一种酸敏感两亲性嵌段聚合物及合成方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种酸敏感两亲性嵌段聚合物及合成方法和应用，其所述聚合物具有式(I)结构，合成方法包括：1)谷氨酸和氯乙醇反应合成氯乙基谷氨酸酯(CLG)，CLG与三光气反应，得到环内酸酐CLG‑NCA；2)mPEG‑NH2开环CLG‑NCA得到聚谷氨酸酯衍生物PEG‑block‑PGACl；3)PEG‑block‑PGACl与叠氮化钠反应合成聚合物PEG‑block‑PGAN3；4)PEG‑block‑PGAN3与二代树枝聚合物G2通过click反应合成PEG‑block‑PGAG2；5)PEG‑block‑PGAG2与顺式六氢苯酐(Hpa)反应，合成所述聚合物PEG‑block‑PGAG2‑Hpa。本发明专利技术的两亲性嵌段聚合物用于构筑纳米载体，装载抗癌药物阿霉素得到阿霉素纳米药物。在溶酶体酸性条件下，该载药胶束解体，释放负载药物阿霉素。该纳米药物具有较低的细胞毒性和良好的细胞吞噬性。

【技术实现步骤摘要】
一种酸敏感两亲性嵌段聚合物及合成方法和应用
本专利技术属于生物医药技术、纳米医药及新材料领域，具体涉及含二代树枝状聚合物和β-羧基酰胺键的两亲性嵌段聚合物的合成及其应用，可用于制备具有溶酶体逃逸和酸触发药物释放功能的智能纳米药物传递体系。
技术介绍
恶性肿瘤严重威胁人类的身心健康，目前临床治疗仍然以小分子药物化疗为主。小分子化疗药物在初期取得了巨大成功，但随后严重的毒副作用，低选择性，易耐药性等缺陷，迫使人们急需对其加以改善。据此科学工作者们提出了针对肿瘤微环境的药物传递系统的概念，即肿瘤组织的快速增长，导致其差别正常组织的微环境。正常人体血液的pH为7.35-7.45，而肿瘤组织的pH稍低为6.0-6.5，溶酶体的pH更低为4.5-5.0。据此将pH敏感药物传递系统应用于肿瘤治疗中是目前较为新颖的治疗手段。与小分子药物相比，具有纳米尺寸的多功能载体可将药物运送至靶组织、靶细胞，甚至是特定的细胞器。但药物载体进入细胞后只有不被溶酶体中的酸性环境以及大量存在的酶破坏，才可能产生生物效应。因此，协助药物逃逸溶酶体是提高药效实现细胞器靶向的新型肿瘤治疗手段。阿霉素(DOX)是一种能够抑制癌细胞DNA合成的传统小分子抗肿瘤脂溶性药物。在临床上阿霉素是广谱抗癌药，可以治疗各类癌症，但阿霉素系统毒性较大，严重限制了其在临床上的应用。最主要的不良反应是心脏毒性、骨髓抑制以及消化系统反应。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足而提供一种酸敏感两亲性嵌段聚合物及合成方法和应用，其聚合物PEG-block-PGAG2-Hpa中的β-羧酸酰胺键在溶酶体酸性条件下易断裂。同时，两亲性嵌段聚合物PEG-block-PGAG2-Hpa中的多个二代树型聚合物，在降低两亲性嵌段聚合物PEG-block-PGAG2-Hpa有生物毒性的同时，增强了两亲性嵌段聚合物PEG-block-PGAG2-Hpa的质子海绵效应。用该两亲性嵌段聚合物构筑的纳米药物载体，装载DOX，得到载药胶束PEG-block-PGAG2-Hpa·DOX。PEG-block-PGAG2-Hpa·DOX经长循环，通过EPR效应富集到肿瘤组织。通过胞吞进入溶酶体，在溶酶体酸性环境下PEG-block-PGAG2-Hpa·DOX中的β-羧基酰胺键断裂，胶束解体，同时释放出DOX。胶束解体后，利用PEG-block-PGAG2聚合物的质子海绵效应促进溶酶体破裂，进一步帮助DOX逃出溶酶体，进入细胞核杀伤肿瘤细胞。实现本专利技术该目的的具体技术方案是：一种酸敏感两亲性嵌段聚合物，特点是：将亲水性的mPEG-NH2和聚谷氨酸衍生物连接到一起得到两嵌段聚合物PEG-block-PGAN3；通过click反应将树枝状聚合物G2.0和PEG-block-PGAN3连接得到具有质子海绵效应的两嵌段聚合物PEG-block-PGAG2；最后将六氢苯酐修饰到PEG-block-PGAG2的氨基上，合成酸敏感两亲性嵌段聚合物PEG-block-PGAG2-Hpa，其具有式(I)结构：式(I)中：m为5-10，n为10-15。一种上述聚合物的合成方法，该方法包括以下步骤：(1)合成L-氯乙基谷氨酸酯-N-羰基-环内酸酐CLG-NCA取1mmol的谷氨酸加入到反应容器中，加入1.5mmol的氯乙醇，再缓慢滴加0.3mmol的浓H2SO4作为催化剂，在75℃反应4小时，加入三乙胺调pH至中性，过滤出淡黄色沉淀；将得到的沉淀溶解在80℃热水中，冷却重结晶，得到CLG晶体；将1mmol的CLG晶体与0.4mmol的三光气投入反应容器中，加入无水THF在60℃下反应4h至反应液澄清，除去溶剂，将产物溶解在正己烷中，加入EA进行萃取3-4次；通过旋转蒸发仪除去正己烷后，将得到的CLG-NCA于干燥环境中保存；其中，谷氨酸、氯乙醇与浓硫酸的摩尔比为1:1.5:0.3；CLG与三光气的摩尔比为1:0.4；(2)合成mPEG-NH2修饰的聚谷氨酸酯衍生物PEG-block-PGACl将1mmol的CLG-NCA溶解于无水THF中，在氮气保护下加入0.5mmol的mPEG-NH2(Mw＝2000)进行NCA开环，在25℃条件下反应，12h后，通过旋转蒸发仪除去THF，加入DCM溶解，产物浓缩后加入冰乙醚中重沉淀3次，抽滤后得到白色固体，干燥得到PEG-block-PGACl；其中，CLG-NC和mPEG-NH2的摩尔比为1:0.5；(3)合成叠氮取代的聚谷氨酸酯衍生物PEG-block-PGAN3将1mmol的PEG-block-PGACl溶于DMF中，称量15mmol的NaN3，加热至60℃反应，24h后将反应液中加入去离子水，滤去不溶物后转移至截留分子量5000的透析袋中，去离子水每6h换一次，透析24h后冻干得到PEG-block-PGAN3固体；其中，PEG-block-PGACl和NaN3的摩尔比为1:15；(4)合成二代树枝聚合物G2在冰浴条件下，将1mmol的炔丙胺溶解在甲醇溶液中，再滴加0.25mmol的丙烯酸甲酯，在室温N2保护下反应24h，反应液浓缩拌样过硅胶柱(流动相为EA:PE＝15:1)，纯化后得到黄色油状液体G0.5；在冰浴条件下将1mmol的G0.5溶解在甲醇中，然后滴加12mmol的乙二胺，在室温氮气保护下反应48h，通过除去甲醇得到油状黄色液体G1；重复本步骤得到G2；其中，炔丙胺和丙烯酸甲酯的摩尔比为1:0.25；G0.5和乙二胺的摩尔比为1:12；(5)通过click反应合成PEG-block-PGAG2-HpaPEG-block-PGAN3与树型聚合物G2发生click反应得到PEG-block-PGAG2；称量1mmol的PEG-block-PGAN3和1mmol的G2溶解在DMF中，加入0.3mmol的溴化亚酮作为催化剂，在氮气保护下65℃反应，36h后往反应液中加入去离子水，用截留分子量10000的透析袋在pH7.4的磷酸缓冲液中透析3天，冷冻干燥得到产物PEG-block-PGAG2；称量2mmol的顺式六氢苯酐与0.1mmol的PEG-block-PGAG2加入反应容器中，再加入无水DMF作为溶剂，在氮气保护下室温反应过夜，滤去不溶物后转移至截留分子量5000的透析袋中，去离子水每6h换一次，反应完后过滤，用截留分子量10000的透析袋透析在pH7.4的去离子水中透析3天，冷冻干燥得到产物PEG-block-PGAG2-Hpa；其中，PEG-block-PGAN3、G2和溴化亚酮的摩尔比为1:1:0.3；顺式六氢苯酐和PEG-block-PGAG2的摩尔比为2:0.1。一种上述两亲性嵌段聚合物在制备纳米药物载体的应用。所述纳米药物载体为纳米胶束并为酸敏感型，能够装载小分子抗癌脂溶性药物，得到纳米药物传递系统。所述纳米药物传递系统中，抗癌药物将从肿瘤细胞溶酶体中逃逸，提高药物传递效率。本专利技术的两亲性嵌段聚合物PEG-block-PGAG2-Hpa具有式(I)结构：其中，PEG-block-PGA具有式(2)结构：含有二代树枝状聚合物PEG-block-PGAG2具有式(3)结构：Hap具有式(4)结构：所述两亲性嵌段共聚物可自组装形成纳米胶束，用该胶束可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种酸敏感两亲性嵌段聚合物，特征在于，将亲水性的mPEG‑NH2和聚谷氨酸衍生物连接到一起得到两嵌段聚合物PEG‑block‑PGAN3；通过click反应将树枝状聚合物G2.0和PEG‑block‑PGAN3连接得到具有质子海绵效应的两嵌段聚合物PEG‑block‑PGAG2；最后将六氢苯酐修饰到PEG‑block‑PGAG2的氨基上，合成酸敏感两亲性嵌段聚合物PEG‑block‑PGAG2‑Hpa，其具有式(I)结构：

【技术特征摘要】
1.一种酸敏感两亲性嵌段聚合物，特征在于，将亲水性的mPEG-NH2和聚谷氨酸衍生物连接到一起得到两嵌段聚合物PEG-block-PGAN3；通过click反应将树枝状聚合物G2.0和PEG-block-PGAN3连接得到具有质子海绵效应的两嵌段聚合物PEG-block-PGAG2；最后将六氢苯酐修饰到PEG-block-PGAG2的氨基上，合成酸敏感两亲性嵌段聚合物PEG-block-PGAG2-Hpa，其具有式(I)结构：式(I)中：m为5-10，n为10-15。2.一种权利要求1所述聚合物的合成方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)合成L-氯乙基谷氨酸酯-N-羰基-环内酸酐CLG-NCA取1mmol的谷氨酸加入到反应容器中，加入1.5mmol的氯乙醇，再缓慢滴加0.3mmol的浓H2SO4作为催化剂，在75℃反应4小时，加入三乙胺调pH至中性，过滤出淡黄色沉淀；将得到的沉淀溶解在80℃热水中，冷却重结晶，得到CLG晶体；将1mmol的CLG晶体与0.4mmol的三光气投入反应容器中，加入无水THF在60℃下反应4h至反应液澄清，除去溶剂，将产物溶解在正己烷中，加入EA进行萃取3-4次；通过旋转蒸发仪除去正己烷后，将得到的CLG-NCA于干燥环境中保存；其中，谷氨酸、氯乙醇与浓硫酸的摩尔比为1:1.5:0.3；CLG与三光气的摩尔比为1:0.4；(2)合成mPEG-NH2修饰的聚谷氨酸酯衍生物PEG-block-PGACl将1mmol的CLG-NCA溶解于无水THF中，在氮气保护下加入0.5mmol的mPEG-NH2进行NCA开环，在25℃条件下反应，12h后，通过旋转蒸发仪除去THF，加入DCM溶解，产物浓缩后加入冰乙醚中重沉淀3次，抽滤后得到白色固体，干燥得到PEG-block-PGACl；其中，CLG-NC和mPEG-NH2的摩尔比为1:0.5；(3)合成叠氮取代的聚谷氨酸酯衍生物PEG-block-PGAN3将1mmol的PEG-block-PGACl溶于DMF中，称量15mmol的NaN3，加热至60℃反应，24h后将反应液中加入去离子水，滤去不溶物后转移至截留分子量5000的透析袋中，去离子水每6h换一次，透...

【专利技术属性】
技术研发人员：余家会，张晗，李娜，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：上海,31