基于酶响应性或pH响应性的两亲性PEG‑树枝化基元杂化物的农用化学品递送系统技术方案

本发明专利技术涉及基于缀合至疏水性树枝化基元的亲水性聚乙二醇(PEG)聚合物的、用于递送农用化学品的、呈胶束形式的两亲性杂化递送系统，所述树枝化基元包含共价地附接至该树枝化基元的至少一个pH‑依赖性的或酶可裂解的疏水性末端基团，其中胶束在疏水性末端基团的酶裂解或pH‑依赖性裂解时分解。缀合至树枝化基元的疏水性末端基团可以包括农用化学品，和/或胶束可以(非共价地)封装农用化学品。本发明专利技术还提供了其使用方法和包含其的试剂盒。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于酶响应性或pH响应性的两亲性PEG-树枝化基元杂化物的农用化学品递送系统专利
本专利技术涉及基于缀合至疏水性树枝化基元(dendron)的亲水性聚乙二醇(PEG)聚合物的、用于递送农用化学品的、呈胶束形式的酶响应性或pH响应性的两亲性杂化递送系统(hybriddeliverysystem)。该递送系统在酶触发或基于pH的刺激时分解。本专利技术还提供了其使用方法和包含其的试剂盒。专利技术背景使用常规除草剂的主要问题之一是它们的活性由于多种因素诸如它们的光分解、被雨水浸出和冲走以及蒸发或由微生物生物降解而降低。因此，这些因素可能需要应用相比于控制害虫实际所需要的较大量的除草剂持续较长的时期。非常不期望应用较大量的持久性除草剂，因为它们并入到食物链中并且污染环境，这对于人类可能是有害的。然而，具有较大特异性的不太持久的除草剂经常在控制杂草方面持续延长的时间是无效的，这是由于它们在水性环境中较低的稳定性。这些除草剂具有其他缺点，诸如高度暴露于操作者和农场工人以及高成本，这是由于合成的费用和考虑到它们较低的持久性而需要多次应用的成本。因此，开发新的递送技术对于农业是必需的，该递送技术将能够使用对周围环境具有很少或没有有害作用同时保持高生物活性的较小量的除草剂。聚合物支持的除草剂由于它们允许在指定时间内以受控的速率和量向植物递送除草剂的潜能已经吸引了越来越多的兴趣。在大部分报道的制剂中，除草剂作为侧基被缀合至合成聚合物或天然聚合物的骨架。尽管聚合物支持的除草剂的许多实例在文献中报道，但它们的合成经常遭受对于缀合至聚合物的除草剂部分的确切数目的有限控制。此限制源于聚合物载体的内在多分散性和这类载体的部分官能化。此外，垂挂的除草剂在聚合物骨架上的位置可以严重地影响其空间环境并且因此影响其释放速率。另外，以随机方式用疏水性除草剂修饰亲水性聚合物可以产生具有增大的疏水性从而导致差水溶性的聚合物载体。刺激-响应性胶束已经吸引了越来越多的兴趣，因为它们可以在外部刺激后分解并释放其封装的货物。存在基于pH、温度、辐照光(irradiatedlight)、酶裂解、氧化还原电势和它们的组合的变化的响应的多种新颖的刺激-响应性聚合物。它们中没有一个教导使用酶刺激响应性纳米载体或基于pH的刺激-响应性纳米载体用于递送农用化学品。对酶响应性胶束的有限的报道大部分是基于将两亲性嵌段共聚物断裂成可溶性亲水性聚合物和不溶性疏水性嵌段(block)。Azagarsamy等人,2009,J.Am.Chem.Soc.131:14184-14185描述了可以非共价地螯合(sequester)疏水性客体分子并响应于酶触发剂而释放这些客体的基于树状聚合物(dendrimer)的两亲性组合体。这通过在树枝化基元的亲脂面并入酶敏感性官能团实现。当遇到酶时，此特征引起HLB的变化，实现分解和客体分子释放。该胶束在分解前具有100-200nm之间的粒度。Ku等人,2011,J.Am.Chem.Soc.133:8392-8395研究了具有酶的胶束纳米颗粒的可逆的、可切换的形态。该胶束是基于含有用于与癌症相关的四种不同的酶的底物的两亲性聚合物-肽嵌段共聚物，该四种不同的酶是：蛋白激酶A、蛋白磷酸酶-1和基质-金属蛋白酶2和基质-金属蛋白酶9。在酶裂解时，形成聚合的两亲性聚集体的多种形态。Rao等人,2013,J.Am.Chem.Soc.135:14056-14059描述了包含PEG和聚苯乙烯的两亲性二嵌段共聚物，其中在两种聚合物的连接处并入偶氮苯键合(linkage)。在基于偶氮的键合裂解时，聚苯乙烯片段从溶液中沉淀出来，并且亲水性PEG保持溶解。Rao等人,2014,J.Am.Chem.Soc.136,5872-5875描述了包含聚(苯乙烯)和携带偶氮苯侧链的酶敏感性的基于丙烯酸甲酯的聚合物片段的系统。偶氮苯键合在酶活化时裂解，触发将疏水性丙烯酸甲酯聚合物转化成亲水性羟乙基丙烯酸甲酯结构的一系列反应。这导致聚合物在水中自组装成胶束纳米结构。Amir等人,2009,J.Am.Chem.Soc.131:13949-13951描述了水溶性二嵌段共聚物的酶活化以获得两亲性二嵌段共聚物，其自组装成胶体纳米结构。Amir等人,2003,Angew.Chem.Int.Ed.42:4494-4499描述了自我牺牲型树状聚合物，其中自我牺牲型链片段化由树状核心处的触发部分的单次裂解引发。该事件导致该树状聚合物的所有尾部单元的自发释放。此技术还在本专利技术的一些专利技术人的美国专利申请第2005/0271615号中描述。Gillies等人,2004,J.Am.Chem.Soc.126:11936-11943公开了一种直链树状嵌段共聚物，所述直链树状嵌段共聚物包含聚(氧化乙烯)和聚赖氨酸或聚酯树状聚合物，其中疏水性基团通过酸敏感性的环状缩醛键合附接至树状聚合物周边。这些共聚物在中性pH的水溶液中形成稳定的胶束，但在微酸性的pH下解体成单聚体。deGroot等人,2003,Angew.Chem.Int.Ed.42:4490-4494公开了基于单体多释放结构单元的树状聚合物的级联释放(cascade-release)。在树状核心处的单次活化步骤后，触发一连串的自我消除反应，这诱导释放附接在树状聚合物周边的全部末端基团。Harnoy,AS等人,2014,JAmChemSoc.136(21):7531-4公开了酶响应性两亲性PEG-树枝化基元杂化物和它们组装成胶束纳米载体的组合体。前面提及的出版物不涉及农用化学品领域。存在开发新颖的农用化学品递送平台的广泛认可的需求，该递送平台将克服与已知技术相关的所描述的缺陷和缺点。开发将以高负载和预知方式封装农用化学品的新的系统是在环境上有极大兴趣的。此外，这类载体应该能够使用对周围环境具有很少或没有有害作用同时保持控制害虫必需的高生物活性的较少量的杀虫剂(pesticide)。该递送平台应该在释放农用化学品之后保持溶解。专利技术概述本专利技术涉及用于递送农用化学品的呈胶束形式的两亲性杂化递送系统，该杂化递送系统是基于缀合至疏水性树枝化基元的亲水性聚乙二醇(PEG)聚合物，所述树枝化基元包含共价地附接至该树枝化基元的至少一个pH-依赖性的或酶可裂解的疏水性末端基团，其中胶束在疏水性末端基团的酶裂解或pH-依赖性裂解时分解。缀合至树枝化基元的疏水性末端基团可以包括农用化学品，和/或胶束可以(非共价地)封装农用化学品。本专利技术还提供了其使用方法和包含其的试剂盒。本专利技术是基于用于合成聚合物-树状聚合物杂化物作为刺激响应性除草剂递送系统的模块方法学。将酶可裂解的基团或pH依赖性可裂解的基团(“无活性的(innocent)”或“活性的”)缀合至树状聚合物的末端基团允许史无前例地控制装载程度和活性除草剂的释放。另外，新颖的分子结构允许利用其高度界定的结构和两亲性性质，以形成可以自组装成“智能”胶束组合体的聚合物载体。预计这些刺激-响应性胶束在树状聚合物和疏水性末端基团之间的接头水解时分解并释放它们的除草剂货物。在一些实施方案中，这样的“智能”组合体还可以被用于封装活性除草剂，该活性除草剂由于在该除草剂上缺乏可用的官能团而不能被缀合至聚合物。在一个方面，本专利技术是基于酶响应性两亲本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于递送农用化学品的呈胶束形式的两亲性杂化递送系统，包括缀合至疏水性树枝化基元的亲水性聚乙二醇(PEG)聚合物，所述树枝化基元包含被共价地附接至所述树枝化基元的至少一个pH‑依赖性的或酶可裂解的疏水性末端基团，其中所述胶束包括作为所述疏水性末端基团的一部分或封装在所述胶束内或二者的农用化学品，并且其中所述胶束在所述疏水性末端基团的酶裂解或pH依赖性裂解时分解以释放所述农用化学品。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.09 US 62/047,6791.一种用于递送农用化学品的呈胶束形式的两亲性杂化递送系统，包括缀合至疏水性树枝化基元的亲水性聚乙二醇(PEG)聚合物，所述树枝化基元包含被共价地附接至所述树枝化基元的至少一个pH-依赖性的或酶可裂解的疏水性末端基团，其中所述胶束包括作为所述疏水性末端基团的一部分或封装在所述胶束内或二者的农用化学品，并且其中所述胶束在所述疏水性末端基团的酶裂解或pH依赖性裂解时分解以释放所述农用化学品。2.根据权利要求1所述的杂化递送系统，其中所述胶束具有小于约100nm的平均粒度。3.根据权利要求2所述的杂化递送系统，其中所述胶束具有在约10nm和50nm之间的平均粒度。4.根据权利要求3所述的杂化递送系统，其中所述胶束具有约10nm至20nm的平均粒度。5.根据权利要求1所述的杂化递送系统，其中所述树枝化基元包含多个疏水性末端基团。6.根据权利要求1所述的杂化递送系统，其中所述疏水性末端基团存在于所述疏水性树枝化基元的一个或更多个末端重复单元(末代)处。7.根据权利要求1所述的杂化递送系统，其中所述疏水性末端基团是农用化学品或源自农用化学品，或其中所述疏水性末端基团是生物学上无活性的。8.根据权利要求1所述的杂化递送系统，还包含封装在所述胶束中的第二农用化学品，其中所述第二农用化学品在所述胶束分解时被释放。9.根据权利要求8所述的杂化递送系统，其中被附接至所述树枝化基元的所述疏水性末端基团和被封装在所述胶束中的所述农用化学品是相同的。10.根据权利要求8所述的杂化递送系统，其中被附接至所述树枝化基元的所述疏水性末端基团和被封装在所述胶束中的所述农用化学品是不同的。11.根据权利要求1所述的杂化递送系统，其中所述PEG具有约0.5kDa和40kDa之间的平均分子量。12.根据权利要求1所述的杂化递送系统，其中所述PEG具有至少10个乙二醇单体重复单元。13.根据权利要求1所述的杂化递送系统，其中所述疏水性树枝化基元包含：第一代，所述第一代被直接地或通过接头或支链单元共价地结合至所述PEG聚合物，并且包括能够结合至更远的代或结合至所述疏水性末端基团的至少一个官能团；和任选地，至少一个另外的代，所述至少一个另外的代被共价地结合至所述第一代或之前的代和任选地更远的代，其中所述任选的代中的每一个包含能够结合至所述第一代、或之前的代、更远的代和/或所述疏水性末端基团的至少一个官能团，所述键中的每一个直接地或通过接头或支链单元形成。14.根据权利要求1所述的杂化递送系统，其中所述疏水性树枝化基元的每一代包含直链或支链的C1-C20亚烷基、C2-C20亚烯基、C2-C20亚炔基或亚芳基，这些基团在每个末端处被选自由以下组成的组的基团取代：-O-、-S-、-NH-、-C(＝O)-、-C(＝O)-O-、-O-C(＝O)-O-、-C(＝O)-NH-、-NH-C(＝O)-NH-、-NH-C(＝O)-O-、-S(＝O)-、-S(＝O)-O-、PO(＝O)-O-及其任何组合。15.根据权利要求14所述的杂化递送系统，其中所述树枝化基元的每一代源自选自由以下组成的组的化合物：HX-CH2-CH2-XH、HX-(CH2)1-3-CO2H和HX-CH2-CH(XH)-CH2-XH，其中X在每次出现时独立地是NH、S或O。16.根据权利要求15所述的杂化递送系统，其中所述树枝化基元的每一代源自选自由以下组成的组的化合物：HS-CH2-CH2-OH、HS-(CH2)1-3-CO2H和HS-CH2-CH(OH)-CH2-OH。17.根据权利要求1所述的杂化递送系统，其中所述疏水性树枝化基元是0代(G0)树枝化基元。18.根据权利要求1所述的杂化递送系统，其中所述疏水性树枝化基元是1代(G1)树枝化基元。19.根据权利要求1所述的杂化递送系统，其中所述疏水性树枝化基元是2代(G2)树枝化基元。20.根据权利要求1所述的杂化递送系统，其中所述疏水性树枝化基元是3代(G3)树枝化基元。21.根据权利要求1所述的杂化递送系统，还包含接头部分或支链单元，所述接头部分或支链单元将所述PEG聚合物连接至第一代树枝化基元，和/或所述接头部分或支链单元形成所述第一代树枝化基元的一部分，和/或所述接头部分或支链单元连接在树枝化基元代之间。22.根据权利要求21所述的杂化递送系统，其中所述接头部分/支链单元选自由以下组成的组：被取代的或未被取代的非环状的、环状的或芳香族的烃部分、杂环部分、杂芳香族部分或其任何组合。23.根据权利要求22所述的杂化递送系统，其中所述接头部分/支链单元是被取代的亚芳基。24.根据权利要求21所述的杂化递送系统，其中所述接头部分/支链单元通过官能团连接至所述PEG或所述树枝化基元，所述官能团选自由以下组成的组：-O-、-S-、-NH-、-C(＝O)-、-O-C(＝O)-O-、-C(＝O)-O-、-C(＝O)-NH-、-NH-C(＝O)-NH-、-NH-C(＝O)-O-、-S(＝O)-、-S(＝O)-O-、PO(＝O)-O-、-C＝C-、-C≡C-、-(CH2)t-其中t是1-10的整数及其任何组合。25.根据权利要求1所述的杂化递送系统，其中所述疏水性末端基团通过酶裂解，所述酶(i)在所述农用化学品的递送部位以较大的量存在；或(ii)在所述农用化学品的递送部位以较大的数量产生，或(iii)在所述农用化学品的递送部位具有较高的活性。26.根据权利要求1所述的杂化递送系统，其中所述疏水性末端基团通过pH敏感性的或酶可裂解的官能团缀合至所述树枝化基元，所述pH敏感性的或酶可裂解的官能团选自由以下组成的组：酯、酰胺、氨基甲酸酯、碳酸酯、脲、硫酸酯、脒、醚、磷酸酯、磷酰胺、氨基磺酸酯和连三硫酸酯。27.根据权利要求1所述的杂化递送系统，其中所述疏水性末端基团通过酰胺缀合至所述树枝化基元，所述酰胺是通过酰胺酶可裂解的。28.根据权利要求27所述的杂化递送系统形式，其中所述酰胺酶选自由芳基-酰基酰胺酶、氨基酰基酶、烷基酰胺酶和邻苯二甲酰基酰胺酶组成的组。29.根据权利要求1所述的杂化递送系统，其中所述疏水性末端基团通过酯缀合至所述树枝化基元，所述酯是通过酯酶可裂解的。30.根据权利要求29所述的杂化递送系统，其中所述酯酶选自由羧酸酯酶、芳基酯酶和乙酰酯酶组成的组。31.根据权利要求1所述的杂化递送系统，其中所述疏水性末端基团通过官能团缀合至所述树枝化基元，所述官能团在环绕所述系统的递送部位的环境中的pH变化时水解。32.根据权利要求31所述的杂化递送系统，其中所述疏水性末端基团通过在酸性pH中水解的官能团缀合至所述树枝化基元。33.根据权利要求31所述的杂化递送系统，其中所述疏水性末端基团通过在中性pH中水解的官能团缀合至所述树枝化基元。34.根据权利要求31所述的杂化递送系统，其中所述疏水性末端基团通过在碱性pH中水解的官能团缀合至所述树枝化基元。35.根据权利要求31所述的杂化递送系统，其中所述疏水性末端基团通过pH敏感性官能团缀合至所述树枝化基元，所述pH敏感性官能团选自由以下组成的组：酯、酰胺、酐、酰亚胺、碳酸酯、氨基甲酸酯、硫代氨基甲酸酯、脲、磺酰脲、缩醛、缩酮、半缩醛、半缩酮、脒、胍、甲硅烷基醚、亚胺、烯胺、腙、肟、磷酸酯、硫代磷酸酯、磷酰胺、磺酰胺和连三硫酸酯。36.根据权利要求1所述的杂化递送系统，其中被附接至所述树枝化基元的所述疏水性末端基团和被所述胶束封装的所述农用化学品各自是或各自源自独立地选自由以下组成的组的农用化学品：灭害剂、杀虫剂、除草剂、杀真菌剂、杀螨剂(acaricide)、杀藻剂、抗微生物剂、生物杀虫剂、生物杀伤剂、消毒剂、熏剂、昆虫生长调节...

【专利技术属性】
技术研发人员：洛伊·雅各布·阿米尔，玛丽娜·布卓尔，阿萨夫·约瑟夫·哈诺伊，伊多·罗森鲍姆，利亚特·弗里德，
申请(专利权)人：雷蒙特亚特特拉维夫大学有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列,IL