药物递送增强的末端树枝状聚合物制造技术

本发明专利技术提供了两亲性末端树枝状聚合物，其聚集以形成特征为疏水性核和亲水性外部的纳米载体。所述纳米载体核可包括两亲性官能度，例如胆酸或胆酸衍生物，并且所述外部可包括支化或线性聚(乙二醇)片段。纳米载体载物，例如疏水性药物和其他物质，可以经由非共价手段而隔离在所述核中，或者可以与所述末端树枝状聚合物构建单元共价结合。末端树枝状聚合物结构可以经调整以改变负载性能、与诸如生物膜的材料的相互作用以及其他特性。

Drug delivery enhanced terminal dendrimers

The invention provides two amphiphilic terminated dendrimers, which gather to form nanoscale, characterized by hydrophobic nuclear and hydrophilic external. The nanoscale core may include two affinity functional degrees, such as cholic acid or cholic acid derivatives, and the external may include branched or linear poly (ethylene glycol) fragments. Nano carrier carriers, such as hydrophobic drugs and other substances, can be isolated from the core by non covalent means, or can covalently bind to the terminal dendrimer building units. The terminal dendrimer structure can be adjusted to change the performance of the load, the interaction with the material such as the biofilm, and other properties.

【技术实现步骤摘要】
药物递送增强的末端树枝状聚合物本申请是于2012年12月19日提交的申请号为201280069245.9的专利技术专利申请的分案申请，并且要求于2011年12月21日提交的第61/578,579号美国临时申请的优先权。相关申请的交叉引用本申请要求于2011年12月21日提交的第61/578,579号美国临时申请的优先权，该申请以整体形式并入本文用于所有目的。对于在联邦政府资助的研究和开发下完成的专利技术的权利的声明本专利技术在国立卫生研究院授予的第CA115483号和第CA140449号基金资助下受政府支持完成。政府对本专利技术拥有一定权利。专利技术背景用于治疗各种癌症类型的多种有效的化学治疗剂在水中是非常不可溶的，需要引发不期望的副作用的制剂。最近，纳米治疗制剂，例如(负载紫杉醇的白蛋白纳米颗粒)、(负载多柔比星的脂质体)以及其他制剂已表现为改善药物的临床毒性特性，但它们的抗肿瘤作用仅略微好于原始的药物制剂。这一部分归因于纳米治疗制剂的相对大的尺寸(通常>100nm)，其限制了药物可渗入肿瘤块的程度。在一些情况中，这种大尺寸还导致纳米治疗剂被捕获在肝脏和网状内皮组织系统(RES)中。因此，需要开发用于体内有效递送抗癌药物的更小(20-80nm)的隐形且生物相容的纳米载体。我们最近开发了多种新颖的用于紫杉醇(PTX)或其他疏水性药物的纳米载体。这些新颖的纳米载体包含聚(乙二醇)(PEG)和低聚胆酸，所述纳米载体能在水性条件下自组装以形成可在疏水性内部中运载PTX的核-壳(胆烷-PEG)结构。这些两亲性负载药物的纳米颗粒通过自身具有改善的临床毒性特性而为治疗的。更重要地，当由癌细胞表面靶向配体和/或肿瘤血管配体修饰时，这些纳米载体能向肿瘤位点递送毒性治疗剂。纳米载体的最终尺寸(10nm至100nm)通过使用各种不同的胆烷-PEG制剂或其组合而为可调节的。纳米载体组分，即PEG和胆酸，均为生物相容的且很大程度上为无毒的。实际上，PTX纳米治疗剂在用于小鼠模型和伴侣犬的抗癌治疗的体内给药中表现出安全特性。然而，纳米载体在体外和体内均表现出一些溶血活性，以及对于某些药物表现出降低的负载容量。因此，对开发具有改善的生物相容性和多功能性的纳米载体存在着需求。本专利技术基于以下出人意料的发现：对组成构建单元(buildingblocks)的亲水性片段和疏水性片段的某些改变在不干扰纳米载体组装的情况下改善治疗性质，解决了上述需求。专利技术简述在第一方面，本专利技术提供了通式I的化合物：(PEG)m-A-L-D-(R)n(I)其中通式I的基团D为具有单中心基团、多个支化单体单元X和多个端基的树枝状聚合物。通式I的基团L为与树枝状聚合物的中心基团连接的键或连接物。通式I的每一PEG为聚乙二醇(PEG)聚合物，其中每一PEG聚合物具有1kDa至100kDa的分子量。通式I的基团A为与至少两个PEG基团连接的单体或低聚物。通式I的每一R独立地为树枝状聚合物的端基、疏水性基团、亲水性基团、两亲性化合物或药物，使得当R不为端基时，每一R与端基之一连接。通式I的下标n为整数2至20，其中下标n等于在所述树枝状聚合物上的端基的数量，并且其中数量n个R基团的至少一半各自独立地为疏水性基团、亲水性基团、两亲性化合物或药物。通式I的下标m为整数2至20。在第二方面，本专利技术提供了具有内部和外部的纳米载体，所述纳米载体包括多个通式I的化合物，其中每一化合物在水性溶剂中自组装以形成所述纳米载体，使得在所述纳米载体的内部中形成疏水性口袋，并且其中每一化合物的PEG在所述纳米载体的外部上自组装。在第三方面，本专利技术提供了治疗疾病的方法，其包括向需要这样的治疗的个体给予治疗有效量的上述纳米载体，其中所述纳米载体还包括药物。在第四方面，本专利技术提供了成像的方法，其包括向待成像的个体给予有效量的上述纳米载体，其中所述纳米载体还包括成像剂。在第五方面，本专利技术提供了通式II的化合物：(PEG)m-L-D-(R)n(II)其中通式II的基团D为具有单中心基团、多个支化单体单元X和多个端基的树枝状聚合物。通式II的基团L为与树枝状聚合物的中心基团连接的键或连接物。通式II的每一PEG为聚乙二醇(PEG)聚合物，其中每一PEG聚合物具有1kDa至100kDa的分子量。通式II的每一R独立地为疏水性基团、亲水性基团、两亲性化合物或药物，其中存在至少两个不同的R基团。通式II的下标n为整数2至20，其中下标n等于在所述树枝状聚合物上的端基的数量，并且其中数量n个R基团的至少一半各自独立地为疏水性基团、亲水性基团、两亲性化合物或药物。通式II的下标m为0或1。附图简述图1示出末端树枝状聚合物构造的实例。图2示出蝴蝶结形末端树枝状聚合物的A-L-D-(R)n片段的多种构造。图3示出成蝴蝶结形的聚合物1和2在负载PTX和DOX之前和之后的粒径和药物负载容量。图4示出用于PTX递送而设计和合成的聚合物的结构和性质。图5示出在不同时间点：(A)4h和(B)20h，与PEG5kCA8和PEG2kCA4相比，蝴蝶结形聚合物(PEG2k)2CA8和(PEG2k)3CA8的溶血性质。成蝴蝶结形的聚合物在孵育20h之后甚至在1mg/mL的最高浓度下也呈现最小的溶血性质。图6示出末端树枝状聚合物的构建单元的合成方案。试剂和条件：i)TFAA,无水THF,0～5℃,1.5hr；ii)t-BuOH,低于5℃,然后在室温7hr；iii)NH3·H2O(20～30％),0～5℃12hr，然后室温4hr；iv)表氯醇,50％NaOH,(n-Bu)4NOH·30H2O,CH2Cl2,室温,16hr；v)于MeOH中的NH3(7M)，于封闭容器中的LiCl(1.2当量),室温,24hr；vi)Fmoc-OSu(1.2当量),DIEA(1.5当量),CH2Cl2,12hr；vii)于CH2Cl2中的50％TFA,0℃,30min；viii)LiOH水溶液(10当量),室温,18～36hr；xi)SuOH(1.2当量),DCC(1.2当量),CH2Cl2,室温,12hr。图7示出将3-甘油胆酸用作构建单元的末端树枝状聚合物PEG5kCA-4OH8的化学结构。图8示出胆酸末端树枝状聚合物的结构和性质。(A)具有不同官能团的改性胆酸衍生物的化学结构；(B)在PTX负载之前和之后的末端树枝状聚合物PEG5kCA-4OH8胶束的DLS粒径；(C-D)在不同浓度和不同孵育时间下，与PEG5kCA8相比，在PTX负载之前和之后的末端树枝状聚合物PEG5kCA-4OH8的溶血性质。图9示出经改造和杂化的末端树枝状聚合物PEG10kCONH-DOX4、PEG10kCONHN＝DOX4、PEG5k-Rh8、PEG5k-CA4CF4、PEG5k-Rh4αCA4ε和PEG5k-CA4αRh4ε的结构。图10示出PEG5k-CA4αRh4ε末端树枝状聚合物的表征。PEG5k-CA4αRh4ε的MALDI-TOFMS谱揭示了明确定义的结构；DLS粒径分析示出在PTX负载之前和之后的窄分散粒径；D2O中的质子NMR谱示出PEG5k-CA4αRh4ε和DOX-PEG5k-CA4αRh4ε的核结构的显著抑制信号，表明胶束中的紧密核结构形成。图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
通式I的化合物：(PEG)m‑A‑L‑D‑(R)n  (I)其中D为具有单中心基团、多个支化单体单元X和多个端基的树枝状聚合物；L为与所述树枝状聚合物的中心基团连接的键或连接物；每一PEG为聚乙二醇(PEG)聚合物，其中每一PEG聚合物具有1kDa至100kDa的分子量；A为与至少两个PEG基团连接的单体或低聚物；每一R独立地选自所述树枝状聚合物的端基、疏水性基团、亲水性基团、两亲性化合物和药物，使得当R不为端基时，每一R与所述端基之一连接；下标n为整数2至20，其中下标n等于在所述树枝状聚合物上的端基的数量，并且其中数量n个R基团的至少一半各自独立地选自疏水性基团、亲水性基团、两亲性化合物和药物；并且下标m为整数2至20。

【技术特征摘要】
2011.12.21 US 61/578,5791.通式I的化合物：(PEG)m-A-L-D-(R)n(I)其中D为具有单中心基团、多个支化单体单元X和多个端基的树枝状聚合物；L为与所述树枝状聚合物的中心基团连接的键或连接物；每一PEG为聚乙二醇(PEG)聚合物，其中每一PEG聚合物具有1kDa至100kDa的分子量；A为与至少两个PEG基团连接的单体或低聚物；每一R独立地选自所述树枝状聚合物的端基、疏水性基团、亲水性基团、两亲性化合物和药物，使得当R不为端基时，每一R与所述端基之一连接；下标n为整数2至20，其中下标n等于在所述树枝状聚合物上的端基的数量，并且其中数量n个R基团的至少一半各自独立地选自疏水性基团、亲水性基团、两亲性化合物和药物；并且下标m为整数2至20。2.如权利要求1所述的化合物，其中每一支化单体单元X独立地选自二氨基羧酸、二羟基羧酸和羟基氨基羧酸。3.如权利要求2所述的化合物，其中每一二氨基羧酸独立地选自2,3-二氨基丙酸、2,4-二氨基丁酸、2,5-二氨基戊酸(鸟氨酸)、2,6-二氨基己酸(赖氨酸)、(2-氨基乙基)-半胱氨酸、3-氨基-2-氨基甲基丙酸、3-氨基-2-氨基甲基-2-甲基丙酸、4-氨基-2-(2-氨基乙基)丁酸和5-氨基-2-(3-氨基丙基)戊酸。4.如权利要求2所述的化合物，其中每一二羟基羧酸独立地选自甘油酸、2,4-二羟基丁酸、2,2-双(羟基甲基)丙酸、2,2-双(羟基甲基)丁酸、丝氨酸和苏氨酸。5.如权利要求2所述的化合物，其中每一羟基氨基羧酸独立地选自丝氨酸和高丝氨酸。6.如权利要求2所述的化合物，其中所述二氨基羧酸为氨基酸。7.如权利要求2所述的化合物，其中每一支化单体单元X为赖氨酸。8.如权利要求1所述的化合物，其中所述化合物选自：其中每一支化单体单元X为赖氨酸。9.如权利要求1所述的化合物，其中所述化合物选自：其中每一支化单体单元X为赖氨酸。10.如权利要求1所述的化合物，其中连接物L选自聚乙二醇、聚丝氨酸、聚甘氨酸、聚(丝氨酸-甘氨酸)、脂肪族氨基酸、6-氨基己酸、5-氨基戊酸、4-氨基丁酸以及β-丙氨酸。11.如权利要求1所述的化合物，其中所述连接物L具有以下通式：12.如权利要求1所述的化合物，其中所述化合物的(PEG)m-A部分选自：其中每一K为赖氨酸。13.如权利要求1所述的化合物，其中每一R独立地选自胆酸、(3α,5β,7α,12α)-7,12-二羟基-3-(2,3-二羟基-1-丙氧基)-胆酸(CA-4OH)、(3α,5β,7α,12α)-7-羟基-3,12-二(2,3-二羟基-1-丙氧基)-胆酸(CA-5OH)、(3α,5β,7α,12α)-7,12-二羟基-3-(3-氨基-2-羟基-1-丙氧基)-胆酸(CA-3OH-NH2)、胆固醇甲酸酯、多柔比星以及大黄酸。14.如权利要求1所述的化合物，其中每一R为胆酸。15.如权利要求1所述的化合物，其中所述化合物选自：其中每一K为赖氨酸；每一PEG为PEG2k；每一支化单体单元X为赖氨酸；每一R为胆酸；以及连接物L具有以下通式：16.通式II的化合物：(PEG)m-L-D-(R)n(II)其中D为具有单中心基团、多个支化单体单元X和多个端基的树枝状聚合物；L为与所述树枝状聚合物的中心基团连接的键或连接物；每一PEG为聚乙二醇(PEG)聚合物，其中每一PEG聚合物具有1kDa至100kDa的分子量；每一R独立地选自疏水性基团、亲水性基团、两亲性化合物和药物，其中存在至少两个不同的R基团；下标n为整数2至20，其中下标n等于在所述树枝状聚合物上的端基的数量，并且其中数量n个R基团的至少一半各自独立地选自疏水性基团、亲水性基团、两亲性化合物和药物；并且下标m为0或1。17.如权利要求16所述的化合物，其中每一支化单体单元X独立地选自二氨基羧酸、二羟基羧酸和羟基氨基羧酸。18.如权利要求17所述的化合物，其中每一二氨基羧酸独立地选自2,3-二氨基丙酸、2,4-二氨基丁酸、2,5-二氨基戊酸(鸟氨酸)、2,6-二氨基己酸(赖氨酸)、(2-氨基乙基)-半胱氨酸、3-氨基-2-氨基甲基丙酸、3-氨基-2-氨基甲基-2-甲基丙酸、4-氨基-2-(2-氨基乙基)丁酸和5-氨基-2-(3-氨基丙基)戊...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗君涛，基特·拉姆，
申请(专利权)人：加利福尼亚大学董事会，
类型：发明
国别省市：美国,US