光敏剂与壳聚糖的缀合物及其用图
【专利说明】光敏剂与壳聚糖的缀合物及其用途
[0001] 本发明涉及一种新型壳聚糖基缀合物，例如纳米载体，其包含缀合于光敏化剂的 生物相容性高分子壳聚糖的衍生物，以及其在光化学内化（PCI)和光动力疗法（PDT)中的 用途。本发明也涉及本发明的该新型缀合物在疾病、特别是癌症的治疗和预防中和用于疫 苗接种目的的用途。
[0002] 纳米材料具有特殊的物理化学性质，其包括与相同组成的大块材料相比下的小尺 寸和大表面积_质量比，以及高活性。这些独特性质能够改善和克服见于传统药物中的一 些限制。纳米材料的应用为改变如溶解度、扩散率、血液循环半衰期、药物释放特性和免疫 原性等性质提供了机会。在最近二十年中，已经开发了许多治疗和诊断用纳米颗粒基试剂 以用于疾病的治疗。
[0003] 纳米材料的使用可以提供更有效且更方便的施用途径、更低的毒性、更小的副作 用、更高的生物利用率，和产品在系统中更长的生命周期。作为药物递送系统，纳米颗粒或 纳米载体能够提供靶向递送和控释。此外，它们可以用于诊断目的。例如，它们可以实现已 确立的传统方法无法检测的癌前细胞、病毒片段和疾病标记物的检测。
[0004] 当前，天然和合成高分子和脂质体是文献中遇到的主要纳米颗粒平台（Peer等， 2007, Natl.，2(12)，p751-760)。其他受欢迎的平台包括树枝状高分子（dendrimers)、油纳 米乳剂、中孔二氧化娃纳米颗粒和氧化铁纳米颗粒。
[0005] 可以是纳米载体的本发明的新型缀合物包含生物相容性高分子壳聚糖（其衍生 自甲壳素）的衍生物。甲壳素（聚-4)-N_乙酰基-D-葡糖胺））是天然多糖，并 且是昆虫和甲壳类动物的支撑材料。甲壳素是继纤维素之后地球上第二天然丰富的多糖。 其通常来自如蟹和虾的细胞等来源。结构上，甲壳素类似于纤维素，但在高分子骨架的C2 位上具有乙酰氨基，而不是羟基。
[0006] 壳聚糖是甲壳素最重要的衍生物，通常通过碱法除去乙酰基而生产。虽然大多数 天然高分子是天然中性或酸性的，但壳聚糖是高度碱性的多糖。C2位的氮原子为通过合 成策略使高分子改性以将分子向某些所期望的性质（例如，较高的溶解度和改进的生物性 质）定制提供了机会。
[0007] 壳聚糖高分子由具有不同脱乙酰度（DD)的P-(1 - 4)连接的D-葡糖胺单元 构成，其中保留的乙酰基以嵌段或无规的方式分布在线性高分子链中。壳聚糖由于酸性 条件下氨基的正电荷而溶于如乙酸等稀酸。虽然DD可以变化非常大，但其几乎从来不是 100%。甲壳素相对于壳聚糖关于DD的独特命名尚未得到限定，但壳聚糖的DD可以在40% 至100%之间变化。分子量可以高达2000kDa，但低于50kDa的那些有时被认为是壳寡糖 (oligochitosan) 〇
[0008] 在过去几十年中，对于甲壳素和壳聚糖就其在药物中的潜在应用方面已经进行了 关注。已经设计并合成了各种壳聚糖衍生物，以增强其溶解性和进一步提高其物理、化学和 生物性质。
[0009] 除壳聚糖衍生物外，本发明的缀合物也包含光敏化剂，其缀合于壳聚糖。该缀合物 由此在涉及光敏化（photosensitisation)的方法中具有特别用途。
[0010] 光敏化是传递所吸收光的能量的过程。吸收之后，能量被传递至（选定的）反应 物。光敏剂是能够将光能转化成II型化学反应的化合物。这些过程中的高反应性最终产 物产生细胞和血管毒性。
[0011] 光敏剂可以通过许多机制直接或间接地发挥其作用。因此，例如，某些光敏剂在通 过光活化时直接变为有毒，而另一些光敏剂起到产生毒性物种的作用，所述毒性物种例如 为氧化剂，如单线态氧或其他氧衍生的自由基，它们对于如脂质、蛋白和核酸等细胞物质和 生物分子破坏性极强。
[0012] 存在许多已知光敏化剂，包括卟啉、酞菁、红紫素、二氢卟吩、苯并卟啉、亲溶酶体 (Iysomotropic)弱碱、萘酞菁、阳离子染料和四环素或它们的衍生物（Berg等，（1997)，J. Photochemistry and Photobiology, 65, 403-409)。其他光敏化剂包括特沙弗林、脱缓叶 绿酸（pheophorbides)、类卟吩（porphycenes)、菌绿素（bacteriochlorins)、酮绿素类 (ketochlorins)、血卟啉（hematoporphyrin)衍生物和5-氨基乙酰丙酸诱导的内源性光敏 剂。如以下讨论的，在本发明的壳聚糖基分子中，采用的是卟啉和二氢卟吩，特别是四苯基 卟啉（TPP)和四苯基二氢卟吩（TPC)。
[0013] 卟啉是最广泛研究的光敏化剂。其分子结构包括通过次甲基桥连接在一起的四个 吡咯环。它们是经常能够形成金属络合物的天然化合物。例如，在氧转运蛋白血红素中，铁 原子被引入血红素B的卟啉核中。
[0014] 二氢卟吩是杂环芳香环，其核心处由通过四个次甲基键偶联的三个吡咯和一个吡 咯啉构成。因此，不像卟啉，二氢卟吩在很大程度上是芳香性的，但不是在整个环呈现出芳 香性。
[0015] 光敏化剂被用于光动力疗法（PDT)和光化学内化（PCI)方法。PDT是一种两步法， 涉及光敏剂的全身或局部施用，及随后适当波长的光照。对于将发生的细胞毒性作用，必须 也存在分子氧。当成功地将这三种因素（即，光敏剂、光和氧）结合时，发生光动力反应。光 动力反应引起细胞毒性物种生成，其引起细胞死亡和组织损伤。
[0016] PDT被用于例如癌症的治疗。光动力反应的自由基中间体被生物组织中的氧清除， 产生反应性氧物种（ROS)，如单线态氧C〇2)。1O2是具有高细胞毒性潜力的氧的短暂形式。 因此，能够实现很大程度避免全身性副作用的高选择性细胞毒性治疗。
[0017] PCI基于与PDT相同的原理，但产生更少的ROS(例如，通过使用较低的光剂量）以 诱导被困药物和大分子从核内体向胞液释放，而不因ROS导致显著的细胞死亡。在PCI中， 光激发引起溶酶体和/或内体膜的选择性ROS介导损伤，和被困亲水性药物和大分子的释 放。由此胞吞的分子能够得到释放，从而在溶酶体中降解之前到达其作用靶。
[0018] PCI已据显示可增强不容易穿透质膜的许多种大分子和其他分子的生物活性，这 些分子包括I型核糖体失活蛋白、免疫毒素、化疗剂（如博莱霉素(Bk'noxanciC):和多柔比星 (Doxorubicin))、基因编码质粒和寡核苷酸。已经发现，与相应PDT相比，PCI可诱导更深 组织层中的细胞毒性。由于靶向疗法与由优先积聚在实体瘤中的光敏剂诱导的光活化胞液 递送相结合，因此PCI能够具有高度特异性，这也对增强的抗肿瘤疗效有助益。
[0019] 临床应用中与PDT相关的常见问题之一是皮肤光敏性和不利的光敏剂生物分布。 纳米载体，如树枝状高分子、脂质体和聚合胶束，已作为减少副作用和提高药代动力学的途 径而被引入I 3DT中。
[0020] 对于用于PCI和PDT方法中的改进的纳米载体和光敏剂仍存在需求。本发明满足 了这一需求。本发明人已经开发了新型化合物，所述化合物基于光敏剂与壳聚糖的缀合物。 该新型分子在PCI方法中具有令人意外的高疗效，其如以下实施例中所示，所述实施例证 实了体外和体内的令人意外的高疗效。
[0021] 因此，在第一方面中，本发明提供一种化合物，例如纳米载体，所述纳米载体包含 光敏剂与壳聚糖的缀合物，其中所述化合物为式（I)化合物：
【主权项】
1. 一种化合物，所述化合物含有光敏剂与壳聚糖的缀合物，其中所述化合物为式（I) 化合物：
其中 n为大于或等于3的整数， R在所述化合物中出现n次，并且 在总的Rn基团的0. 5%~99. 5%中，R各自为选自以下的基团A: H,
其中a为1、2、3、4或5;并且X为Br、Cl或OH;
其中札各自可以相同或不同，选自H、CH3和_(CH2)「CH3;b为1、2、3、4或5 ;并且c为 0、1、2、3、4 或 5 ;
其中Y为 0;S;S02; -NCH3;或-N(CH2)eCH3;d= 1、2、3、4 或 5 ;并且e= 1、2、3、4 或 5 ;
其中R2*-(CH2)h-CH3或-C〇-(CH2)h-CH3