一种阿霉素玉米淀粉接枝聚合物胶束及其制备方法与流程

本发明属于生物医药技术领域，尤其涉及一种阿霉素玉米淀粉接枝聚合物胶束及其制备方法。

背景技术：

阿霉素(dox)是一种具有强烈细胞独行的药物，因含有脂溶性的蒽环配基，水溶性的柔红糖胺以及酸性酚羟基和碱性氨基，具有极强的抗肿瘤活性。目前已被广泛应用于肝癌，成骨肉瘤等多种癌症治疗中。然而阿霉素主要通过注射途径给药，易导致静脉炎，肝功能损伤，机体炎症，严重时会直接导致病人死亡，其在临床应用上严重的毒副作用限制了其发展。因此，在肿瘤治疗中，提高阿霉素的治疗效率，降低毒副作用是关键。目前，生物医药领域可通过药物载体包埋抗肿瘤药物来解决这一问题，如阿霉素脂质体、囊泡和树状大分子等，虽然治疗效果较单纯的阿霉素有所改善，但仍存在药物突释，药物泄露等问题，且并不是每一个载体都适合作为药物载体。一个理想的药物载体要能够具有良好的生物相容性，生物可降解性，较好的水溶性和稳定性，能够包封多种抗肿瘤药物且于药物之间没有任何相互作用等等，对此聚合物胶束则具有一定的优势。

自组装胶束药物递送系统是近年来生物医药领域研究十分活跃的药物传递系统，由两亲性聚合物在水溶液中自组装成核壳结构。其作为药物载体具有以下优点：1)其亲水外壳作为保护层，保护胶束内核不被破坏，使得胶束可以在体内实现长循环；2)疏水性内壳作为多种疏水性药物分子的容器，能够包埋难溶性和蛋白多肽类药物，具有较高的载药量；3)胶束的结构使得其具有选择渗透效应，对炎症组织和肿瘤部位具有靶向性。

两亲性材料是形成自组装胶束的关键，淀粉(st)是一种天然药物载体材料，具有良好的生物相容性和生物可降解性，在生物医药领域具有广泛的应用价值。淀粉分子结构中丰富的羟基官能团，使得其可以通过疏水改性实现胶束响应形式的多样性，提高载药胶束的生物利用度和体内释药性能。

本发明将两性离子磺酸甜菜碱和去氧胆酸接枝到玉米淀粉(cst)的骨架上，得到两亲性的淀粉接枝物(sb-cst-dca)。研究表明其在水性介质中能够自组装成聚合物胶束，可以将难溶性抗肿瘤药物阿霉素包埋在胶束内核中，增强生物利用度。经检索，目前尚无用磺酸甜菜碱和去氧胆酸接枝玉米淀粉作为药物载体制备阿霉素载药胶束促进抗肿瘤药物递送效率的专利申请或文献报道。

技术实现要素：

本发明的目是提供一种阿霉素淀粉接枝聚合物胶束及其制备方法，在玉米淀粉(cst)上接枝两性离子磺酸甜菜碱(sb)和去氧胆酸(dca)得到的聚合物作为载体，包载疏水性抗肿瘤药物阿霉素，所得阿霉素淀粉接枝聚合物胶束(sb-cst-dca)的粒径小于200nm，载药量为5％～16％，包封率为59％～80％。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种阿霉素玉米淀粉接枝聚合物胶束，由以下方法制备得到：

s1.两性离子淀粉接枝聚合物的合成：用氢氧化钠溶液将玉米淀粉制成碱化淀粉悬浮液，在40～70℃范围内搅拌反应0.5～1.5h；将磺酸甜菜碱溶于水中并加入到碱化淀粉悬浮液中，在40～70℃搅拌反应0.5～8.0h；用冰乙酸将反应体系中和至中性后，甲醇沉析处理，经离心后得到沉淀，冷冻干燥，得到两性离子淀粉接枝聚合物；

s2.玉米淀粉接枝聚合物的合成：将1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)-碳二亚胺盐酸盐、n-羟基琥珀酰亚胺和去氧胆酸溶解在n,n-二甲基甲酰胺中，室温下活化15～30min，得到羧基化的去氧胆酸；将两性离子淀粉接枝聚合物溶解在二甲基亚砜中，超声场辅助下，将羧基活化的去氧胆酸加入到两性离子淀粉接枝聚合物溶液中，在45～70℃范围内搅拌反应6～48h；反应液置透析袋中，先于水和甲醇的混合液中透析，再于超纯水中透析，将透析液冷冻干燥，得到玉米淀粉接枝聚合物；

s3.阿霉素淀粉接枝聚合物胶束的制备：将步骤s2制备得到的玉米淀粉接枝聚合物溶解在水中制备玉米淀粉接枝聚合物胶束；将盐酸阿霉素和三乙胺溶于二甲基亚砜中，室温避光搅拌2～8h；在搅拌条件下将盐酸阿霉素溶液加入到玉米淀粉接枝聚合物胶束中，避光搅拌12～24h；将反应液置于透析袋中，于超纯水中透析，透析液冷冻干燥，得到阿霉素玉米淀粉接枝聚合物胶束。

优选地，所述玉米淀粉与磺酸甜菜碱的摩尔/质量比为1mmol:0.2～1.6g；所述1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)-碳二亚胺盐酸盐、n-羟基琥珀酰亚胺、去氧胆酸的摩尔比为1.2:0.6:0.1～1.0；所述去氧胆酸与两性离子淀粉接枝聚合物的摩尔/质量比为0.1～1.0mmol:200mg；通过控制磺酸甜菜碱和去氧胆酸的用量来调控玉米淀粉接枝聚合物上的磺酸甜菜碱取代度为0.09～0.26，去氧胆酸取代度为0.07～0.25，从而起到调控胶束粒径大小，提高胶束载药量和包封率的作用。

优选地，所述步骤s3中将玉米淀粉接枝聚合物溶解在水中制备的玉米淀粉接枝聚合物胶束的浓度为1～5mg/ml。

优选地，所述盐酸阿霉素与玉米淀粉接枝聚合物的质量比值为10％～30％。

优选地，所述盐酸阿霉素与三乙胺的摩尔比为1:3～5。

与现有技术相比，本发明的具有以下有益结果：

(1)本发明制备的胶束粒径小于200nm，载药量可达5％～16％，包封率为59％～80％。

(2)本发明采用的原材料磺酸甜菜碱是一种天然的抗蛋白吸附材料，玉米淀粉和去氧胆酸具有安全无毒副作用、生物相容性好和生物可降解等特点。

(3)本发明的制备方法操作简单，工艺稳定，绿色环保，制造成本低廉。

附图说明

图1为红外光谱图，其中，cst,sb-cst-dca及cb-cst分别代表玉米淀粉，玉米淀粉接枝聚合物和两性离子淀粉接枝聚合物的红外光谱图；

图2为玉米淀粉接枝聚合物在水溶液中形成胶束的透射电子显微镜(tem)观察图。

具体实施方式

实施例1：玉米淀粉接枝聚合物的合成

s1.两性离子淀粉接枝聚合物的合成：将1mmol玉米淀粉溶解在3ml超纯水中，另取3ml、40wt％的氢氧化钠溶液滴加到其中，于40℃下搅拌反应0.5h，得到碱化淀粉悬浮液；将0.2g磺酸甜菜碱溶于20ml水中，并加入到上述碱化淀粉悬浮液中，于40℃搅拌反应0.5h；用冰乙酸将反应体系中和至中性后，甲醇沉析处理，经离心后得到沉淀，冷冻干燥后，得到两性离子淀粉接枝聚合物；

s2.玉米淀粉接枝聚合物的合成：将1.2mmol1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)-碳二亚胺盐酸盐、0.6mmoln-羟基琥珀酰亚胺和0.1mmol去氧胆酸溶解在5mln,n-二甲基甲酰胺中，室温下活化15min，得到羧基活化的去氧胆酸；将200mg的两性离子淀粉接枝聚合物溶解在20ml二甲基亚砜中，超声场辅助下，将羧基活化的去氧胆酸逐滴加入到两性离子淀粉接枝聚合物溶液中，45℃搅拌反应6h；反应液置透析袋中，在水和甲醇的混合液(水与甲醇体积比为1:1)中透析3天，再于超纯水中透析2天，透析液冷冻干燥，得玉米淀粉接枝聚合物。

本实施例制备的玉米淀粉接枝聚合物的磺酸甜菜碱的取代度为0.09，去氧胆酸的取代度为0.07。

实施例2：玉米淀粉接枝聚合物的合成

s1.两性离子淀粉接枝聚合物的合成：将1mmol玉米淀粉溶解在3ml超纯水中，另取3ml、40wt％的氢氧化钠溶液滴加到其中，于50℃下搅拌反应1h，得到碱化淀粉悬浮液；将0.4g磺酸甜菜碱溶于3ml水中，并加入到上述碱化淀粉悬浮液中，于60℃搅拌反应5h；用冰乙酸将反应体系中和至中性后，甲醇沉析处理，经离心后得到沉淀，冷冻干燥，得到两性离子淀粉接枝聚合物；

s2.玉米淀粉接枝聚合物的合成：将1.2mmol1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)-碳二亚胺盐酸盐、0.6mmoln-羟基琥珀酰亚胺和0.3mmol去氧胆酸溶解在5mln,n-二甲基甲酰胺中，室温下活化20min，得到羧基活化的去氧胆酸；将200mg的两性离子淀粉接枝聚合物溶解在20ml二甲基亚砜中，超声场辅助下，将羧基活化的去氧胆酸逐滴加入到两性离子淀粉接枝聚合物溶液中，50℃搅拌反应24h；反应液置透析袋中，水和甲醇的混合液(水与甲醇体积比为1:1)中透析3天，再于超纯水中透析2天，透析液冷冻干燥，得玉米淀粉接枝聚合物。

本实施例制备的玉米淀粉接枝聚合物的磺酸甜菜碱的取代度为0.15，去氧胆酸的取代度为0.13。

实施例3：玉米淀粉接枝聚合物的合成

s1.两性离子淀粉接枝聚合物的合成：将1mmol玉米淀粉溶解在3ml超纯水中，另取3ml、40wt％的氢氧化钠溶液滴加到其中，于70℃下搅拌反应1.5h，得到碱化淀粉悬浮液；将1.6g磺酸甜菜碱溶于3ml水中，并加入到上述碱化淀粉悬浮液中，于70℃搅拌反应8h；用冰乙酸将反应体系中和至中性后，甲醇沉析处理，经离心后得到沉淀，冷冻干燥，得到两性离子淀粉接枝聚合物；

s2.玉米淀粉接枝聚合物的合成：将1.2mmol1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)-碳二亚胺盐酸盐、0.6mmoln-羟基琥珀酰亚胺和1mmol去氧胆酸溶解在5mln,n-二甲基甲酰胺中，室温下活化30min，得到羧基活化的去氧胆酸；将200mg的两性离子淀粉接枝聚合物溶解在20ml二甲基亚砜中，超声场辅助下，将羧基活化的去氧胆酸逐滴加入到两性离子淀粉接枝聚合物溶液中，70℃搅拌反应48h；反应液置透析袋中，水和甲醇的混合液(水与甲醇体积比为1:1)中透析3天，再于超纯水中透析2天，透析液冷冻干燥，得玉米淀粉接枝聚合物。

本实施例制备的玉米淀粉接枝聚合物的磺酸甜菜碱的取代度为0.26，去氧胆酸的取代度为0.25。

实施例1、2、3制备的玉米淀粉接枝聚合物的结构表征

在碳二亚胺催化剂的作用下，去氧胆酸上的羧基可作为活化基团，用于化学接枝反应，接枝到玉米淀粉的主链上，得到两亲性玉米淀粉接枝聚合物。此外，考虑到磺酸甜菜碱是一种天然的抗蛋白吸附材料，将其接枝到玉米淀粉主链上，可以显著改善玉米淀粉的亲水性，增加胶束在体内的循环时间，从而起到高效治疗癌症的目的。采用傅里叶变换红外光谱对实施例1得到的玉米淀粉接枝聚合物进行结构分析。

结果如图1所示，cst,sb-cst-dca及cb-cst分别代表玉米淀粉，玉米淀粉接枝聚合物和两性离子淀粉接枝聚合物的红外光谱图，sb-cst中1473cm^-1和1205cm^-1处出现了两个新的特征峰，归因于两性离子基团中n-c和s＝o键的不对称伸缩振动；在sb-cst-dca的图谱中1739处c＝o的拉伸振动，表明在去氧胆酸的羧基和玉米淀粉的羟基之间形成了新的酯键。所有这些证据都支持sb-cst-dca的成功合成。实施例2和3的结构表征结果与实施例1相类似。

实施例1、2、3制备的玉米淀粉接枝聚合物的胶束结构表征

将10mg实施例1得到的玉米淀粉接枝聚合物溶解在10ml、ph＝7.4的磷酸盐缓冲液中，超声探针处理，得到浓度为1mg/ml的胶束溶液；采用透射电子显微镜测试胶束形貌，测试条件为：加压电压200kv。

图2为本实施例1所制备的玉米淀粉接枝聚合物胶束的的透射电镜图，由图2可见，所制备的胶束呈现规则的球形结构，且大小均一，形貌结构良好。实施例2和3的结构表征结果与实施例1相类似。

实施例4：阿霉素玉米淀粉接枝聚合物胶束的制备(按照理论载药量为30％的投料比)

称取100mg实施例1合成的玉米淀粉接枝聚合物，加100ml超纯水溶解，得到浓度为1mg/ml的玉米淀粉接枝聚合物胶束；另取30mg盐酸阿霉素与三乙胺按照摩尔比为1:3溶于二甲基亚砜中，室温下避光搅拌2h；将盐酸阿霉素溶液加入到玉米淀粉接枝聚合物胶束中，避光搅拌12h；反应液置于透析袋中，于超纯水中透析24h，透析液冷冻干燥，得阿霉素玉米淀粉接枝聚合物胶束。

本实施例所获得的胶束粒径小于200nm，载药量为16％，包封率为80％。

实施例5：阿霉素玉米淀粉接枝聚合物胶束的制备(按照理论载药量为20％的投料比)

称取50mg实施例1合成的玉米淀粉接枝聚合物，加25ml超纯水溶解，得到浓度为2mg/ml的玉米淀粉接枝聚合物胶束；另取10mg盐酸阿霉素与三乙胺按照摩尔比为1:4溶于二甲基亚砜中，室温下避光搅拌4h；将盐酸阿霉素溶液加入到玉米淀粉接枝聚合物胶束中，避光搅拌18h；反应液置于透析袋中，于超纯水中透析24h，透析液冷冻干燥，得阿霉素玉米淀粉接枝聚合物胶束。

本实施例所获得的胶束粒径小于200nm，载药量为9％，包封率为61％。

实施例6：阿霉素玉米淀粉接枝聚合物胶束的制备(按照理论载药量为10％的投料比)

称取50mg实施例1合成的玉米淀粉接枝聚合物，加10ml超纯水溶解，得到浓度为5mg/ml的玉米淀粉接枝聚合物胶束；另取5mg盐酸阿霉素与三乙胺按照摩尔比为1:5溶于二甲基亚砜中，室温下避光搅拌8h；将盐酸阿霉素溶液加入到玉米淀粉接枝聚合物胶束中，避光搅拌24h；反应液置于透析袋中，于超纯水中透析24h，透析液冷冻干燥，得阿霉素玉米淀粉接枝聚合物胶束。

本实施例所获得的胶束粒径小于200nm，载药量为5％，包封率为59％。