一种表面修饰聚乙二醇衍生物的氟尿苷-层状双金属氢氧化物纳米杂化物及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种表面修饰有聚乙二醇单甲醚癸二酸酯盐的氟尿苷-层状双金属氢氧化物纳米杂化物（简记为FL-LDH-MPS）及其制备方法。其目的在于提供一种方法：以氟尿苷（FL）插层LDH（FL-LDH）纳米杂化物为模型体系，以具伪装隐形作用的聚乙二醇（PEG）衍生物聚乙二醇单甲醚癸二酸酯盐（MPS）为修饰剂，制备出MPS修饰的FL-LDH纳米杂化物，用于改善氟尿苷-层状双金属氢氧化物分散稳定性和伪装隐形性，提高氟尿苷的靶向输送及控释效果，以提高药效，降低药物毒副作用等。
【专利说明】—种表面修饰聚乙二醇衍生物的氟尿苷-层状双金属氢氧化物纳米杂化物及其制备【技术领域】
[0001]本发明属于材料和医药制剂【技术领域】，涉及一种表面修饰聚乙二醇衍生物的氟尿苷-层状双金属氢氧化物纳米杂化物(FL-LDH-MPS)及其制备方法。
【背景技术】
[0002]随着科学的发展和科技的进步，人们对疾病的治疗效果和治疗手段的要求日益提高。如何提高疗效、简化用药方式、降低药物的毒副作用是科技工作者的研究重点。尤其是对毒性很大的抗癌药物来说，研究和开发新型高效药物靶向-控释体系是药剂学界的重要课题之一。
[0003]层状双金属氢氧化物(Layered Double Hydroxides, LDH),又称类水滑石(Hydrotalcite-1ike compounds, HTlc),是由两种或两种以上金属元素组成的具有水滑石层状晶体结构的氢氧化物。LDH具有独特的结构特点:其一具有层状晶体结构，层片带结构正电荷；其二是层间存 在可交换的阴离子。特殊的结构赋予其特殊的性能，研究证明，LDH的层间可作为微型贮存器，将药物分子插入其间形成药物-LDH纳米杂化物，因药物分子与层板间的相互作用以及空间位阻效应，可实现药物的有效控释。作为药物的传输载体，LDH具有安全、稳定、生物可降解性和生物相容性好等特点，但研究发现药物插层后极易发生团聚，分散稳定性差，另外其本身还缺乏伪装隐形能力和靶向能力，限制了其临床应用。因此，对药物-LDH纳米杂化物进行表面修饰，以改善其分散稳定性，赋予其伪装隐形能力和靶向能力，是基于LDH的药物输送-控释体系的重要研究内容之一，目前还未见报道。
[0004]聚乙二醇(PEG)为水溶性高分子聚合物，因具有良好的生物相容性而被美国食品药物管理局(FDA)批准可作为体内注射药用聚合物。已有报道，将PEG衍生物修饰到药物分子或纳米材料表面可增强其伪装隐形性和分散稳定性；在J.control,release.2001，74(2):159-171 中，Greenwald R B.将双功能 PEG 衍生物通过一端偶联药物分子，一端偶联祀向分子，提高了药物的缓释效果和祀向性；在Colloids Surf.A, 2011，384(1-3):585-591中，Li D.X.等分别将聚乙二醇单甲醚硫酸酯盐和聚乙二醇单甲醚癸二酸酯盐(MPS)修饰到Mg-Al LDH表面，发现LDH的分散性和稳定性都得到了明显改
盡
[0005]氟尿苷化学名为2'-脱氧-5-氟尿苷(2' -Deoxy-5-Floxuridine,记为Floxuridine)，是氟尿嘧啶的脱氧核苷衍生物，易溶于酸、碱等溶液。对肝癌、胃肠道癌、乳腺癌和肺癌等有明显疗效，尤其对无法手术的原发性肝癌疗效显著；但是其副作用同样明显，主要表现为神经和心肌毒性，临床常见为腹泻、恶心等。目前国内外研究学者皆希望通过制剂学手段，增加药物缓释-控释效果，增强药物靶向性，降低药物毒性。
【发明内容】
[0006]本发明针对现有技术的不足，以氟尿苷(FL)插层LDH (FL-LDH)纳米杂化物为模型体系，以具伪装隐形作用的聚乙二醇(PEG)衍生物聚乙二醇单甲醚癸二酸酯盐(MPS)为修饰剂，制备出MPS修饰的FL-LDH纳米杂化物，用于改善氟尿苷-层状双金属氢氧化物分散稳定性和伪装隐形性，提高氟尿苷的靶向输送及控释效果，以提高药效，降低药物毒副作用等。
[0007]本发明的内容为:以LDH为主体，以氟尿苷为插层客体，通过共沉淀方法将氟尿苷组装到LDH层间，制备一种氟尿苷-层状双金属氢氧化物纳米杂化物(简记为FL-LDH);合成具伪装隐形作用的聚乙二醇(PEG)衍生物聚乙二醇单甲醚癸二酸酯盐(MPS)，并将其修饰到FL-LDH表面得到FL-LDH-MPS纳米杂化物。此材料可用于氟尿苷的缓释，伪装隐形，靶向输送，有效降低其毒副作用。本发明可以通过调整FL-LDH-MPS纳米杂化物的合成条件，实现对FL-LDH-MPS纳米杂化物结构、组成及释放速率的控制。
[0008]本发明的具体技术方案为:一种表面修饰有聚乙二醇单甲醚癸二酸酯盐的氟尿苷-层状双金属氢氧化物纳米杂化物(FL-LDH-MPS)，具有水滑石层状晶体结构，层片含有二价金属离子(Mn)和三价金属离子(M111)，层间含有阴离子及氟尿苷分子，其中:Mn为Mg2+、Mn2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+ 中的一种，M111为 Al3+、Cr3+、Mn3+、Fe3+、Co3+、Ni3+ 中的一种，层间阴离子为0H_、CO32' SO42' Cl—、NO3-中的一种；所述修饰剂MPS的分子量为2000或5000。
[0009]所述的杂化物中氟尿苷质量百分含量为7%~30% ；MPS在FL-LDH纳米杂化物上的修饰量的质量百分含量为12%~35%。
[0010]所述的表面修饰有聚乙二醇衍生物的氟尿苷-层状双金属氢氧化物纳米杂化物(FL-LDH-MPS)的制备，包括下列步骤:
[0011]a = FL-LDH纳米 杂化物的制备
[0012]配制浓度为0.2~1.0mol/L可溶性二价金属离子(Mn)和三价金属离子(Mm)的混合盐溶液，两者的摩尔比 M 11/Mm=I ~3:1 ;其中 Mn为 Mg2+、Mn2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+中的一种；Mm为Al3+、Cr3+、Fe3+中的一种；可溶性盐的阴离子为SO/'Cl'NOf中的一种；称取氟尿苷并溶解于50mL浓度为6%的氨水溶液中，配制成浓度为0.1~0.3mol/L的氟尿苷溶液；在搅拌下，把氟尿苷碱溶液滴加到混合盐溶液中，调节体系的PH值至8~10 ；25~50°C下反应2~6h ;经离心、洗涤处理后于60~80°C下胶溶12~36h，得FL-LDH纳米杂化物产品。
[0013]b:聚乙二醇单甲醚癸二酸酯盐(MPS)的合成
[0014]将0.0005~0.002mol的分子量为2000或5000的聚乙二醇单甲醚和0.01~0.1mol癸二酸加入到30~60mL甲苯溶液中，加入0.1~0.2g对甲苯磺酸作为催化剂，100~120°C下搅拌冷凝回流2~6h ;调节体系的pH值6~9 ;减压蒸馏除去溶剂，抽滤，将滤液旋转蒸发并柱层析纯化得聚乙二醇单甲醚癸二酸酯盐(MPS)。
[0015]C: MPS对FL-LDH的表面修饰
[0016]将步骤b所制得的MPS溶液加入到等量体积的步骤a所制备的FL-LDH纳米杂化物分散体系中，二者的质量浓度比为I~3:1 ;20~60°C下搅拌反应6~24h，透析袋透析除去未反应MPS，50~80°C真空干燥，得MPS修饰的FL-LDH (记为FL-LDH-MPS)纳米杂化物产物。
[0017]上述步骤a所述混合盐溶液优选为MgCl2 ? 6H20和AlCl3 ? 9H20,浓度优选为0.5mol/L，二价金属与三价金属的摩尔比Mn/Mm优选2:1 ;氟尿苷溶液浓度优选为0.2mol/L, pH值为9.5 ;反应温度优选为30°C，时间为3h ;胶溶温度优选为60°C，时间为24h。
[0018] 上述步骤b中优选分子量为5000聚乙二醇单甲醚0.0Olmol和0.012mol癸二酸加入到含有40mL甲苯的烧瓶中，对甲苯磺酸的质量优选为0.12g,反应温度优选为110°C，回流时间为4h，pH值优选为7。
[0019]上述步骤c所述MPS溶液与FL-LDH纳米杂化物分散体系的质量浓度比优选为2:1，反应温度优选为25°C，时间为12h ;真空干燥温度优选为60°C。
[0020]将本发明所述制备方法得到的FL-LDH-MPS纳米杂化物进行XRD、TEM和FTIR表征，结果显示MPS已修饰到FL-LDH的表面，FL插入到LDH层间，FL-LDH的分散稳定性得到明显提高，FL-LDH-MPS对氟尿苷药物具有良好的缓释效果。
[0021 ] FL-LDH-MPS纳米杂化物的药物释放实验:称取0.020g FL-LDH-MPS纳米杂化物样品，加入到500mL磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲溶液(pH=7.2或4.8)中，于37 ± 0.5°C下恒温搅拌，每隔一段时间从体系中取出4mL悬浮液，立即用0.45 μ m滤膜过滤，采用紫外-可见分光光度计测定滤液在波长269nm处的吸光度，根据氟尿苷标准工作曲线得出释放量，进而计算出药物的释放百分率。
[0022]本发明的有益效果是:
[0023]1、所制备的FL-LDH-MPS纳米杂化物具有很好的分散性及稳定性，对氟尿苷具有良好的缓释效果；
[0024]2、由于PEG的生物兼容性和体内循环的“隐形”功能，所制备FL-LDH-MPS纳米杂化物具有较好的伪装隐形性。
[0025]3、所采用的制备方法工艺简单，反应温和；
[0026]4、通过FL-LDH-MPS纳米杂化物的合成条件，如改变药物的浓度、合成温度、修饰剂浓度等因素，可实现对FL-LDH-MPS纳米杂化物结构、组成和释放速率的控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1为实施例1所制备FL-LDH-MPS样品的XRD图，另有LDH和FL-LDH的XRD谱图作为对比，其中:曲线a为LDH，曲线b为FL-LDH，曲线c为FL-LDH-MPS ；
[0028]图2为实施例1所制备FL-LDH-MPS样品的FT-1R谱图，另有LDH和FL-LDH的FT-1R谱图作为对比，其中:曲线a为LDH，曲线b为FL-LDH，曲线c为FL-LDH-MPS ；
[0029]图3实施例1所制备FL-LDH和FL-LDH-MPS样品的TEM图，其中:照片a为FL-LDH，照片 b 为 FL-LDH-MPS ；
[0030]图4实施例1所制备FL-LDH和FL-LDH-MPS样品在pH=4.8的缓冲溶液中的释放动力学曲线，作为对比，也绘入了氟尿苷原料药、LDH和MPS的物理混合物的释放动力学曲线，其中:曲线a为氟尿苷原料药、LDH和MPS的物理混合物，曲线b为FL-LDH，曲线c为FL-LDH-MPS ；
[0031 ] 图5实施例1所制备FL-LDH和FL-LDH-MPS样品在pH=7.2的缓冲溶液中的释放动力学曲线，作为对比，也绘入了氟尿苷原料药、LDH和MPS的物理混合物的释放动力学曲线，其中:曲线a为氟尿苷原料药、LDH和MPS的物理混合物，曲线b为FL-LDH，曲线c为FL-LDH-MPS ；【具体实施方式】
[0032]在此所述的实施例只是一些优选实施方法，用来进一步描述和说明本发明，无意限制本发明到下述确定细节。
[0033]实施例1:
[0034]a:FL-LDH纳米杂化物的制备
[0035]称取4.06g(0.02mol)MgCl2 ? 6H20 和 2.41g(0.01moDAlCl3 ? 9H20 于 60mL 超纯水中，配成混合盐溶液；称取2.46g (0.01mol)的氟尿苷溶解于50mL浓度为6%的氨水溶液中；在搅拌下，把氟尿苷碱溶液滴加到混合盐溶液中，调节体系的PH值至9.5 ;30°C下反应2h，经离心、洗涤处理后于60°C下胶溶24h，得FL-LDH纳米杂化物产品。
[0036]b:聚乙二醇单甲醚癸二酸酯盐(MPS)的合成
[0037]将0.0Olmol分子量为5000的聚乙二醇单甲醚和0.012mol癸二酸加入到含有40mL甲苯的100ml三口烧瓶中，加入0.12g对甲苯磺酸作为催化剂，110°C下搅拌冷凝回流4h ;搅拌反应，控制体系pH值=7 ;减压蒸馏除去溶剂，抽滤，将滤液旋转蒸发并柱层析纯化得目标产物。
[0038]c: MPS对FL-LDH的表面修饰
[0039]将IOml浓度为IOg ? L—1的MPS溶液加入到IOml浓度为5g ? L—1的FL-LDH纳米杂化物分散体系中，25°C下搅拌反应12h，透析袋透析除去未反应MPS，60°C真空干燥，得MPS修饰FL-LDH (记为FL-LD H-MPS)纳米杂化物产物。
[0040]由XRD谱图(图1中曲线c)可知，该FL-LDH-MPS纳米杂化物具有层状双金属氢氧化物的晶型结构，且由层间距(Clcici3)可知，氟尿苷已插入层间；由FT-1R谱图(图2中曲线c)可知，FL-LDH表面修饰上了 MPS分子；采用紫外分光光度法对样品进行分析，确定氟尿苷的含量为19.7% ;由元素分析知修饰剂含量为14.6% ；TEM图(图3)显示，相比FL-LDH，FL-LDH-MPS样品呈现出良好的分散性；药物释放实验结果见图4和图5，FL-LDH-MPS纳米杂化物的药物释放速率明显低于FL-LDH纳米杂化物以及氟尿苷原料药、LDH和MPS的物理混合物，FL-LDH-MPS纳米杂化物具有良好的药物控释效果。
[0041]实施例2:
[0042]a:FL-LDH纳米杂化物的制备
[0043]称取0.01Omol 的 Zn (NO3)2 ? 6H20 和 0.01Omol AlCl3 ? 6H20 溶于 35ml 超纯水中，配成混合盐溶液；称取2.46g(0.01mol)的氟尿苷溶解于IOOmL浓度为6%的氨水溶液中；在搅拌下，把氟尿苷碱溶液滴加到混合盐溶液中，调节体系的PH值至8 ;25°C下反应3h，经离心、洗涤处理后于70°C下胶溶12h，得FL-LDH纳米杂化物产品。
[0044]b:聚乙二醇单甲醚癸二酸酯盐(MPS)的合成
[0045]将0.0005mol分子量为2000的聚乙二醇单甲醚和0.01mol癸二酸加入到含有30mL甲苯的100ml三口烧瓶中，加入0.1Og对甲苯磺酸作为催化剂，100°C下搅拌冷凝回流2h ;搅拌反应，控制体系pH值=6 ;减压蒸馏除去溶剂，抽滤，将滤液旋转蒸发并柱层析纯化得目标产物。
[0046]c: MPS对FL-LDH的表面修饰
[0047]将IOml浓度为15g ? L—1的MPS溶液加入到IOml浓度为5g ? L—1的FL-LDH纳米杂化物分散体系中，60°C下搅拌反应24h，透析袋透析除去未反应MPS，50°C真空干燥，得MPS修饰FL-LDH (记为FL-LDH-MPS)纳米杂化物产物。
[0048]采用紫外分光光度法对样品进行分析，确定氟尿苷的含量为7.23% ;由元素分析知修饰剂含量为34.76%。
[0049]实施例3:
[0050]a:FL-LDH纳米杂化物的制备
[0051]称取0.03mol 的 CuSO4.5H20 和 0.01mol Fe2 (S04) 3.9H20 溶于 40ml 超纯水中，配成混合盐溶液；称取2.46g(0.01mol)的氟尿苷溶解于35mL浓度为6%的氨水溶液中；在搅拌下，把氟尿苷碱溶液滴加到混合盐溶液中，调节体系的PH值至10 ;50°C下反应6h，经离心、洗涤处理后于80°C下胶溶36h，得FL-LDH纳米杂化物产品。
[0052]b:聚乙二醇单甲醚癸二酸酯盐(MPS)的合成
[0053]将0.002mol分子量为5000的聚乙二醇单甲醚和0.1mol癸二酸加入到含有60mL甲苯的100ml三口烧瓶中，加入0.20g对甲苯磺酸作为催化剂，120°C下搅拌冷凝回流6h ；搅拌反应，控制体系PH值=9 ;减压蒸馏除去溶剂，抽滤，将滤液旋转蒸发并柱层析纯化得目标产物。
[0054]c: MPS对FL-LDH的表面修饰
[0055]将IOml浓度为5g.L-1的MPS溶液加入到IOml浓度为5g.L1的FL-LDH纳米杂化物分散体系中，20°C下搅拌反应6h，透析袋透析除去未反应MPS，80°C真空干燥，得MPS修饰FL-LDH (记为FL-LDH-MPS)纳米杂化物产物。
[0056]采用紫外分光光度法对样品进行分析，确定氟尿苷的含量为29.86% ;由元素分析知修饰剂含量为1235%。
[0057]实施例4:
[0058]a:FL-LDH纳米杂化物的制备
[0059]称取将0.020mol 的 ZnCl2 和 0.01Omol CrCl3.6H20 溶于 150ml 超纯水中，配成混合盐溶液；称取2.46g(0.01mol)的氟尿苷溶解于45mL浓度为6%的氨水溶液中；在搅拌下，把氟尿苷碱溶液滴加到混合盐溶液中，调节体系的PH值至9 ;40°C下反应4h，经离心、洗涤处理后于60°C下胶溶18h，得FL-LDH纳米杂化物产品。
[0060]b:聚乙二醇单甲醚癸二酸酯盐(MPS)的合成
[0061]将0.0015mol分子量为2000的聚乙二醇单甲醚和0.05mol癸二酸加入到含有50mL甲苯的100ml三口烧瓶中，加入0.15g对甲苯磺酸作为催化剂，120°C下搅拌冷凝回流4h ;搅拌反应，控制体系pH值=7 ;减压蒸馏除去溶剂，抽滤，将滤液旋转蒸发并柱层析纯化得目标产物。
[0062]c: MPS对FL-LDH的表面修饰
[0063]将IOml浓度为5g.L-1的MPS溶液加入到IOml浓度为5g.L-1的FL-LDH纳米杂化物分散体系中，45°C下搅拌反应24h，透析袋透析除去未反应MPS，70°C真空干燥，得MPS修饰FL-LDH (记为FL-LDH-MPS)纳米杂化物产物。
[0064]采用紫外分光光度法对样品进行分析，确定氟尿苷的含量为14.26% ;由元素分析知修饰剂含量为28.88%。
【权利要求】
1.一种表面修饰有聚乙二醇单甲醚癸二酸酯盐的氟尿苷-层状双金属氢氧化物纳米杂化物(FL-LDH-MPS)，具有水滑石层状晶体结构，层片含有二价金属离子(Mn)和三价金属离子(Mm)，层片表面修饰有聚乙二醇单甲醚癸二酸酯盐，层间含有阴离子及氟尿苷分子，其中:M 11 为 Mg2+、Mn2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+ 中的一种，Mm为 Al3+、Cr3+、Mn3+、Fe3+、Co3+、Ni3+中的一种，层间阴离子为OH'CO广、SO42'Cl'NOf中的一种或两种。
2.根据权利要求1所述的表面修饰有聚乙二醇单甲醚癸二酸酯盐的氟尿苷-层状双金属氢氧化物纳米杂化物(FL-LDH-MPS)，其特征在于:所述的杂化物中氟尿苷质量百分含量为7%~30% ；MPS在FL-LDH纳米杂化物上的修饰量的质量百分含量为12%~35%。
3.—种如权利要求1所述的FL-LDH-MPS纳米杂化物的制备方法，其特征是，包括下列步骤: a:氟尿苷-层状双金属氢氧化物纳米杂化物(FL-LDH)的制备 配制浓度为0.2~1.0mol/L可溶性二价金属离子(Mn)和三价金属离子(Mm)的混合盐溶液，两者的摩尔比 Mn /Mm=I ~ 3:1 ;其中 M11为 Mg2+、Mn2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+ 中的一种；Mm为Al3+、Cr3+、Fe3+中的一种；可溶性盐的阴离子为SO/'Cl'NOf中的一种；称取氟尿苷并溶解于50mL浓度为6%的氨水溶液中，配制成浓度为0.1~0.3mol/L的氟尿苷溶液；搅拌下，把含有氟尿苷的碱溶液滴加到混合盐溶液中，调节体系的PH值至8~10 ;25~50°C下反应2~6h ;经离心、洗涤处理后于60~80°C下胶溶12~36h，得FL-LDH纳米杂化物产品。 b:聚乙二醇单甲醚癸二酸酯盐(MPS)的合成 将0.0005~0.002mol的分子量为2000或5000的聚乙二醇单甲醚和0.01~0.1mol癸二酸加入到30~60mL甲苯溶液中，加入0.1~0.2g对甲苯磺酸作为催化剂，100~120°C下搅拌冷凝回流2~6h ;调节体系`的pH值6~9 ;减压蒸懼除去溶剂,抽滤,将滤液旋转蒸发并柱层析纯化得聚乙二醇单甲醚癸二酸酯盐(MPS)。 c:MPS对FL-LDH的表面修饰 将步骤b所制得的MPS溶液加入到等量体积的步骤a所制备的FL-LDH纳米杂化物分散体系中，二者的质量浓度比为I~3:1 ;20~60°C下搅拌反应6~24h，透析袋透析除去未反应MPS，50~80°C真空干燥，得MPS修饰的FL-LDH纳米杂化物(记为FL-LDH-MPS)产物。
4.根据权利要求3所述的FL-LDH-MPS纳米杂化物的制备方法，其特征在于:步骤a所述混合盐溶液优选为MgCl2 *6H20和AlCl3 *9H20，浓度优选为0.5mol/L，二价金属离子和三价金属离子摩尔比Mn/M111优选为2:1 ;氟尿苷溶液浓度优选为0.2mol/L，pH值为9.5 ;反应温度优选为30°C，时间为3h ;胶溶温度优选为60°C时间为24h。
5.根据权利要求3所述的FL-LDH-MPS纳米杂化物的制备方法，其特征在于:步骤b优选将分子量为5000的聚乙二醇单甲醚0.0Olmol和0.012mol癸二酸加入到含有40mL甲苯的烧瓶中，对甲苯磺酸的质量优选为0.12g,反应温度优选为110°C，回流时间为4h，pH值优选为7。
6.根据权利要求3所述的FL-LDH-MPS纳米杂化物的制备方法，其特征在于:步骤c所述MPS溶液与FL-LDH纳米杂化物分散体系的质量浓度比优选为2:1，反应温度优选为25°C，时间为12h ;真空干燥温度优选为60°C。
【文档编号】A61K47/48GK103520736SQ201310434871
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年9月18日 优先权日:2013年9月18日
【发明者】徐洁, 侯万国, 李东祥 申请人:青岛科技大学