具有氧化还原响应性的聚氨基酸载药纳米粒子及制备方法技术

本发明专利技术公开了具有氧化还原响应性的聚氨基酸载药纳米粒子及制备方法。以末端氨基化的聚乙二醇单甲醚为引发剂，通过开环聚合反应合成出聚乙二醇—聚谷氨酸—聚亮氨酸三嵌段共聚物，通过侧链改性实现功能基团的引入，利用纳米沉淀法制备载药纳米粒子，其结构通式为：本发明专利技术设计得到具有良好生物相容性的功能高分子，并以此为基础构建具有不同靶向机理与释药机理的刺激响应型载药纳米粒子，用于增强化疗药物的肿瘤靶向递送、优化药物的释放、提高药物的安全性，最终达到提高肿瘤治疗效果的目的。到提高肿瘤治疗效果的目的。到提高肿瘤治疗效果的目的。

【技术实现步骤摘要】
具有氧化还原响应性的聚氨基酸载药纳米粒子及制备方法


[0001]本专利技术涉及纳米抗癌药物领域，特别涉及具有氧化还原响应性的聚氨基酸载药纳米粒子及制备方法。

技术介绍

[0002]纳米医学是利用纳米技术预防和治愈各种疾病的医学分支，其使用纳米材料应用于诊断，传感和递送等。将传统的抗肿瘤药物通过物理包封、静电吸附、化学键合等方式负载到纳米载体中以构建纳米载药系统。纳米载药系统可以改善药物的溶解和释放，且具有稳定性好、可塑性强等特点，进而提高药物生物利用度、增强药物疗效，并降低毒副作用，在药物递送和癌症治疗领域备受关注。常规的化疗药物选择性差，在治疗肿瘤的同时也对正常组织产生严重损伤，制约了其临床使用效果。纳米药物载体可以在保护药物活性的同时，延长药物的血液循环时间、提高药物的靶向性、控制药物的释放速度、降低药物的毒副作用，已成为目前肿瘤治疗的研究热点。然而，体内普遍存在的生物屏障往往会降低纳米药物的生物利用度，影响其治疗效果，如何进一步提高化疗药物的肿瘤特异性，实现药物在肿瘤组织中的深度渗透和肿瘤细胞内的精确释药仍然是抗肿瘤纳米药物载体所面临的重大挑战。
[0003]肿瘤组织的谷胱甘肽(GSH)的浓度比正常组织高出4～5倍，正常细胞外的GSH浓度为2～20μM，而肿瘤细胞内的浓度为2～10mM，大约是100～1000倍；二硫键在参与体循环时能保持很好的结构稳定性，当进入癌细胞后会迅速断裂生成巯基，实现结构的转变。活性氧(ROS)是由线粒体氧代谢产生的副产物，一般由具有较高的氧化活性过氧化物、超氧化物、羟基自由基和单线态氧构成，虽然活性氧可以参与多种生理与病理过程的调节，但过多的ROS可以诱导蛋白质、脂质和DNA发生非特异性损伤，同时，ROS水平的提高还会刺激低氧诱导因子的生成，这为肿瘤组织的生长提供更适宜的环境；与正常细胞相比，肿瘤细胞的ROS水平偏高，二硫键在此环境可以转变为砜基或亚砜基团，高分子药物载体会经历从疏水到亲水的相变即材料结构被破坏，有效完成药物的智能释放行为，因此氧化还原微环境与正常组织的特异性差异也为抗肿瘤药物实现主动靶向和控制释放提供了思路。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供具有氧化还原响应性的聚氨基酸载药纳米粒子及其制备方法，针对目前纳米药物载体在生物相容性、生物降解性、对肿瘤微环境的响应性等方面的不足，设计出能够对氧化还原(高GSH和高ROS)做出响应的氨基酸聚合物。
[0005]体内普遍存在的生物屏障往往会降低纳米药物的生物利用度，影响其治疗效果，如何进一步提高化疗药物的肿瘤特异性，实现药物在肿瘤组织中的深度渗透和肿瘤细胞内的精确释药仍然是抗肿瘤纳米药物载体所面临的重大挑战。本专利技术旨在设计具有良好生物相容性的多功能高分子，并以此为基础构建具有不同靶向机理与释药机理的刺激响应型载药纳米粒子，用于增强化疗药物的肿瘤靶向递送、优化药物的释放、提高药物的安全性，最
终达到提高肿瘤治疗效果的目的。以末端氨基化的聚乙二醇单甲醚为引发剂，通过开环聚合反应合成出聚乙二醇—聚谷氨酸—聚亮氨酸三嵌段共聚物，通过侧链改性实现功能基团的引入，利用纳米沉淀法制备载药纳米粒子，对其形貌和粒径进行了分析，该类载药纳米粒子有望被应用于生物医学尤其是药物缓释领域。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]本专利技术提供的聚氨基酸载药纳米粒子，其聚合物的结构共由三部分构成，第一部分为亲水的聚乙二醇链段，第二部分为聚赖氨酸药物负载链段，第三部分为聚亮氨酸疏水链段，其结构通式如下：
[0008][0009]本专利技术具有氧化还原响应性的聚氨基酸载药纳米粒子按照以下方法获得：
[0010](1)三嵌段共聚物的合成[mPEG
‑
P(Glu
‑
OBzl)
‑
b
‑
PLeu][0011]L
‑
谷氨酸
‑5‑
苄酯溶于干燥的DMF并转移至茄型瓶，抽真空，氩气置换三次；将mPEG
‑
NH2溶解在DMF中并在惰性氛围下注射到反应体系中，30～35℃下反应56～72h；L
‑
亮氨酸
‑
N
‑
羧基环内酸酐溶解在DMF中并缓慢注射到反应体系中作为第二阶段的反应，继续搅拌48h后，停止反应；减压蒸馏浓缩溶液，以冰乙醚为不良溶剂，沉降出白色粉末状固体。其结构通式如下：
[0012][0013](2)三嵌段聚合物的合成
[0014]双亲性聚氨基酸(mPEG
‑
PGlu
‑
PLeu)的合成主要是指上步得到的三嵌段共聚物侧链上苄氧基的脱除，脱除原理主要是酸性条件下的水解过程，具体步骤如下：
[0015]取步骤(1)的产物加入三氟乙酸搅拌至完全溶解，冰浴条件下向体系中加入氢溴酸/乙酸(33％)的混合溶液，滴毕，升至室温继续搅拌，整个过程在密闭条件下进行，上端接尾气处理装置。反应结束后旋转蒸发浓缩溶液，以冰乙醚为不良溶剂沉降出淡黄色粉末固体，真空干燥，备用。其结构通式如下：
[0016][0017](3)功能基团的引入
[0018]称取胱胺盐酸盐进行脱酸处理，将其溶解在DMSO中，将碳酸钾一次性加入，室温下持续搅拌12h，减压过滤，固体用DMSO洗涤萃取，合并有机层，得到胱胺(Cys)的DMSO溶液。
[0019]将步骤(2)所得聚合物溶解于DMF中，称取催化剂溶解并滴加到反应瓶，滴毕，升至室温后继续搅拌实现羧基的活化；
[0020]将胱胺(Cys)的DMSO溶液缓慢滴加到上述反应体系中，持续反应后，将溶液装入到透析袋内，加入蒸馏水进行透析处理，会有大量白色固体析出，每隔4h换一次水。抽滤，将所得固体真空干燥24h，再次用DMF溶解，去除不溶物，浓缩溶液，冰乙醚沉降得到目标产物。
[0021]所制备的聚合物结构中含有对氧化还原响应的二硫键基元，可以对谷胱甘肽和活性氧做出刺激响应性，并利用氨基提高载药量。
[0022](4)载药纳米粒子的制备
[0023]模型药物首先进行脱酸处理。此处，将步骤(3)所得目标产物溶解在DMF中，缓慢加入阿霉素(DOX)溶液，室温下持续避光搅拌。后每隔一定时间向体系内滴加PBS溶液并重复操作，确保溶液中的聚合物分子完成自组装进程。将混合溶液转移至透析袋进行透析处理。最后，溶液经水相滤膜过滤即可得到载药纳米粒子，经冷冻干燥处理，获得载药纳米粒子粉末，避光下冷藏保存。
[0024]本专利技术中，亮氨酸的重复单元数为5，赖氨酸的重复单元数为10，20，30三种比例。
[0025]本专利技术所述载药纳米粒子的浓度为1mg/mL～3mg/mL，粒径分布在50nm～200nm。
[0026]进一步的，模型药物的体外释放研究采用以下方法：
[0027]取浓缩后的载药纳米粒子溶液装到透析袋内，在离心管中分别加入不同添加物的PBS缓冲液，将透析袋完全浸没在溶液中，密封且避光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.具有氧化还原响应性的聚氨基酸载药纳米粒子，其特征在于：其聚合物的结构共由三部分构成，第一部分为亲水的聚乙二醇链段，第二部分为聚赖氨酸药物负载链段，第三部分为聚亮氨酸疏水链段，其结构通式如下：2.如权利要求1所述的具有氧化还原响应性的聚氨基酸载药纳米粒子的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)三嵌段共聚物的合成[mPEG
‑
P(Glu
‑
OBzl)
‑
b
‑
PLeu]将L
‑
谷氨酸
‑5‑
苄酯溶于干燥的DMF中并转移至茄型瓶，抽真空，氩气置换若干次；将mPEG
‑
NH2溶解在DM中并在惰性氛围下注射到反应体系中，30～35下反应56～72h；L
‑
亮氨酸
‑
N
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羧基环内酸酐溶解在DMF中并缓慢注射到反应体系中，继续搅拌48h后，停止反应；减压蒸馏浓缩溶液，以冰乙醚为不良溶剂，沉降出粉末状固体，其结构通式如下：(2)三嵌段聚合物的合成取步骤(1)的产物加入三氟乙酸搅拌至完全溶解，冰浴条件下向体系中加入氢溴酸/乙酸的混合溶液，滴毕，升至室温继续搅拌，整个过程在密闭条件下进行，上端接尾气处理装置，反应结束后旋转蒸发浓缩溶液，以冰乙醚为不良溶剂沉...

【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：