肿瘤微环境刺激可降解的两亲性嵌段HPMA聚合物给药系统及其制备方法技术方案

本发明专利技术提供了一种肿瘤微环境刺激可降解的两亲性嵌段HPMA聚合物给药系统，该给药系统为HPMA聚合物、组织蛋白酶B底物GFLG和小分子药物吉西他滨的偶联物。该两亲性嵌段偶合物自组装形成的纳米载药系统具有酶响应性降解及药物释放能力，吉西他滨通过偶联到可降解两亲性嵌段HPMA聚合物骨架的方式进行递送，该体系分子量相对较高并且可以在肿瘤部位有效聚集，具有良好的生物相容性和抗肿瘤效应，同时，近红外荧光探针Cy5.5的引入赋予了该体系自我示踪的能力。

Drug delivery system capable of degrading two amphiphilic block HPMA polymer in tumor microenvironment and preparation method thereof

The invention provides a tumor microenvironment can stimulate the degradation of two amphiphilic diblock polymer HPMA conjugates of drug delivery system, the delivery system of HPMA polymer and cathepsin B substrate GFLG and small molecule drugs gemcitabine. The two amphiphilic diblock conjugates formed self-assembled nanoparticles drug delivery system with enzyme response degradation and drug release ability by gemcitabine coupled to biodegradable amphiphilic diblock polymer HPMA two framework way of delivery, the system of relatively high molecular weight and can effectively gather in tumor site, with compatibility and the anti tumor effect, good biological ability at the same time, the near infrared fluorescent probe Cy5.5 gives the system of self tracing.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于医药生物高分子材料
，涉及一种纳米给药系统，具体涉及一种肿瘤微环境刺激可降解的两亲性嵌段HPMA聚合物给药系统。
技术介绍
临床乳腺癌的治疗面临多方面的挑战，通过使用在体内持续时间更长、具有更高肿瘤特异性以及更低副作用的药物递送系统有望进一步改善乳腺癌的治疗方式。抗肿瘤药物吉西他滨(GEM)进入体循环后，在体内易被代谢为非活性尿嘧啶中间体(2’-脱氧-2’-2’-双氟胞嘧啶核苷[dFdU])而被快速清除，故其稳定性需进一步改善。为了解决治疗使所面临的挑战，纳米载药系统利用实体瘤组织特有的增强渗透滞留效应(EPR)效应将药物被动靶向递送至肿瘤部位，很好的改善了临床静脉注射小分子化疗药物带来的毒副作用。在众多的纳米载药系统(包括无机纳米粒子、脂质体、胶束和聚合物)中，聚合物-药物偶联物凭借其递送过程中的稳定性和低系统毒性而具有良好的应用潜力。在聚合物-药物偶联物递送系统中，基于N-(2-羟丙基)甲基丙烯酰胺(HPMA)的聚合物凭借其独特的优势，例如良好的生物相容性、合成的灵活性、非免疫原性以及行之有效的共轭化学结构而受到广泛关注。水溶性差的药物可以通过功能型共价键偶联至HPMA聚合物上，该共价键的存在保证了循环过程中的稳定，而在肿瘤特殊微环境下可以快速断裂，并释放药物。目前，许多HPMA聚合物-药物偶联物已在进行临床或临床前期研究。其中，第一个进入临床研究的是一种直链型HPMA聚合物-阿霉素(DOX)偶联物。相关研究指出，相比于小分子药物来说，这一系统的毒副作用大大降低。然而，第一代HPMA聚合物偶联物的分子量较小，并不足以使EPR效应得到完全地发挥，这也进一步导致了抗肿瘤效果不能达到理想的程度。一方面，高分子量的药物载体具有长循环特性，可以有效避免肾排泄；另一方面，具有不可降解骨架的高分子量偶联物会聚集在正常组织从而降低生物相容性。因此，新型HPMA载药系统的设计需要同时考量清除与长循环问题。申请号为CN201410568780.X的专利技术专利，公开了一种负载吉西他滨的PEG化肽类树状大分子靶向给药系统，该给药系统通过GFLG将吉西他滨和PEG化肽类树状大分子相连接后形成功能化树状大分子，具有良好的生物相容性。但肽类树状大分子的制备需要逐步合成以及繁琐的纯化过程，不利于工业化放大。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种刺激响应型可生物降解两亲性嵌段HPMA聚合物-吉西他滨偶联物自组装纳米给药系统，该两亲性嵌段偶合物自组装形成的纳米载药系统具有酶响应性降解及药物释放能力。吉西他滨通过偶联到可降解两亲性嵌段HPMA聚合物骨架的方式进行递送，该体系分子量相对较高并且可以在肿瘤部位有效聚集，具有良好的生物相容性和抗肿瘤效应，同时，近红外荧光探针Cy5.5的引入赋予了该体系自我示踪的能力。本专利技术的技术方案如下：一种肿瘤微环境刺激可降解的两亲性嵌段HPMA聚合物给药系统，该给药系统为HPMA聚合物、组织蛋白酶B底物GFLG和小分子药物吉西他滨的偶联物，具体结构如下：其中：m＝0-4；n＝1，2，3……；o＝1，2，3……；本专利技术设计并表征了具有较高分子量、可生物降解的基于两亲性嵌段HPMA聚合物-GEM偶合物的纳米体系，通过在主链中引入可生物降解基团可以构建出同时具有生物可降解性和高分子量的HPMA聚合物，将其作为环境刺激响应型药物递送系统用于乳腺癌治疗，以期实现更好的抗肿瘤效果及生物安全性。通过两步RAFT聚合反应，形成两亲性嵌段聚合物主链，并通过新型链转移剂在主链中心引入酶敏感短肽GFLG。小分子药物吉西他滨通过GFLG偶联，其整体作为疏水嵌段。该两亲性嵌段HPMA共聚物可自组装形成致密的纳米粒子。该给药系统的平均分子量为80-110KDa。肾阈值约为50KDa，该分子量在肿瘤微环境下，降解为分子量低于50kDa的片段，能兼顾抗肿瘤效果及生物安全性，保证降解后能够被清除出体内。优选地，其中，m＝0-4，n＝270-320，o＝5-12。m值很小，o与m的比例即是疏水片段与亲水片段的比例，该比例使给药系统具有自组装行为，从而保证纳米粒子递送过程中的稳定性。本专利技术为了构建出同时具有生物可降解性和高分子量的HPMA聚合物，成功合成了一种酶响应的功能化链转移剂CTA-GFLG-CTA。这一新型链转移剂被用来介导第一步可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT聚合)，将HPMA和一种叠氮修饰的功能化单体聚合成为亲水性HPMA共聚物，随后将这一两端均为硫代苯甲酸酯基团的聚合物作为大分子链转移剂，再次通过RAFT聚合与疏水性单体MA-GFLG-GEM一起制备得到一种两亲性HPMA聚合物-吉西他滨偶联物。最后，通过炔基-叠氮基点击反应，将炔基修饰的近红外荧光探针Cy5.5引入该偶联物，实现该系统体内的自我示踪。本专利技术两亲性嵌段HPMA聚合物-吉西他滨偶联物自组装纳米给药系统的制备方法，当m＝0时，包括以下步骤：A、功能化链转移剂CTA-GFLG-CTA的合成合成路线如下：1)氮气氛下，Boc-GFLG-OH、HBTU和HOBt溶解于DMF，0℃下搅拌10分钟后加入DIPEA，所得体系在0℃下再反应30分钟后加入N-Boc-乙二胺，室温反应得Boc-GFLG-NHBoc；2)冰浴下将Boc-GFLG-NHBoc溶于二氯甲烷和三氟乙酸的混合液，室温反应脱去Boc保护基团，将乙醚中所得的沉淀物于氮气氛下溶于DMF，0℃加入DIPEA，得A体系；将4-氰基戊酸二硫代苯甲酸和HATU溶于DMF，并加入至A体系中，反应得CTA-GFLG-CTA；B、两亲性可降解嵌段HPMA共聚物-GEM偶联物的合成1)分别称取HPMA和CTA-GFLG-CTA并加入密闭体系，抽换氩气后，加入含有VA044的去离子水和甲醇的混合溶液，冰浴下鼓氩气30分钟，再将该体系密闭避光反应；液氮淬灭反应，将反应液滴加至丙酮中，HPMA共聚物以沉淀形式析出，并通过二次沉淀纯化；优选地，去离子水与甲醇以4：1的体积比混合得到B步骤1)中的混合溶液。进一步优选地，所述混合溶液中含11μmol/L的引发剂VA044，其含量与所加入单体投料比及溶剂体系均影响聚合物分子量。2)将得到的HPMA共聚物和MA-GFLG-GEM加入密闭体系，抽换氩气后，冰浴下加入含VA044的DMSO/H2O混合溶剂，随后鼓氩气30分钟后避光反应；液氮淬灭反应，将反应液加入丙酮，析出目标产物HPMA共聚物-GEM偶联物。优选地，所述B步骤2)中DMSO与H2O以2：1的体积比混合得到所述混合溶剂。进一步优选地，所述混合溶剂中含7μmol/L的引发剂VA044，其含量与所加入单体投料比及溶剂体系均影响聚合物分子量。本专利技术不同于常规的链转移剂合成所用的固态合成法，该功能化链转移剂CTA-GFLG-CTA的合成采用液态合成法，利于放大生产；与此同时，GFLG的引入保证了聚合物的高分子量及最终的有效清除。本专利技术两亲性嵌段HPMA聚合物-吉西他滨偶联物自组装纳米给药系统的另一种制备方法，当m不为0时，包括以下步骤：A、功能化链转移剂CTA-GFLG-CTA的合成1)氮气氛下，Boc-GFLG-OH、HBTU和HOBt溶解于DMF，0℃下搅拌10分钟后加入DIPEA，所得体本文档来自技高网...

【技术保护点】
肿瘤微环境刺激可降解的两亲性嵌段HPMA聚合物给药系统，其特征在于，该给药系统为HPMA聚合物、组织蛋白酶B底物GFLG和小分子药物吉西他滨的偶联物，具体结构如下：其中：m＝0‑4；n＝1，2，3……；o＝1，2，3……；

【技术特征摘要】
1.肿瘤微环境刺激可降解的两亲性嵌段HPMA聚合物给药系统，其特征在于，该给药系统为HPMA聚合物、组织蛋白酶B底物GFLG和小分子药物吉西他滨的偶联物，具体结构如下：其中：m＝0-4；n＝1，2，3……；o＝1，2，3……；2.根据权利要求1所述肿瘤微环境刺激可降解的两亲性嵌段HPMA聚合物给药系统，其特征在于,该给药系统的平均分子量为80-110kDa。3.根据权利要求2所述肿瘤微环境刺激可降解的两亲性嵌段HPMA聚合物给药系统，其特征在于,其中，m＝0-4，n＝270-320，o＝5-12。4.根据权利要求1所述肿瘤微环境刺激可降解的两亲性嵌段HPMA聚合物给药系统的制备方法，其特征在于,当m＝0时，包括以下步骤：A、功能化链转移剂CTA-GFLG-CTA的合成1)氮气氛下，Boc-GFLG-OH、HBTU和HOBt溶解于DMF，0℃下搅拌10分钟后加入DIPEA，所得体系在0℃下再反应30分钟后加入N-Boc-乙二胺，室温反应得Boc-GFLG-NHBoc；2)冰浴下将Boc-GFLG-NHBoc溶于二氯甲烷和三氟乙酸的混合液，室温反应脱去Boc保护基团，将乙醚中所得的沉淀物于氮气氛下溶于DMF，0℃加入DIPEA，得A体系；将4-氰基戊酸二硫代苯甲酸和HATU溶于DMF，并加入至A体系中，反应得CTA-GFLG-CTA；B、两亲性可降解嵌段HPMA共聚物-GEM偶联物的合成1)分别称取HPMA和CTA-GFLG-CTA并加入密闭体系，抽换氩气后，加入含有VA044的去离子水和甲醇的混合溶液，冰浴下鼓氩气30分钟，再将该体系密闭避光反应；液氮淬灭反应，将反应液滴加至丙酮中，HPMA共聚物以沉淀形式析出，并通过二次沉淀纯化；2)将得到的HPMA共聚物和MA-GFLG-GEM加入密闭体系，抽换氩气后，冰浴下加入含VA044的DMSO/H2O混合溶剂，随后鼓氩气30分钟后避光反应；液氮淬灭反应，将反应液加入丙酮，析出目标产物HPMA共聚物-GEM偶联物。5.根据权利要求1所述肿瘤微环境刺激可降解的两亲性嵌段HPMA聚合物给药系统的制备方法，其特征在于,当m不为0时，包括以下步骤：A、功能化链转移剂CTA-GFLG-CTA的合成1)氮气氛下，Boc-GFLG-OH、HBTU和HOBt溶解于DMF，0℃下搅拌10分钟后...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗奎，段振宇，张艳红，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51