一种生物响应型诊疗一体化的肽类树状大分子组装体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种生物响应型诊疗一体化的肽类树状大分子组装体，其特征在于，包括肽类树状大分子体系和抗肿瘤药物前驱体；所述肽类树状大分子体系包括肽类树状大分子和成像分子，肽类树状大分子包括可逆化学键和羧基，成像分子包括可逆化学键或能与可逆化学键反应的官能团，成像分子引发肽类树状大分子交联，形成肽类树状大分子体系；所述抗肿瘤药物前驱体由抗肿瘤药物经过物理或化学处理制得，抗肿瘤药物前驱体和肽类树状大分子体系通过弱相互作用形成自组装单元。本发明专利技术的肽类树状大分子自组装体具有结构稳定、响应于体内特征的生物学信号、集诊断与治疗一体的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种生物响应型诊疗一体化的肽类树状大分子组装体的制备方法及其在生物医学领域的应用研究。
技术介绍
近年来，我们通过发展肽类树状大分子及其自组装策略，获得了一系列性能优越的树状大分子组装系统，很大程度上减少了树状大分子精确合成的繁琐步骤、改善了树状大分子递送系统的生物相容性；更为重要的是，树状大分子组装系统更有利于实现纳米系统的功能整合与优化，大幅度提高了生物活性分子的传递效率。但是，树状大分子组装体在作为纳米递送系统的应用中也逐渐显露出其不足之处：(1)基于弱相互作用形成的树状大分子组装体在稳定性存在不足，难以应对体内复杂的生理屏障；(2)缺乏诊断治疗一体化的多功能集成，无法满足现代医学的个体化治疗需求。因此，利用现代分子与超分子构建策略，发展体内循环稳定、肿瘤特定响应、诊疗一体的树状大分子组装系统具有重要的基础研究和应用研究价值。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中制备的肽类树状大分子组装体存在的结构不稳定，在粒径、形貌和功能保持上的不足，本专利技术提供了一种结构稳定同时能够响应于体内特征的生物学信号的诊疗一体化的肽类树状大分子组装体。本专利技术采用的技术方案如下：一种生物响应型诊疗一体化的肽类树状大分子组装体，包括肽类树状大分子体系和抗肿瘤药物前驱体；所述肽类树状大分子体系包括肽类树状大分子和成像分子，肽类树状大分子包括可逆化学键和羧基，成像分子包括可逆化学键或能与可逆化学键反应的官能团，成像分子引发肽类树状大分子交联，形成肽类树状大分子体系；所述抗肿瘤药物前驱体由抗肿瘤药物经过物理或化学处理制得，抗肿瘤药物前驱体和肽类树状大分子体系通过弱相互作用形成自组装单元。作为可选方式，所述肽类树状大分子为一代肽类树状大分子、二代肽类树状大分子或三代肽类树状大分子，优选为三代肽类树状大分子。作为可选方式，所述肽类树状大分子为扇形肽类树状大分子。所述扇形肽类树状大分子的外围包括羧基，扇形肽类树状大分子的核心分子包括可逆化学键，内核具有疏水性。所述扇形肽类树状大分子的结构式如下：式1其中，R1和Rm一起构成扇形肽类树状大分子的核心分子，m代表核心分子的官能度，m为1或2；E为谷氨酸，赖氨酸，丝氨酸，苏氨酸，酪氨酸，天冬氨酸，组氨酸中的至少一种；D为酸性氨基酸，端基为羧基；G1.0、G2.0和G3.0分别代表一代肽类树状大分子、二代肽类树状大分子和三代肽类树状大分子；作为可选方式，所述可逆化学键pH敏感化学键、氧化还原敏感化学键、活性氧(ROS)敏感化学键或酶敏感化学键中的一种。pH敏感化学键可以为腙键、酯键等；氧化还原敏感化学键为二硫键、单硫键等；活性氧(ROS)敏感化学键为苯硼酸酯键等；酶敏感化学键为组织蛋白酶敏感键、金属基质蛋白酶敏感化学键等。可逆化学键能够保证组装体在循环过程中稳定存在及肿瘤微环境响应敏感药物释放。作为可选方式，肽类树状大分子的核心分子中具有类似缩醛、缩酮或缩硫酮的结构。作为可选方式，所述成像分子由可修饰的成像分子制得。可修饰的成像分子可以采用荧光分子，如钙黄绿素(Calcein)，异硫氰酸荧光素(FITC)，罗丹明，菁染料(Cy系列染料)中任意一种，也可以为核素分子(含11C、13N、15O、18F或82Rb等中至少一种)。优先Cy5.5。作为可选方式，所述可逆化学键为HS-或-S-S-。HS-或-S-S-在氧化还原环境中能够实现二者之间的相互转化，能够保证系统的稳定性及响应性。所述成像分子结构式如下：式2其中，F为可修饰的成像分子。作为可选方式，所述抗肿瘤药物采用疏水性抗肿瘤药物或亲水性肿瘤药物。疏水性抗肿瘤药物可以为紫杉醇(PTX)、疏水阿霉素(DOX)或甲氨蝶呤(MTX)等；所述亲水性抗肿瘤药物可以为替伊莫单抗、贝伐单抗或修饰的金属药物等。优选亲水性抗肿瘤药物。作为可选方式，所述抗肿瘤药物采用亲水性抗肿瘤药物，其结构式如下：式3其中，M为金属原子。K为碱性氨基酸，能够提供氨基并与金属发生配位作用，优选为赖氨酸；R2为亲水高分子聚合物，能够增加抗肿瘤药物的亲水性。所述亲水高分子聚合物R2可采用聚乙二醇、聚乙二醇单甲醚和聚乙烯醇中任意一种，优选为聚乙二醇单甲醚。本专利技术还提供了一种生物响应型诊疗一体化的肽类树状大分子组装体的制备方法，包括如下步骤：1)制备肽类树状大分子；2)制备成像分子；3)将成像分子加入到肽类树状大分子的水溶液中，成像分子引发肽类树状大分子的交联，制备肽类树状大分子体系；4)抗肿瘤药物的负载。包括疏水性抗肿瘤药物或亲水性肿瘤药物的负载。首先制备抗肿瘤药物前驱体，再将去质子化的肽类树状大分子体系和抗肿瘤药物前驱体混合，通过弱相互作用形成肽类树状大分子组装体。疏水性抗肿瘤药物的装载：将肽类树状大分子体系与疏水性抗肿瘤药物共溶于少量溶剂中，于超声条件下缓慢滴加至大量去离子水中，超声10min后，室温下搅拌24h，浓缩，过滤，滤液冻干，即可得到负载疏水性抗肿瘤药物的肽类树状大分子组装体；亲水性抗肿瘤药物的装载：将亲水性抗肿瘤药物于水中活化制备抗肿瘤药物前驱体，将抗肿瘤药物前驱体滴加至肽类树状大分子体系的水溶液中，室温反应24h后，浓缩，透析冻干，即可得到负载亲水性抗肿瘤药物的肽类树状大分子组装体。作为可选方式，步骤1)中所述的肽类树状大分子的制备可选用发散法或收敛法或发散-收敛相结合的方法。作为可选方式，步骤2)中成像分子的制备方法具体为：按比例称取可修饰的成像分子(1n当量)，含引发基团的单官能团分子(1.2n当量)，缩合剂(1.2n当量)和催化剂(1.2n当量)，室温条件下在水中反应，反应结束后，透析除去缩合剂及未反应的分子，冻干得到产物并于-20℃条件下储存。作为可选方式，可采用以下制备方法制备步骤4)中所述亲水性抗肿瘤药物：a)称取氨基保护的的碱性氨基酸(1n当量)，亲水高分子聚合物(1n当量)，缩合剂(1.2n当量)和催化剂(1.2n当量)，在0℃，氮气保护下，加入到无水溶剂中，再往以上混合溶液
中加入有机碱(4n当量)，而后在室温条件下反应，反应结束后，所得溶液经洗涤，干燥，过滤，减压浓缩，经过柱层析分离得到带有保护基团的碱性氨基酸修饰的亲水高分子聚合物。b)准确称取带有保护基团的碱性氨基酸修饰的亲水高分子聚合物(1n当量)，加入溶剂溶解后，再加入脱保护试剂(20n当量)，在氮气保护下室温反应，脱除保护后，减压浓缩，通过萃取或沉淀处理得到碱性氨基酸修饰的亲水高分子聚合物。c)称取抗肿瘤药物(1n当量)，碱性氨基酸修饰的亲水高分子聚合物(1n当量)于室温条件下反应24h，浓缩透析得到亲水性抗肿瘤药物。本专利技术还提供一种生物响应型诊疗一体化的肽类树状大分子组装体(TSPDSs)的应用，该组装体在正常生理环境中具有良好的稳定性，但在体内特定环境的响应性实现组装体的迅速崩解。同时，通过成像分子和抗肿瘤药物分子的引入，形成集成像和治疗于一体，能够实现其在肿瘤诊断和肿瘤治疗的应用。本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本专利技术的有益效果：1.本专利技术提供了一种超分子组装方法，成功将成像分子及抗肿瘤药物整合到同一个纳米粒子中，实现肿瘤的治疗及载药粒子体内外分布监测。2.本专利技术所述肽类本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物响应型诊疗一体化的肽类树状大分子组装体，其特征在于，包括肽类树状大分子体系和抗肿瘤药物前驱体；所述肽类树状大分子体系包括肽类树状大分子和成像分子，肽类树状大分子包括可逆化学键和羧基，成像分子包括可逆化学键或能与可逆化学键反应的官能团，成像分子引发肽类树状大分子交联，形成肽类树状大分子体系；所述抗肿瘤药物前驱体由抗肿瘤药物经过物理或化学处理制得，抗肿瘤药物前驱体和肽类树状大分子体系通过弱相互作用形成自组装单元。

【技术特征摘要】
1.一种生物响应型诊疗一体化的肽类树状大分子组装体，其特征在于，包括肽类树状大分子体系和抗肿瘤药物前驱体；所述肽类树状大分子体系包括肽类树状大分子和成像分子，肽类树状大分子包括可逆化学键和羧基，成像分子包括可逆化学键或能与可逆化学键反应的官能团，成像分子引发肽类树状大分子交联，形成肽类树状大分子体系；所述抗肿瘤药物前驱体由抗肿瘤药物经过物理或化学处理制得，抗肿瘤药物前驱体和肽类树状大分子体系通过弱相互作用形成自组装单元。2.根据权利要求1所述的肽类树状大分子组装体，其特征在于，所述肽类树状大分子为一代肽类树状大分子、二代肽类树状大分子或三代肽类树状大分子，优选为三代肽类树状大分子。3.根据权利要求1所述的肽类树状大分子组装体，其特征在于，所述肽类树状大分子为扇形肽类树状大分子。4.根据权利要求3所述的肽类树状大分子组装体，其特征在于，所述扇形肽类树状大分子的外围包括羧基，扇形肽类树状大分子的核心分子包括可逆化学键，内核具有疏水性；所述扇形肽类树状大分子的结构式如下：其中，R1和Rm一起构成扇形肽类树状大分子的核心分子，m代表核心分子的官能度，m为1或2；E为谷氨酸，赖氨酸，丝氨酸，苏氨酸，酪氨酸，天冬氨酸，组氨酸中的至少一种；D为酸性氨基酸；G1.0、G2.0和G3.0分别代表一代肽类树状大分子、二代肽类树状大分子和三代肽类树状大分子。5.根据权利要求4所述的肽类树状大分子组装体，其特征在于，所述可逆化学键pH敏感化学键、氧化还原敏感化学键、活性氧(ROS)敏感化学键或酶敏感化学键。6.根据权利要求1所述的肽类树状大分子组装体，其特征在于，所述抗肿瘤药物采用亲水性抗肿瘤药物，其结构式如下：其中，K为碱性氨基酸；R2为亲水高分子聚合物；M为金属原子。7.根据权利要求6所述的肽类树状大分子组装体，其特征在于，所述亲水高分子聚合物R2为聚乙二醇、聚乙二醇单甲醚和聚乙烯醇中任意...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾忠伟，徐翔晖，李芸焜，李亚超，张晓，张志军，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51