一种具有pH和双重氧化还原响应性的药物递送材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种具有pH和双重氧化还原响应性的药物递送材料及其制备方法和应用，该材料采用N,N’‑双(叔丁氧羰基)‑L‑胱氨酸与聚乙二醇的酯化产物和2‑溴异丁酰溴反应得到大分子引发剂，通过原子转移自由基聚合、脱保护、与阿霉素偶联得到(阿霉素)2‑胱氨酸‑(聚乙二醇酯)2‑b‑(聚甲基丙烯酸二茂铁甲酰氧乙酯)2，即药物递送材料。该材料制备简便，可作为药物载体物理包覆紫杉醇或其二聚体，所得载药胶束药物含量高，稳定性强，生物相容性好，具有pH、双重或三重氧化还原响应性。由于含有至少一种抗癌药物，该材料可改善人体的多重耐药性，通过不同的治病机理实现肿瘤的有效治疗。

【技术实现步骤摘要】
一种具有pH和双重氧化还原响应性的药物递送材料及其制备方法和应用
本专利技术属于生物医药材料
，具体涉及到一种稳定性强、生物相容性好、药物含量高的具有pH和双重氧化还原响应性的药物递送材料，以及该材料的制备方法及应用。
技术介绍
数十年来，如何使抗癌药物“药尽其用”且靶向作用于肿瘤部位是研究的重要课题。因此，具有刺激响应性的药物递送材料得到了广泛研究。然而，单一刺激响应的药物递送材料依旧存在弊端，如响应缓慢、药物释放滞后，易对正常组织造成损害。此外，大多数抗癌药物都以物理形式包覆于载体中，该方式获得的药物载体稳定性不尽人意，载药量低，有限的药物不足以在肿瘤部位富集。癌症多样的致病原因、人体的多重耐药性及药物单一是肿瘤治疗收效甚微的重要原因。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种稳定性强、生物相容性好、药物含量高的具有pH和双重氧化还原响应性的药物递送材料，同时为该材料提供制备方法和应用。解决上述技术问题所采用的药物递送材料的结构式如下所示：式中x的取值为45或89，y的取值为20～55。本专利技术药物递送材料的制备方法由下述步骤组成：1、制备N,N’-双(叔丁氧羰基)-L-胱氨酸-(聚乙二醇酯)2将式I所示的N,N’-双(叔丁氧羰基)-L-胱氨酸与聚乙二醇2000或聚乙二醇4000在N,N’-二环己基碳二亚胺作用下进行酯化反应，得到式II所示的N,N’-双(叔丁氧羰基)-L-胱氨酸-(聚乙二醇酯)2。2、制备大分子引发剂将式II所示的N,N’-双(叔丁氧羰基)-L-胱氨酸-(聚乙二醇酯)2溶于无水二氯甲烷，在氮气氛围下，加入2-溴异丁酰溴的二氯甲烷溶液，随后加入三乙胺的二氯甲烷溶液，室温反应20～28小时，结束后分离提纯，得到式III所示的大分子引发剂。3、制备N,N’-双(叔丁氧羰基)-L-胱氨酸-(聚乙二醇酯)2-b-(聚甲基丙烯酸二茂铁甲酰氧乙酯)2嵌段聚合物将式III所示的大分子引发剂和甲基丙烯酸二茂铁甲酰氧乙酯溶于N,N-二甲基甲酰胺中，加入五甲基二乙烯三胺和氯化亚铜，进行“冷冻-抽真空-解冻”操作三次，然后在85～90℃下聚合反应40～56小时，反应结束后分离提纯，得到式IV所示的N,N’-双(叔丁氧羰基)-L-胱氨酸-(聚乙二醇酯)2-b-(聚甲基丙烯酸二茂铁甲酰氧乙酯)2嵌段聚合物。4、制备胱氨酸-(聚乙二醇酯)2-b-(聚甲基丙烯酸二茂铁甲酰氧乙酯)2嵌段聚合物将式IV所示的N,N’-双(叔丁氧羰基)-L-胱氨酸-(聚乙二醇酯)2-b-(聚甲基丙烯酸二茂铁甲酰氧乙酯)2嵌段聚合物溶于二氯甲烷与三氟乙酸体积比为2:1的混合溶剂中，室温反应2～4小时，反应结束后分离提纯，得到式V所示的胱氨酸-(聚乙二醇酯)2-b-(聚甲基丙烯酸二茂铁甲酰氧乙酯)2嵌段聚合物。5、制备(阿霉素)2-胱氨酸-(聚乙二醇酯)2-b-(聚甲基丙烯酸二茂铁甲酰氧乙酯)2将式V所示的胱氨酸-(聚乙二醇酯)2-b-(聚甲基丙烯酸二茂铁甲酰氧乙酯)2嵌段聚合物溶于无水N,N-二甲基甲酰胺中，然后加入盐酸阿霉素和三乙胺的N,N-二甲基甲酰胺溶液，室温反应40～56小时，反应结束后分离提纯，得到(阿霉素)2-胱氨酸-(聚乙二醇酯)2-b-(聚甲基丙烯酸二茂铁甲酰氧乙酯)2，即具有pH和双重氧化还原响应性的药物递送材料。上述步骤1中，优选N,N’-双(叔丁氧羰基)-L-胱氨酸、聚乙二醇2000或聚乙二醇4000、N,N-二环己基碳二亚胺的摩尔比为1:2.1～2.7:2～4。上述步骤2中，优选N,N’-双(叔丁氧羰基)-L-胱氨酸-聚乙二醇酯、2-溴异丁酰溴、三乙胺的摩尔比为1:2.1～4:2.8～5.3。上述步骤3中，优选大分子引发剂、甲基丙烯酸二茂铁甲酰氧乙酯、五甲基二乙烯三胺、氯化亚铜的摩尔比为1:70～140:6:5。上述步骤5中，优选胱氨酸-(聚乙二醇酯)2-b-(聚甲基丙烯酸二茂铁甲酰氧乙酯)2嵌段聚合物、盐酸阿霉素、三乙胺的摩尔比为1:40～60:40～60。本专利技术药物递送材料在制备抗癌药物紫杉醇或其二聚体载药胶束中的用途，具体方法如下：将药物递送材料与紫杉醇或紫杉醇二聚体按照质量比3:1的比例溶于N,N-二甲基甲酰胺中并搅拌过夜，装入透析袋中，其中紫杉醇用截留分子量为2000的透析袋，紫杉醇二聚体用截留分子量为3500的透析袋；然后置于蒸馏水中透析72小时，其间每3小时更换蒸馏水一次。结束后低速离心除去游离紫杉醇，收集上清液冷冻干燥，得到具有pH和双重氧化还原响应性的紫杉醇或紫杉醇二聚体载药胶束。本专利技术的有益效果如下：本专利技术制备了一种具有pH和双重氧化还原响应的药物递送材料，该材料可在水环境中自组装为核壳结构胶束，具有临界胶束胶束浓度小、稳定性高，对癌变部位所特有的弱酸及氧化还原微环境可灵敏响应。另外，该材料还通过物理包覆药物或药物二聚体获得具有pH和双重或三重氧化还原响应的载药胶束，且载药量、负载效率极高。体外、体内抗癌研究表明，该材料的生物相容性好，肿瘤治疗效果显著。本专利技术具有pH和双重氧化还原响应性的药物递送材料合成简单，含药量高，通过多重刺激的协同作用，对癌变部位特有的pH、氧化还原微环境灵敏响应，将其负载的药物定点释放至肿瘤细胞，适用范围广，同时可有效改善人体的多重耐药性。附图说明图1是实施例1制备的胱氨酸-(聚乙二醇酯)2-b-(聚甲基丙烯酸二茂铁甲酰氧乙酯)2嵌段聚合物的核磁共振氢谱图。图2是实施例1制备的药物递送材料的核磁共振氢谱图。图3是实施例1制备的胱氨酸-(聚乙二醇酯)2-b-(聚甲基丙烯酸二茂铁甲酰氧乙酯)2嵌段聚合物(A)和药物递送材料(B)的红外光谱图。图4是实施例1制备的药物递送材料所形成胶束的透射电子显微镜图片。图5是实施例1制备的药物递送材料经pH5.0和pH7.4PBS水解后产物的核磁氢谱图。图6是实施例1制备的胱氨酸-(聚乙二醇酯)2-b-(聚甲基丙烯酸二茂铁甲酰氧乙酯)2嵌段聚合物所形成的胶束经过不同浓度次氯酸钠氧化及经过抗坏血酸还原的紫外吸收光谱图，其中(A)0％次氯酸钠溶液；(B)1.5％次氯酸钠溶液；(C)5％次氯酸钠溶液；(D)7.5％次氯酸钠溶液；(E)7.5％次氯酸钠溶液+0.1M抗坏血酸溶液。图7是实施例5制备的载药胶束的临界胶束浓度分析图。图8是实施例5制备的载药胶束经过10mM谷胱甘肽还原0小时(A)、2小时(B)、6小时(C)和48小时(D)后的粒径变化曲线。图9是实施例1制备的胱氨酸-(聚乙二醇酯)2-b-(聚甲基丙烯酸二茂铁甲酰氧乙酯)2嵌段聚合物所形成的胶束(A)、紫杉醇(B)和盐酸阿霉素(C)对L929细胞的细胞活性趋势图。图10是实施例5制备的载药胶束的体外药物释放图，其中(A)pH7.4PBS、37℃模拟正常生理环境下的紫杉醇释放曲线；(B)pH7.4PBS、37℃模拟正常生理环境下的阿霉素释放曲线；(C)pH5.0PBS、37℃模拟癌变组织的弱酸性环境、人体正常体温下紫杉醇释放曲线；(D)pH5.0PBS、37℃模拟癌变组织的弱酸性环境、人体正常体温下阿霉素释放曲线；(E)含有10mM谷胱甘肽的pH5.0PBS、37℃模拟癌变组织的弱酸、还原性生理环境、人体正常体温下紫杉醇释放曲线；(F)含有10mM谷胱甘肽的pH5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有pH和双重氧化还原响应性的药物递送材料，其特征在于该材料的结构式如下所示：

【技术特征摘要】
1.一种具有pH和双重氧化还原响应性的药物递送材料，其特征在于该材料的结构式如下所示：式中x的取值为45或89，y的取值为20～55。2.一种权利要求1所述的药物递送材料的制备方法，其特征在于该方法由下述步骤组成：(1)制备N,N’-双(叔丁氧羰基)-L-胱氨酸-(聚乙二醇酯)2将式I所示的N,N’-双(叔丁氧羰基)-L-胱氨酸与聚乙二醇2000或聚乙二醇4000在N,N’-二环己基碳二亚胺作用下进行酯化反应，得到式II所示的N,N’-双(叔丁氧羰基)-L-胱氨酸-(聚乙二醇酯)2；(2)制备大分子引发剂将式II所示的N,N’-双(叔丁氧羰基)-L-胱氨酸-(聚乙二醇酯)2溶于无水二氯甲烷，在氮气氛围下，加入2-溴异丁酰溴的二氯甲烷溶液，随后加入三乙胺的二氯甲烷溶液，室温反应20～28小时，结束后分离提纯，得到式III所示的大分子引发剂；(3)制备N,N’-双(叔丁氧羰基)-L-胱氨酸-(聚乙二醇酯)2-b-(聚甲基丙烯酸二茂铁甲酰氧乙酯)2嵌段聚合物将式III所示的大分子引发剂和甲基丙烯酸二茂铁甲酰氧乙酯溶于N,N-二甲基甲酰胺中，加入五甲基二乙烯三胺和氯化亚铜，进行“冷冻-抽真空-解冻”操作三次，然后在85～90℃下聚合反应40～56小时，反应结束后分离提纯，得到式IV所示的N,N’-双(叔丁氧羰基)-L-胱氨酸-(聚乙二醇酯)2-b-(聚甲基丙烯酸二茂铁甲酰氧乙酯)2嵌段聚合物；(4)制备胱氨酸-(聚乙二醇酯)2-b-(聚甲基丙烯酸二茂铁甲酰氧乙酯)2嵌段聚合物将式IV所示的N,N’-双(叔丁氧羰基)-L-胱氨酸-(聚乙二醇酯)2-b-(聚甲基丙烯酸二茂铁甲酰氧乙酯)2嵌段聚合物溶于二氯甲烷与三氟乙酸体积比为2:1的混合溶剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐峰，徐静文，罗延龄，
申请(专利权)人：陕西师范大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61