一种缺氧响应的聚合物纳米胶束及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种缺氧响应性共聚物纳米胶束的合成方法。聚乙二醇单甲醚与甲苯共沸除水，得到无水的聚乙二醇单甲醚，继而与2‑溴异丁酰溴进行反应得到溴化的聚乙二醇单甲醚。ATRP引发剂、mPEG‑Br引发甲基丙烯酸叔丁酯聚合生成二嵌段共聚物mPEG‑b‑PtBMA。将mPEG‑b‑PtBMA在酸性条件下水解得到mPEG‑b‑PMAA，进而与缺氧敏感性基团—硝基芳族衍生物连接，得到缺氧响应性聚合物，自组装得到对应的纳米胶束。本发明专利技术制备的聚合物纳米胶束具有缺氧响应性，通过改变氧气含量可以在体外完成药物的可控释放，也可在生物体内针对肿瘤组织进行缺氧响应性的靶向药物释放。因此在生物传感器，疾病诊断，生物还原前药设计，癌症靶向治疗等领域具有广泛的应用。

A polymer nanomicelle with anoxic response and its preparation method

The invention relates to a method for synthesizing an anoxic responsive copolymer nano micelle. Polyethylene glycol monomethyl ether (PEGME) was azeotropically dehydrated with toluene to obtain anhydrous PEGME, and then reacted with 2_bromoisobutyryl bromide to obtain brominated PEGME. The diblock copolymer mPEG_b_PtBMA was synthesized by polymerization of tert-butyl methacrylate initiated by ATRP initiator and mPEG_Br. MPEG_b_PtBMA was hydrolyzed to obtain mPEG_b_PMAA under acidic conditions, and then linked with the hypoxia-sensitive group nitro-aromatic derivatives to obtain hypoxia-responsive polymers. The corresponding nanomicelles were prepared by self-assembly. The polymer nanomicelles prepared by the invention have hypoxia responsiveness, and can achieve controlled drug release in vitro by changing the oxygen content, and can also target drug release in vivo for hypoxia responsiveness of tumor tissue. Therefore, it has a wide range of applications in biosensors, disease diagnosis, bioreduction prodrug design, cancer targeted therapy and other fields.

【技术实现步骤摘要】
一种缺氧响应的聚合物纳米胶束及其制备方法
本专利技术属于智能材料，高分子材料和生物医学工程领域，具体涉及一种缺氧响应的聚合物纳米胶束及其制备方法。
技术介绍
聚乙二醇单甲醚（mPEG-OH）具有优异的生物降解性、生物相容性以及药物通透性，而且已经得到FDA的认证，因此被广泛应用于聚合物的亲水链段，使之与其他聚合物共聚制备两亲性嵌段共聚物进而自组装形成胶束纳米粒子，用于药物缓释。智能高分子材料近年来得到广泛关注，这些材料能对外界刺激，如温度、pH值、光、盐、糖等做出响应，在纳米科技、生物医学领域都有广泛的应用。而缺氧响应性是近年来发展起来的一种新的响应性，缺氧现象主要与疾病相关，包括癌症、心肌病变、贫血、类风湿性关节炎以及血管疾病等等，这些疾病都将伴随着缺氧现象的发生。在本专利技术中，我们所使用的硝基芳族衍生物，它能够在缺氧条件下以相对较高的灵敏度由疏水结构转变为亲水结构，从而使它所在的聚合物纳米胶束破裂，内部药物达到靶向性释放的效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种缺氧响应的聚合物纳米胶束的制备方法。本专利技术的目的是将聚乙二醇单甲醚与甲苯共沸除水，得到无水的聚乙二醇单甲醚，继而与2-溴异丁酰溴进行反应得到溴化的聚乙二醇单甲醚（mPEG-Br）。ATRP引发剂、mPEG-Br引发甲基丙烯酸叔丁酯聚合生成二嵌段共聚物mPEG-b-PtBMA。将mPEG-b-PtBMA在酸性条件下水解得到mPEG-b-PMAA，进而与缺氧敏感性基团——硝基芳族衍生物连接，得到缺氧响应性聚合物，自组装得到对应的纳米胶束。该纳米胶束载药后能在缺氧条件下完成靶向药物释放，如图所示。本专利技术提出的缺氧响应的聚合物纳米胶束的制备方法，具体步骤如下：（1）将聚乙二醇单甲醚溶解在溶剂A中，在120~160℃下共沸除去聚乙二醇单甲醚中恒量的水分，之后冷却至室温。（2）在氮气保护下，将（1）中所得产物、三乙胺与2-溴异丁酰溴以摩尔比为1:3~5:3~5溶于溶剂B中，冰水浴下反应1~2小时，室温下反应24~48小时；用溶剂C稀释后过滤，饱和碳酸氢钠溶液洗，去离子水洗，硫酸镁干燥，在溶剂D中沉淀，过滤后提纯、干燥。（3）将（2）中所得产物，催化剂E、tBMA单体溶于溶剂F中，其中引发剂与单体的投料比按照所需分子量和聚合度设计。体系在氩气或氮气保护下反应，反应温度为50～120℃，反应时间为1～48小时，除去催化剂后，经溶剂G沉淀、真空干燥，即得到mPEG-b-PtBMA。（4）将（3）中所得产物，在酸H中水解得到mPEG-b-PMAA。（5）将（4）中所得产物，与硝基芳族衍生物在EDC，NHS作用下发生反应得到所需的缺氧响应性聚合物。（6）将（5）中所得产物，室温下在去离子水中发生自组装，并包裹药物，合成缺氧响应性聚合物纳米胶束。本专利技术中，溶剂A为甲苯、丙酮中的一种或两种。本专利技术中，溶剂B为氯仿、二氯甲烷或四氢呋喃中的一种或几种。本专利技术中，溶剂C为二氯甲烷或无水乙醚中的一种或两种。本专利技术中，溶剂D为甲醇、正己烷或无水乙醚中的一种或几种。本专利技术中，催化剂E为氯化亚铜/联吡啶、溴化亚铜/联吡啶、氯化亚铜/五甲基二乙烯三胺、溴化亚铜/五甲基二乙烯三胺、氯化亚铜/六甲基三亚乙基四胺或溴化亚铜/六甲基三亚乙基四胺中的一种或几种。本专利技术中，溶剂F是甲苯、丁酮、四氢呋喃、异丙酮、苯甲醚、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二乙基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺的一种或几种。本专利技术中，溶剂G为甲醇、正己烷或无水乙醚中的一种或几种。本专利技术中，酸H为盐酸、硫酸、乙酸、三氟乙酸中的一种或几种。本专利技术的优点在于：原料来源广泛，所用的聚乙二醇单甲醚、甲基丙烯酸叔丁酯、溶剂、沉淀剂等均可工业化生产，合成方法简单易行。制备的mPEG-b-PMAA-（NH2-NI）具有缺氧响应性，并且可降解、可靶向控制药物释放。该智能材料可以在氧气浓度低时实现结构转化，为癌症等疾病的治疗提供了一种思路，并且在疾病诊疗、生物还原前药的设计方面具有广泛的应用。附图说明图1为制备的一种缺氧响应的聚合物的结构示意图。具体实施方式以下实施例是对本专利技术的进一步说明，而不是限制本专利技术的范围。实施例1将聚乙二醇单甲醚10g（M=2000g/mol，0.005mol）和60ml甲苯溶液加入干燥的圆底烧瓶中，在140℃下常压蒸馏，共沸除掉聚乙二醇单甲醚中痕量的水分，然后冷却到室温；向烧瓶中加入15ml干燥的二氯甲烷使体系溶解，再加入干燥的三乙胺2.28ml（0.02mol），2-溴代异丁酰溴5.747g（0.025mol）溶在15ml二氯甲烷中，在冰浴下缓慢滴加反应1h，室温下反应24h；加30ml氯仿稀释后减压过滤，饱和碳酸氢钠溶液洗，去离子水洗，碳酸镁干燥，之后在200ml冰乙醚中沉淀，过滤后提纯、干燥，得到mPEG-Br；将10g的mPEG-Br（0.0045mol），PMDETA0.78g（0.0045mol），tBMA单体12.79g（0.09mol）加入干燥的圆底烧瓶中，加20ml甲苯溶解，在氩气保护下抽真空三次，最后加入CuBr0.65g（0.0045mol），之后在60℃下反应6h，反应结束后加60ml四氢呋喃稀释，过中性氧化铝柱并旋蒸浓缩，用100ml正己烷/无水乙醚沉淀三次，减压抽滤、真空干燥得到mPEG-b-PtBMA二嵌段共聚物；将得到的mPEG-b-PtBMA在过量三氟乙酸（30ml）作用下进行酸性水解得到mPEG-b-PMAA二嵌段共聚物；将得到的mPEG-b-PMAA在EDC（0.6g，3.6mmol）、NHS（0.41g，3.6mmol）作用下与硝基芳族衍生物（0.15g，3mmol）一起溶解在水溶液中，室温下搅拌反应6h，过滤干燥提纯；将得到的聚合物在去离子水中自组装得到对应的聚合物纳米胶束，进一步可包裹药物。实施例2将聚乙二醇单甲醚10g（M=2000g/mol，0.005mol）和60ml甲苯溶液加入干燥的圆底烧瓶中，在140℃下常压蒸馏，共沸除掉聚乙二醇单甲醚中痕量的水分，然后冷却到室温；向烧瓶中加入20ml干燥的二氯甲烷使体系溶解，再加入干燥的三乙胺4.56ml（0.04mol），2-溴代异丁酰溴11.5g（0.05mol）溶在30ml二氯甲烷中，在冰浴下缓慢滴加反应1h，室温下反应24h；加60ml氯仿稀释后减压过滤，饱和碳酸氢钠溶液洗，去离子水洗，碳酸镁干燥，之后在500ml冰乙醚中沉淀，过滤后提纯、干燥，得到mPEG-Br；将10g的mPEG-Br（0.0045mol），PMDETA0.78g（0.0045mol），tBMA单体12.79g（0.09mol）加入干燥的圆底烧瓶中，加30ml甲苯溶解，在氩气保护下抽真空三次，最后加入CuBr0.65g（0.0045mol），之后在80℃下反应6h，反应结束后加60ml四氢呋喃稀释，过中性氧化铝柱并旋蒸浓缩，用100ml正己烷/无水乙醚沉淀三次，减压抽滤、真空干燥得到mPEG-b-PtBMA二嵌段共聚物；将得到的mPEG-b-PtBMA在过量三氟乙酸（50ml）作用下进行酸性水解得到mPEG-b-PMAA二嵌段共聚物；将得到的mPEG-b-PMAA在EDC（0.6g，3.6mmol）、NHS（0.41g，3.6mmol）作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种缺氧响应的聚合物纳米胶束所需的二嵌段聚合物，其特征在于结构式如下所示：

【技术特征摘要】
1.一种缺氧响应的聚合物纳米胶束所需的二嵌段聚合物，其特征在于结构式如下所示：其中m为6~20；n为20~50。2.一种如权利要求1所述的缺氧响应的聚合物纳米胶束所需的二嵌段聚合物的制备方法，其特征在于具体步骤如下：（1）将聚乙二醇单甲醚溶解在溶剂A中，在120~160℃下共沸除去聚乙二醇单甲醚中恒量的水分，之后冷却至室温；（2）在氮气保护下，将（1）中所得产物、三乙胺与2-溴异丁酰溴以摩尔比为1:3~5:3~5溶于溶剂B中，冰水浴下反应1~2小时，室温下反应24~48小时；用溶剂C稀释后过滤，饱和碳酸氢钠溶液洗，去离子水洗，硫酸镁干燥，在溶剂D中沉淀，过滤后提纯、干燥；（3）将（2）中所得产物，催化剂E、tBMA单体溶于溶剂F中，其中引发剂与单体的投料比按照所需分子量和聚合度设计；体系在氩气或氮气保护下反应，反应温度为50～120℃，反应时间为1～48小时，除去催化剂后，经溶剂G沉淀、真空干燥，即得到mPEG-b-PtBMA；（4）将（3）中所得产物，在酸H中水解得到mPEG-b-PMAA；（5）将（4）中所得产物，与硝基芳族衍生物在EDC，NHS作用下发生反应得到所需的缺氧响应性聚合物。3.根据权利要求２所述的一种缺氧响应的聚合物纳米胶束的制备方法，其特征在于具体步骤如下：将最终得到的产物，室温下在去离子水中发生自组装，并包裹药物，合成缺氧响应性聚合物纳米胶束。4.根据权利要求2所述的一种缺氧响应的聚合物纳米胶束...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁伟忠，邓银璐，刘阳，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31