmoc-Val-OSU的DME溶液中，同时加入THF助溶，过夜搅拌；在反应后的混合溶液中加入饱和碳酸钾，调节pH至8-9后，用乙酸乙酯萃取，取水层，在水层中加入柠檬酸溶液清洗，过滤，固体物溶于THF中，加入甲醇助溶，减压旋蒸除去三分之二溶液后，加入甲基叔丁基醚，过夜搅拌，沉淀出白色固体即为中间体Fmoc-Val-Cit。3)将Fmoc-Val-Cit与维生素E琥珀酸酯衍生物反应，制备中间体Fmoc-VC-SS-VES；具体为：将Fmoc-Val-Cit溶于二氯甲烷和甲醇混合液中，搅拌溶解，冰浴下加入EDC与HOBT，活化6h后，加入维生素E琥珀酸酯衍生物的二氯甲烷溶液，反应24h后，将混合溶液滴加入大量冰水中，搅拌2h，过滤，得中间体Fmoc-VC-SS-VES。4)将中间体Fmoc-VC-SS-VES脱掉Fmoc保护基，与活化的PAA反应，生成目标产物聚丙烯酸-VC-SS-维生素E琥珀酸酯共聚物PAA-VC-SS-VES；具体为：将聚丙烯酸PAA溶于DMF中，冰浴下加入EDC与HOBT，活化4h，得活化的聚丙烯酸PAA的DMF溶液。将中间体Fmoc-VC-SS-VES溶于THF中，加入1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯(DBU)，搅拌10分钟除去Fmoc保护基团，然后将所得混合液加入到活化的聚丙烯酸PAA的DMF溶液中，过夜搅拌，将反应后混合液旋蒸除去有机溶剂，透析两天，冻干，得产物PAA-VC-SS-VES。一种载药纳米胶束，取药物和上述的PAA-VC-SS-VES共聚物共溶于二氯甲烷中，40℃减压旋蒸除去有机溶剂，加入蒸馏水，40℃搅拌20分钟，即得载药纳米胶束。上述的一种载药纳米胶束，所述的药物选自喜树碱、紫杉醇、阿霉素、藤黄酸、姜黄素、阿法替尼、吉非替尼、伊马替尼、柔红霉素、尼莫地平、环孢素A或长春酰胺。优选的，所述的药物是紫杉醇。本专利技术有以下有益效果：本专利技术的双重响应型共聚物同时具备可被组织蛋白酶B特异性水解与被谷胱甘肽还原的特性，提高了纳米载药系统的环境敏感性，体外释放实验表明，相比只有谷胱甘肽敏感性能时，其在敏感条件下可以短时间内释放出更多药物。该聚合物亲水端PAA与疏水段VES均可生物降解，无毒无害，有良好的生物相容性。该共聚物在水中可以与疏水性药物自发形成纳米载药胶束，具有靶向智能释放药物的功能，粒径≦200nm，有助于抗癌药物在肿瘤部位的积聚，而响应性断裂后，药物释放，有助于药物的穿透。本专利技术通过采用双重响应型靶向药物输送技术，肿瘤部位高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种酶敏感和氧化还原敏感双重响应型共聚物，其特征在于，所述的酶敏感和氧化还原敏感双重响应型共聚物是聚丙烯酸‑VC‑SS‑维生素E琥珀酸酯共聚物PAA‑VC‑SS‑VES，具有如(Ⅰ)所示的结构式：

【技术特征摘要】
1.一种酶敏感和氧化还原敏感双重响应型共聚物，其特征在于，所述的酶敏感和氧化还原敏感双重响应型共聚物是聚丙烯酸-VC-SS-维生素E琥珀酸酯共聚物PAA-VC-SS-VES，具有如(Ⅰ)所示的结构式：2.根据权利要求1所述的一种酶敏感和氧化还原敏感双重响应型共聚物，其特征在于，聚丙烯酸链段重均分子量为2kDa。3.权利要求1或2所述的一种酶敏感和氧化还原敏感双重响应型共聚物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将维生素E琥珀酸酯(VES)与胱胺二盐酸盐制备成维生素E琥珀酸酯衍生物；2)将Fmoc-缬氨酸(Fmoc-Val)与瓜氨酸(Cit)反应制备成Fmoc-Val-Cit；3)将Fmoc-Val-Cit与维生素E琥珀酸酯衍生物反应，制备中间体Fmoc-VC-SS-VES；4)将中间体Fmoc-VC-SS-VES脱掉Fmoc保护基，与活化的聚丙烯酸PAA反应，生成目标产物聚丙烯酸-VC-SS-维生素E琥珀酸酯共聚物(PAA-VC-SS-VES)。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤1)将维生素E琥珀酸酯(VES)与胱胺二盐酸盐制备成维生素E琥珀酸酯衍生物，具体步骤如下：取维生素E琥珀酸酯(VES)溶于二氯甲烷中，搅拌至全溶，冰浴下加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐与1-羟基苯并三唑，室温避光搅拌过夜，于反应溶液中加入胱胺二盐酸盐，另加入甲醇助溶，用三乙胺调节pH至7-8，搅拌24h，所得产物用NaHCO3水溶液洗涤，有机层加入无水硫酸镁干燥，过滤，减压旋蒸除去有机溶剂，真空干燥，得维生素E琥珀酸酯衍生物。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤2)将Fmoc-缬氨酸(Fmoc-Val)与瓜氨酸(Cit)反应制备成Fmoc-Val-Cit，具体步骤如下：1)将Fmoc-缬氨酸(Fmoc-Val)与N-羟基琥珀酰亚胺共溶于四氢呋喃中反应，加入二环己基碳二亚胺，室温搅拌16h后过滤，用四氢呋喃清洗，减压蒸馏除去溶剂，得中间体Fmoc-Val-OSU；2)将瓜氨酸(Cit)和NaHCO3溶于蒸馏水中，搅拌溶解；另取中间体Fmoc-Val-OSU溶于乙二醇二甲醚中，在冰浴下将瓜氨酸(Cit)和NaHCO3的混合溶液逐滴加入到Fmoc-Val-O...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈立江，宋柯，王欣，梁啸，
申请(专利权)人：辽宁大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21