一种低氧响应的壳聚糖聚合物及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种低氧响应的壳聚糖聚合物及其制备方法与应用。本发明专利技术通过点击化学的方法，将低氧响应基团偶氮苯、氟硼二吡咯（BODIPY）光敏剂与壳聚糖共价连接，形成具有低氧响应特性的壳聚糖聚合物。该聚合物不仅可以有效降低光敏剂的光毒性，提高光敏剂的稳定性，还可在肿瘤低氧微环境中实现低氧响应成像，且其可作为载体包载疏水性药物，并使药物在肿瘤部位靶向释放，从而促进药物在肿瘤部位的聚集。的聚集。

【技术实现步骤摘要】
一种低氧响应的壳聚糖聚合物及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于生物医药领域，具体涉及一种低氧响应的壳聚糖聚合物及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]光热治疗（Photothermal therapy,简称PTT）是一种新型的治疗手段，在特定波长的激发光激发下，光热剂被激发，将光能转化为热能，提高肿瘤部位温度，从而杀死肿瘤细胞（Zhi D, Yang T, O'Hagan J, Zhang S, Donnelly RF. Photothermal therapy. J Control Release. 2020;325:52
‑
71）。相较于传统的手术、化疗、放疗，光热治疗创伤小、特异性更高、对周围组织伤害小、可减少对正常组织的毒副作用。然而，光热治疗本身也存在缺点，接受光动力治疗的病人，为避免光毒性，需要长时间躲在暗处，病人顺应性低。
[0003]缺氧是实体瘤中异常的血管生成、血管受损和淋巴引流失调引起的肿瘤微环境的标志性特征。低氧肿瘤组织中的氧气浓度约5 mm Hg，这明显低于正常组织中的低氧水平（70 mm Hg）。通过低氧响应释放荧光成像分子，可以用于区分低氧肿瘤位置，区分病变组织与正常组织，为治疗提供参考。
[0004]壳聚糖表面富含有修饰的氨基，可以通过结构改造，与其他功能性的官能团连接，制备多功能药物载体，同时它具有良好的生物相容性以及生物可降解性，临床应用潜力大。本专利技术开发了一种新型壳聚糖纳米材料，其通过点击化学反应，将偶氮苯和氟硼二吡咯分子连接到壳聚糖上，得到兼具低氧响应释放和光热治疗功能的纳米载体。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在提供一种可控释放、能实现低氧响应成像以及药物释放的壳聚糖聚合物及其制备方法，以解决传统光敏剂光毒性高的问题，并使药物在肿瘤部位积累，以提高药物疗效。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种低氧响应的壳聚糖聚合物（CsB），其结构式如下：，其中n和m为重复单元的个数。所得壳聚糖聚合物的重度分子量在10
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1000千道尔
顿。
[0007]所述壳聚糖聚合物的制备流程如下：；其包括以下步骤：i）将4
‑
羟基苯甲醛、1,2
‑
二溴乙烷和K2CO3按摩尔比1:10:2添加到DMF中，70℃下搅拌反应4h，过滤未反应的K2CO3，然后将反应产物溶解于DCM中，用饱和食盐水洗涤并经无水硫酸钠干燥后，减压蒸发去除溶剂，再以PE/EA=3:1（v/v）为洗脱剂，通过硅胶柱层析纯化，得到淡黄色的4
‑
(2
‑
溴甲氧基)苯甲醛（化合物1）；ii）将所得4
‑
(2
‑
溴甲氧基)苯甲醛和叠氮化钠按摩尔比1:1溶解于DMF中，并在100℃下加热反应2h后，将反应产物溶解在EA中，用饱和食盐水洗涤并经无水硫酸钠干燥后，减压蒸发除去溶液，得到4
‑
(2
‑
叠氮乙氧基)苯甲醛（化合物2）；iii）将4
‑
(2
‑
叠氮乙氧基）苯甲醛和2,4
‑
二甲基吡咯按摩尔比1:2溶解于干燥DCM中，然后向搅拌的溶液中加入一滴三氟乙酸（TFA），再在室温下搅拌反应过夜；待TLC检测醛消失后，添加1EP的2,3
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二氯
‑
5,6
‑
二氰基
‑
1,4
‑
苯醌（DDQ），并继续搅拌反应30min，然后将反应物进行冰浴，并添加过量的三乙胺以及三氟化硼乙醚，继续搅拌反应2h后，用水萃取反应混合物数次，以去除未反应的三乙胺，然后用DCM萃取，收集有机相用无水硫酸钠干燥，再经减压蒸发溶剂后，使用DCM作为洗脱液，通过硅胶柱层析纯化残余物，获得叠氮化氟硼二吡咯化合物（化合物3，缩写为BDP1）；
iv）将BDP1以及对羟基苯甲醛按摩尔比1:6加入到干燥乙腈中，再加入反应液体积1/10的哌啶，80℃加热反应36h至溶液由酒红色变为蓝绿色时停止反应，将反应物倒入饱和食盐水中，用二氯甲烷进行萃取，收集有机相用无水硫酸钠干燥后减压旋干，然后以二氯甲烷/甲醇=30：1（v/v）为洗脱剂，经硅胶柱层析分离得到近红外叠氮化氟硼二吡咯化合物（化合物4，缩写为BDP2）；v）将4,4'
‑
二羧基偶氮苯、丙炔胺、苯并三氮唑
‑
N,N,N',N'
‑
四甲基脲六氟磷酸酯（HBTU）、N,N
‑
二异丙基乙胺（DIPEA）按摩尔比1:8:8:16加入到DMF中，常温反应24
‑
36h至反应液由浑浊变澄清时停止反应，然后将反应液于8倍体积的水中打浆，再经抽滤、干燥，获得偶氮苯基化合物（化合物5，缩写为Azo）；vi）将壳聚糖与4
‑
溴苯酐按摩尔比1:3在1.0vol%醋酸水溶液中回流48 h，然后冷却至室温，通过离心收集沉淀，并将其分散在甲醇中，经过滤、甲醇清洗后，于100℃下真空干燥，得到溴化壳聚糖（化合物6，缩写为Cs
‑
Br）；vii）将所得Cs
‑
Br与叠氮化钠按摩尔比1:7于N
‑
甲基
‑2‑
吡咯烷酮中，在氩气保护下80℃搅拌反应24h后过滤，滤液在80
‑
100vol%乙醇溶液中打浆，过滤沉淀物，经无水乙醇和丙酮洗涤后，在100℃下真空干燥8h，获得叠氮化壳聚糖（化合物7，缩写为Cs
‑
N3）；viii）将所得化合物Azo、BDP2、Cs
‑
N3以及己炔酸按摩尔比1:1:1:1加入到二甲亚砜和水按4:1（v/v）组成的混合溶液中，然后再加入0.1
‑
1当量的五水硫酸钠、0.2
‑
2当量抗坏血酸，室温剧烈搅拌24h后过滤掉不溶性交联杂质，收集滤液，再将滤液于80
‑
100vol%乙醇溶液中打浆，再经过滤、干燥，得到产物CsB。
[0008]步骤vi）所用壳聚糖的重度分子量在6
‑
1000千道尔顿。
[0009]所得壳聚糖聚合物可用于低氧响应成像及制备具有低氧响应释放性能的纳米药物。其在制备所述纳米药物中的应用方法具体是利用所述壳聚糖聚合物作为载体包载疏水性药物；所述疏水性药物包括但不限于阿霉素、紫杉醇、奥西替尼。
[0010]本专利技术涉及的原理：第一，肿瘤细胞低氧的特殊病理环境使得还原性应激增加，导致硝基咪唑酶、偶氮还原酶和醌还原酶的过表达，本专利技术所得壳聚糖聚合物中的偶氮苯基团可以被肿瘤组织中的偶氮还原酶还原，以达到低氧响应释放的目的。
[0011]第二，BODIPY类光敏剂可以在一定波长激发光照射下发挥成像以及光热治疗功能。因此，本专利技术含光敏剂的壳聚糖聚合物可用于判断肿瘤所在位置并有效杀死肿瘤，且通过与壳聚糖聚合还可改善BODIPY的光敏性，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低氧响应的壳聚糖聚合物，其特征在于：其结构式如下：，其中n和m为重复单元的个数。2.根据权利要求1所述的壳聚糖聚合物，其特征在于：所得壳聚糖聚合物的重度分子量在10
‑
1000千道尔顿。3.一种制备如权利要求1所述壳聚糖聚合物的方法，其特征在于：步骤如下：i）将4
‑
羟基苯甲醛、1,2
‑
二溴乙烷和K2CO3按摩尔比1:10:2添加到DMF中，70℃下搅拌反应4h后，将反应产物溶解于DCM中，用饱和食盐水洗涤并经无水硫酸钠干燥后，减压蒸发去除溶剂，再通过硅胶柱层析纯化，得到4
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(2
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溴甲氧基)苯甲醛；ii）将所得4
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(2
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溴甲氧基)苯甲醛和叠氮化钠按摩尔比1:1溶解于DMF中，并在100℃下加热反应2h后，将反应产物溶解在EA中，用饱和食盐水洗涤并经无水硫酸钠干燥后，减压蒸发除去溶液，得到4
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(2
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叠氮乙氧基)苯甲醛；iii）将4
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(2
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叠氮乙氧基）苯甲醛和2,4
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二甲基吡咯按摩尔比1:2溶解于干燥DCM中，然后向搅拌的溶液中加入一滴三氟乙酸，再在室温下搅拌反应过夜；待醛反应完后，添加1EP的DDQ，并继续搅拌反应30min，然后将反应物进行冰浴，并添加过量的三乙胺以及三氟化硼乙醚，继续搅拌反应2h后，依次用水和DCM进行萃取，收集有机相用无水硫酸钠干燥，再经减压蒸发溶剂后，通过硅胶柱层析纯化残余物，获得叠氮化氟硼二吡咯化合物；iv）将叠氮化氟硼二吡咯化合物以及对羟基苯甲醛按摩尔比1:6加入到干燥乙腈中，再加入反应液体积1/10的哌啶，80℃加热反应36h至溶液由酒红色变为蓝绿色时停止反应，将反应物倒入饱和食盐水中，用二氯甲烷进行萃取，收集有机相用无水硫酸钠干燥后减压旋干，然后经硅胶柱层...

【专利技术属性】
技术研发人员：高瑜，李旭东，王玉然，郑怡琳，陈海军，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：