具有刺激响应性的双亲性聚氨基酸类载药纳米粒子及制备制造技术

本发明专利技术公开了具有刺激响应性的双亲性聚氨基酸类载药纳米粒子及制备。以聚乙二醇—聚赖氨酸—聚谷氨为主体，通过在侧链接枝不同官能团的基元，使得聚合物具有液晶性能和电荷反转功能，结构中的二硫键能够对谷胱甘肽和高活性氧条件作出敏感性响应从而提高载药纳米粒子的细胞摄取能力和在细胞内部的药物释放率，有望被应用到医学尤其是纳米控释领域，所述载药纳米粒子的结构式为：药纳米粒子的结构式为：药纳米粒子的结构式为：药纳米粒子的结构式为：

【技术实现步骤摘要】
具有刺激响应性的双亲性聚氨基酸类载药纳米粒子及制备


[0001]本专利技术涉及有机化学、材料学、生物学及医学等领域，特别涉及具有刺激响应性的双亲性聚氨基酸类载药纳米粒子及制备。

技术介绍

[0002]纳米递送系统依靠纳米粒子的小尺寸效应和表面效应来改善人体对药物的吸收和实现对药物释放的控制。纳米载体还可以借助肿瘤血管的增强通透性和滞留效应(Enhanced Permeability and Retention effect,EPR)来改变药物在体内的分布、加强药物在病灶区富集，实现药物的靶向释放从而降低毒副作用。相比于直接静脉注射，纳米递送系统具有如下优势：(1)纳米粒子的形貌可控，可以通过比表面积的改变更好的被细胞膜捕获；(2)纳米粒子的粒径可控，分散性好，有利于其在血液中循环而不发生沉淀，能确保药物到达特定组织时的完整性；(3)目标药物一般通过形成化学键或包埋的方式负载到纳米粒子的内部，可以提高难溶药物的溶解度，提高生物利用度；(4)纳米粒子通过各种响应可以实现药物的可控释放；(5)纳米载体可以通过功能化修饰，同时递送两种或两种以上的药物，实现联合化疗和药物的靶向性递送。聚合物纳米胶束是指两亲性嵌段聚合物在水溶液或共溶液中通过自组装形成的具特定结构的功能体系，促进自组装形成的主要驱动力包括氢键、配位键、范德华力、静电作用、溶剂效应、亲疏水作用等。聚合物的胶束化过程是一个热力学
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动力学平衡过程，当聚合物在水溶液中的浓度较低时，一般以游离的形式存在，当浓度高于其临界胶束浓度(CMC)时，疏水性链段发生弯曲形成内核以减少与水相的接触面积，亲水性链段则覆盖在内核外部形成胶束外壳。一般来说，聚合物胶束为球状核壳结构，尺寸一般为10nm～200nm，也可能呈现出棒状和蠕虫状结构，内核可以通过形成化学键或静电作用来负载疏水性化疗药物促进其在体内的循环，亲水性的外壳可以阻止不同内核的聚集，有些外壳在经过主动配体的修饰后可以将药物定向转运至病变部位，从而降低毒副作用。
[0003]传统的载药纳米粒子虽然能够实现一定的载药率，但因缺乏对肿瘤环境的响应性而导致药物释放缓慢等问题的出现，刺激响应性纳米胶束往往是由特殊修饰的聚合物经结构转变后得到的，可以对很小的生理环境变化做出响应从而被内化进入肿瘤细胞，实现药物的定向释放。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供具有刺激响应性的双亲性聚氨基酸类载药纳米粒子及其制备方法。针对目前药物缓释领域对纳米递送载体的要求，总结目前材料所面临的细胞相容性差及释放速率不可控的缺点，设计了一种具有对多种肿瘤微环境实现响应的新型载药纳米粒子，在结构中接枝液晶基元可以实现对大分子自组装过程的调控，引入叔胺基团促进在酸性环境中纳米粒子的电荷反转，二硫键能够对氧化还原环境作出刺激性响应等。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的如下技术方案：
[0006]本专利技术提供的具有刺激响应性的双亲性聚氨基酸类载药纳米粒子，其聚合物为三嵌段双亲性聚氨基酸类共聚物，第一部分为亲水性的聚乙二醇链段，第二部分为用于键合模型药物阿霉素(DOX)的聚赖氨酸链段，第三部分为用于进行结构功能化改性的聚谷氨酸链段，其结构式如下：
[0007][0008]本专利技术一种具有刺激响应性的双亲性聚氨基酸类载药纳米粒子按照如下过程制备：
[0009](1)聚氨基酸类三嵌段共聚物的合成(mPEG
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PLys
‑
b
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PGlu)
[0010]赖氨酸酐被干燥的DMF溶解并转移至茄型瓶，抽真空，氩气置换三次；大分子引发剂mPEG
‑
NH2同样被溶解并缓慢滴加到反应体系中，持续反应72h，整个装置处于密闭状态；谷氨酸酐被溶解在DMF并逐渐滴加到复合体系中作为第三嵌段的聚合，室温下继续搅拌72h后，减压蒸馏浓缩反应溶液，以冰乙醚为不良溶剂，沉降出淡黄色粉末状固体，完成第一步mPEG
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P(Lys
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Cbz)
10
‑
b
‑
P(Glu
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OBzl)
30
的合成，其结构式如下：
[0011][0012]所合成的聚氨基酸类大分子侧链含有保护基团，通过对上步得到的三嵌段共聚物的水解反应能够实现苄氧基和苄氧羰基脱除，以便为后续的功能化改性提供活性位点，具体步骤如下：取上步产物1g溶解在10mL的三氟乙酸中，待固体完全溶解，冰浴条件下向反应瓶中滴加氢溴酸/乙酸(33％)的混合溶液，整个过程在密闭条件下进行，旋转蒸发浓缩溶液，同样以冰乙醚作为不良溶剂沉降出淡红色块状固体，即可获得侧链连有氨基和羧基的三嵌段聚氨基酸mPEG
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PLys
10
‑
b
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PGlu
30
材料P1，其结构式如下：
[0013][0014](2)新型液晶单体的合成
[0015]胆甾醇，广泛存在于动物体内如大脑神经、肌肉、脊髓等，也是构成细胞膜的重要组成部分，是一种具有手性的环戊烷多氢菲的衍生物，是最早发现具有液晶性能的物质，但单纯的胆甾醇因结构刚性过强而不呈现液晶性，需要对其进行“扩链”以实现柔性链段的接枝，进而提升其液晶性能。本专利技术利用具有二氨基结构的胱胺基团来实现新型液晶单体的合成，取胱胺盐酸盐溶于DMSO中，称取碳酸钾缓慢加到溶液中，室温下避光搅拌12h实现盐酸的脱除。氯甲酸胆甾醇酯溶于DMF中，超声辅助溶解，冰浴下缓慢滴加入到反应体系中搅拌2h，后逐渐升温至40℃下继续反应10h，整个过程在惰性氛围下进行。后处理：过滤去除碳酸钾和氯化钾固体，溶液进行透析处理，抽滤所得白色固体真空烘箱30℃下烘干6h，存于干燥器中备用。其结构式如下：
[0016][0017](3)材料的功能化改性
[0018]通过聚谷氨酸部分侧链裸露出的羧基与2
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(二异丙氨基)乙醇(DAE)酯化得到具有膨胀效应和电荷反转功能的材料P2；再通过与液晶基元的接枝反应完成具有多重响应性的材料P3的合成。本专利技术中的酯化反应采用DCC
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DMAP催化体系完成，酰胺化反应采用DCC
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NHS催化体系完成。
[0019]首先进行羧基的活化，取P1溶解于干燥的DMF中，称取DCC和DMAP催化体系共同溶解在DMF中，冰浴下缓慢滴加到反应瓶，装置上架干燥管，滴毕，升至室温继续搅拌6h实现羧基的活化；2
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(二异丙氨基)乙醇(常温为液体)用DMF稀释，缓慢注射到反应体系中，40℃下持续反应48h后，过滤去除副产物DCU；浓缩溶液，用冰乙醚沉降出聚合物P2，为白色固体，真空干燥6h后存于干燥器内。
[0020]取上步得到的P2溶解于DMF中，称取DCC和NHS催化体系共同溶解在干燥的DMF中，冰浴下缓慢滴加到反应瓶，滴毕，升至室温继续搅拌5h；液晶单体用DMF溶解，缓慢注射到反应体系中，40℃下持续反应4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有刺激响应性的双亲性聚氨基酸类载药纳米粒子，其特征在于，其聚合物为三嵌段双亲性聚氨基酸类共聚物，第一部分为亲水性的聚乙二醇链段，第二部分为用于键合模型药物阿霉素的聚赖氨酸链段，第三部分为用于进行结构功能化改性的聚谷氨酸链段，其结构式如下：2.如权利要求1所述的一种具有刺激响应性的双亲性聚氨基酸类载药纳米粒子的制备方法，包括以下步骤：(1)聚氨基酸类三嵌段共聚物的合成(mPEG
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PLys
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PGlu)赖氨酸酐被干燥的DMF溶解并转移至茄型瓶，抽真空，氩气置换若干次；大分子引发剂mPEG
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NH2同样被溶解并缓慢滴加到反应体系中，持续反应72h；谷氨酸酐被溶解在DMF并逐渐滴加到复合体系中作为第三嵌段的聚合，室温下继续搅拌72h后，减压蒸馏浓缩反应溶液，以冰乙醚为不良溶剂，沉降出末状固体，完成第一步mPEG
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Cbz)
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P(Glu
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OBzl)
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的合成，其结构式如下：对上步产物进行水解反应实现苄氧基和苄氧羰基的脱除，具体步骤如下：取上步产物1g溶解在三氟乙酸中，待固体完全溶解，冰浴条件下向反应瓶中滴加氢溴酸/乙酸的混合溶液，整个过程在密闭条件下进行，旋转蒸发浓缩溶液，以冰乙醚作为不良溶剂沉降出块状固
体，即可获得侧链连有氨基和羧基的三嵌段聚氨基酸mPEG
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【专利技术属性】
技术研发人员：艾克拜尔，
申请(专利权)人：宁德师范学院，
类型：发明
国别省市：