一种肿瘤靶向的pH和氧化还原双重响应的大分子纳米前药及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于生物医用高分子材料技术领域，公开了一种基于CD44受体肿瘤靶向的pH和氧化还原双重响应的大分子纳米前药及其制备方法与应用。本发明专利技术大分子纳米前药的分子结构如通式(1)所示：

【技术实现步骤摘要】
一种肿瘤靶向的pH和氧化还原双重响应的大分子纳米前药及其制备方法与应用
本专利技术属于生物医用高分子材料
，特别涉及一种基于CD44受体肿瘤靶向的pH和氧化还原双重响应的大分子纳米前药及其制备方法与应用。
技术介绍
目前，化疗仍是治疗肿瘤的主要手段，但化疗的毒副作用常常导致化疗效果不尽如人意(AdvancedDrugDeliveryReviews.2011,63,136-151)。使用聚合物纳米递药系统将药物精准输送至肿瘤组织的给药方式可以有效地减小化学药的毒副作用，进而改善化疗效果。要达到精准输药之目的，则可以在载药聚合物纳米粒的表面键合上肿瘤靶向分子，其就能以“主动靶向”的方式特异性地识别并渗透入肿瘤组织(ChemicalReviews.2018,118,6844-6892)。当这种“主动靶向”的载药聚合物纳米粒被肿瘤组织吸收后，纳米粒以内吞的方式进入肿瘤细胞，再进入溶酶体并释放药物至细胞质或细胞核。肿瘤细胞的生理条件参数低于正常的组织细胞，例如，肿瘤细胞的酸性高于正常细胞、细胞质内的还原性谷胱甘肽(GSH)的浓度高于正常细胞。因此，通过分子设计手段在“主动靶向”的聚合物纳米载体的分子结构内引入可在低pH、高GSH浓度条件下断裂的共价键，就可以让载体变得更加智能(ChemicalSocietyReviews.2017,46,3830-3852)。当载药纳米粒进入细胞后，这种智能响应可促使共价键断裂，然后导致载体的纳米结构解体，促使抗肿瘤药物被快速释放到细胞质。肿瘤细胞内药物浓度瞬间的增大可以杀死细胞，最终达到治疗癌症的效果。众所周知，同时含亲水链段和疏水链段的两亲性共聚物可以用做药物载体，原因是两亲性共聚物可以依靠“亲水-疏水”平衡在水溶液中自组装成“核-壳”结构的纳米胶束。在自组装的过程中，疏水的小分子药物被包裹进胶束的疏水内核，这是聚合物胶束在血液循环的过程中保护药物的基本原理。若要实现“主动靶向”的功能，既可以将胶束壳层的亲水链段链接上主动识别肿瘤细胞的靶向分子，也可以直接使用本身就具有肿瘤靶向性的亲水链段。透明质酸(HA)是一种能够主动识别CD44蛋白的水溶性天然多糖类配体，而多数肿瘤的细胞膜表面高表达CD44。因此，若在制备聚合物载体时以HA为亲水链段，即能达到“主动靶向”的功能。通常，聚合物载体负载药物分子的过程主要依赖于“亲水-疏水”这一物理作用，这导致载体负载药物的效率极低。因此，当载药胶束进入肿瘤细胞后，药物在胞内的累积浓度不足以杀死肿瘤细胞，除非大大增加注射剂量，这显然在临床上不合实际(NatureReviewsMaterials2016,1,16014)。若将药物以共价键的形式链接到共聚物的疏水链段，则可得到大分子前药，自组装后聚合物胶束的载药量就大大提高。除此之外，为了进一步增大肿瘤细胞内药物的累积浓度，使载体能够对低pH和高GSH浓度进行智能响应也必不可少。由此看来，通过合理的分子设计来开发并制备特异性识别肿瘤、药物负载效率高以及智能响应型抗肿瘤药物的聚合物递送载体，无疑是解决肿瘤化疗毒副作用的有效技术途径。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中聚合物药物载体的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种基于CD44受体肿瘤靶向的pH和氧化还原双重响应的大分子纳米前药。本专利技术大分子纳米前药的亲水链段为透明质酸，疏水链段为由N-羧基环内酸酐开环聚合而得的多肽；亲水链段和疏水链段由二硫键联接；pH敏感的抗肿瘤药(如阿霉素、喜树碱、紫杉醇和多烯紫杉醇)的前药分子，被化学键合到疏水多肽的侧链；本专利技术大分子前药在水中自组装形成纳米胶束，可向肿瘤细胞中精准输送化疗药；本专利技术大分子前药的载药量高，具有pH和氧化还原双重响应的特点。本专利技术另一目的在于提供一种上述大分子前药纳米颗粒的制备方法。本专利技术再一目的在于提供上述大分子前药纳米颗粒在抗肿瘤药物(包括阿霉素、喜树碱、紫杉醇或多烯紫杉醇)的精准输送及抑制肿瘤细胞增殖药物的制备中的应用。本专利技术的目的通过下述方案实现：一种肿瘤靶向的pH和氧化还原双重响应的大分子纳米前药，其分子结构如通式(1)所示：(1)其中，R＝中的至少一种。通式(1)中，m和n分别为侧链肽链的聚合度，x为透明质酸的重复单元数。其中，x优选为5-500。m和n均为正整数，二者之和为10-300，优选为10-100。R1为苯基时，R2为乙酰基；R1为叔丁氧基时，R2为氢。R为含有阿霉素(DOX)、喜树碱(CPT)、紫杉醇(PTX)或多烯紫杉醇(DOC)母核结构的小分子前药；当R1为苯基、R2为乙酰基时，为紫杉醇(PTX)前药；当R1为叔丁氧基、R2为氢时，为多烯紫杉醇(DOC)前药。如上，本专利技术的大分子前药的疏水链段为侧链同时含有呋喃和前药分子的肽链，亲水链段为透明质酸；前药分子通过pH敏感的酰腙键联接到多肽侧链，形成的载体是一种两亲性大分子前药；在水溶液中该大分子前药可以在水中自组装形成纳米胶束，可主动将化疗药输送到靶细胞；本专利技术大分子前药中，化疗药的载药量高且具有pH和GSH双重响应性。本专利技术还提供一种上述肿瘤靶向的pH和氧化还原双重响应的大分子纳米前药的制备方法，包括以下步骤：(1)合成末端叠氮修饰的透明质酸；(2)合成侧链含呋喃环的谷氨酸酯；(3)制备步骤(2)中谷氨酸酯相应的N-羧基环内酸酐单体；(4)合成末端含有炔基和二硫键、侧链含有呋喃的疏水多肽；(5)合成“透明质酸-多肽”两亲性嵌段共聚物；(6)合成含酰腙结构的6-马来酰亚胺化前药分子；(7)使用Diels-Alder反应，将步骤(6)的前药分子接枝到多肽侧链，得到大分子前药。具体地，步骤(1)的过程和产物结构如下式(一)所示。式(一)其中，x为透明质酸的重复单元数，优选为5-500。步骤(1)中，所述合成末端叠氮修饰的透明质酸，具体为利用叠氮丙胺与透明质酸链端的醛基之间的还原胺反应得到。所用透明质酸与叠氮丙胺的摩尔比优选为1:40-1:80；所述氰基硼氢化钠的摩尔量与叠氮丙胺相等。反应时间优选为48-240h。上述反应优选在常温条件下进行，溶剂体系为酸性缓冲溶液，pH优选为4-6。产物可用盐酸酸化后透析，冻干后得到产物。步骤(2)的过程和产物结构如下式(二)所示。步骤(2)中，所述合成侧链含呋喃环的谷氨酸酯，具体为谷氨酸、5-氯甲基2-呋喃甲酸乙酯在谷氨酸螯合铜、1,1,3,3-四甲基胍催化下反应得到。其中，所述的谷氨酸及谷氨酸螯合铜可以是左旋、右旋和外消旋构型。所用谷氨酸螯合铜、谷氨酸、5-氯甲-2-呋喃甲酸乙酯和1,1,3,3-四甲基胍的摩尔比优选为1:1.8:5:4-1:2.2:7:5。式(二)具体操作优选为将谷氨酸螯合铜和谷氨酸溶解在N，N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液中，再加入水；再加入四甲基胍于40-69℃下溶解2-3h，再加入DMF稀释，然后加入5-氯甲基2-呋喃甲酸乙酯后继续反应48-64h；得到产物。反应后体系可进行过滤、滤渣依次用水和丙酮洗，然后用乙二酸二乙胺二钠盐(EDTA)水溶液洗涤，抽滤后得到纯化产物。步骤(3)的过程和产物结构如下式(三)所示。式(三)步骤(3)具体为将步骤(2)产物与三光气发生环化反应，得到N-羧基环内酸酐单体。其中，三光气与步骤(2)产物的摩尔比优选为1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种肿瘤靶向的pH和氧化还原双重响应的大分子纳米前药，其特征在于分子结构如通式(1)所示：

【技术特征摘要】
1.一种肿瘤靶向的pH和氧化还原双重响应的大分子纳米前药，其特征在于分子结构如通式(1)所示：其中，中的至少一种；通式(1)中，m和n分别为侧链肽链的聚合度，x为透明质酸的重复单元数；R1为苯基时，R2为乙酰基；R1为叔丁氧基时，R2为氢。2.根据权利要求1所述的肿瘤靶向的pH和氧化还原双重响应的大分子纳米前药，其特征在于：所述的大分子前药在水中自组装形成纳米颗粒，具体过程如下：将所述大分子纳米前药溶于DMSO溶液，浓度为1.0-25.0mg/mL，装入透析袋，室温条件下在水中透析，得到自组装的纳米颗粒。3.一种权利要求1-2任一项所述的肿瘤靶向的pH和氧化还原双重响应的大分子纳米前药的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)合成末端叠氮修饰的透明质酸；(2)合成侧链含呋喃环的谷氨酸酯；(3)制备步骤(2)中谷氨酸酯相应的N-羧基环内酸酐单体；(4)合成末端含有炔基和二硫键、侧链含有呋喃的疏水多肽；(5)合成“透明质酸-多肽”两亲性嵌段共聚物；(6)合成含酰腙结构的6-马来酰亚胺化前药分子；(7)使用Diels-Alder反应，将步骤(6)的前药分子接枝到多肽侧链，得到大分子前药。4.根据权利要求3所述的肿瘤靶向的pH和氧化还原双重响应的大分子纳米前药的制备方法，其特征在于：步骤(1)具体为利用叠氮丙胺与透明质酸链端的醛基之间的还原胺反应得到；所用透明质酸与叠氮丙胺的摩尔比为1:40-1:80；反应时间为48-240h。5.根据权利要求3所述的肿瘤靶向的pH和氧化还原双重响应的大分子纳米前药的制备方法，其特征在于：步骤(2)具体为谷氨酸、5-氯甲基2-呋喃甲酸乙酯在谷氨酸螯合铜、1,1,3,3-四甲基胍催化下反应得到；所用谷氨酸螯合铜、谷氨酸、5-氯甲-2-呋喃甲酸乙酯和1,1,3,3-四甲基胍的摩尔比为1:1.8:5:4-1:2.2:7:5。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄玉刚，刘厚赫，叶国东，
申请(专利权)人：广州医科大学，
类型：发明
国别省市：广东,44