生物体病灶部位触发释药的多糖修饰的氧化石墨烯载体及其药学组合物的制备和应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于药物制剂领域，涉及一种生物体内特异性降解多糖修饰氧化石墨烯作 为药物载体，本发明还涉及该载体的制备方法及其应用。
【背景技术】
[0002] 纳米级氧化石墨烯片层内C原子共同形成一个大的31键，能通过非共价π-π堆 积、疏水相互作用以及氢键吸附大量客体分子，尤其是具有偶氮芳香性的化合物，因而是这 类药物分子非常高效的载体。但同时研宄表明，石墨烯类碳纳米材料在正常生理条件下中 会因电荷屏蔽效应而发生聚集，表现出极低的稳定性和不良的安全性。然而对该类材料进 行表面修饰可以解决这一棘手的问题。一般经过亲水性高分子材料修饰后的氧化石墨烯会 具有良好的稳定性以及可控性。
[0003] 对氧化石墨烯进行的高分子材料必须满足具有良好的生物相容性和生物可降解 性、且无毒性和无免疫原性的条件。大多数合成高分子均存在着或多或少的溶血、热原反应 及渗透性等方面缺陷；生物大分子中各种水溶性蛋白质则易被蛋白酶水解，在体内降解速 度较快。因此，天然存在的多糖，就显现出其独特的优势。
[0004] 天然多糖来源广泛，作为药用高分子材料具有很多优点：①具有优良的生物相容 性和可降解性，在体内可以生物降解为小分子，最终的代谢产物为C0 2、H2O和尿素等；②一 些多糖材料具有广谱肿瘤靶向性，例如低分子量透明质酸可以诱导受体介导的细胞内化。 作为抗肿瘤药物载体，通过与众多肿瘤细胞表面高度表达的透明质酸受体CD44结合，从而 将抗肿瘤药物转移到肿瘤细胞质中；③多糖结构中含有大量的活性基团，如羧基、氨基、羟 基、醛基等，为对多糖进行化学修饰提供了足够的反应位点。现已有部分多糖修饰的氧化石 墨烯处于研宄阶段，但这些多糖修饰的氧化石墨烯作为药物载体仍存在着明显的缺点：连 接多糖和氧化石墨烯的化学键多为酰胺键或酯键，这两种化学键的体内稳定性较高，使得 多糖的降解脱落非常缓慢，由此导致了氧化石墨烯表面长时间被多糖遮蔽，产生很大的空 间位阻，阻碍吸附在氧化石墨烯表面药物的释放，不利于疗效的发挥。
[0005] 针对以上问题，本专利以氧化石墨烯为骨架，通过含二硫键的生物体内特异性降 解连接臂与多糖的羧基、经衍生化形成的羧基、氨基或经衍生化形成的氨基链接，制备多糖 修饰还原敏感型氧化石墨烯亲水材料用于荷载偶氮芳香化合物。新型生物体内特异性降解 多糖修饰氧化石墨烯作为药物载体具有以下特征：①多糖修饰氧化石墨烯具有较母体显著 提高的稳定性和生物相容性。②多糖与氧化石墨烯间的连接臂含有二硫键，此二硫键在细 胞外的内环境中稳定性较高，但易被肿瘤细胞内高浓度的还原性物质（如谷胱甘肽等）降 解，可在细胞内特异性的快速释放药物，避免了吸附在多糖包裹的氧化石墨烯表面的药物 未能释放和作用于药效部位即被清除的缺点，可显著提高生物利用度和药效。通过含二硫 键的生物体内特异性降解连接臂对氧化石墨烯进行多糖修饰尚未见任何文献和专利报道。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种生物体内特异性降解的多糖修饰氧化石墨烯。该修饰型 氧化石墨烯具有良好的生物相容性；在水介质中可稳定分散成纳米级片层，可避免有机溶 剂、加热条件的使用，制备工艺简单；并可以通过非共价堆积、疏水相互作用以及氢 键吸附大量且稳定荷载偶氮芳香化合物。此外，该修饰型氧化石墨烯可对细胞内环境有特 异性响应，多糖可在细胞内快速脱落，除去药物释放的空间屏障，使氧化石墨烯表面的药物 迅速释放，提高疗效。该载体具有载药量高、稳定性好、药效提高、毒副作用降低的特征。
[0007] 本发明的另一个目的是提供上述载体的制备方法。
[0008] 本发明还有一个目的是提供上述载体在制药中的应用。
[0009] 为达到上述目的，本发明提供一种生物体内特异性降解多糖修饰氧化石墨烯，其 结构如下列化学式所示：
[0010]
【主权项】
1. 一种具有生物病灶部位触发释药的多糖修饰的氧化石墨烯载体，其特征在于该载体 是在氧化石墨烯通过含二硫键的可特异降解的连接臂引入多糖修饰，使多糖修饰的氧化石 墨烯通过非共价作用力荷载药物到达病灶部位后，二硫键连接臂可被病灶细胞内高浓度还 原性物质谷胱甘肽降解，亲水性多糖的脱落导致药物快速从氧化石墨烯表面释放，作用于 病灶部位，可显著提高病灶部位游离药物的浓度、疗效和生物利用度，该载体结构如下列化 学式所示：
其中GLY为多糖分子链，n+m为连接臂所含亚烷基个数，GO为氧化石墨烯，R为氧化石 墨烯连接上连接臂的个数。
2. 如权利要求1所述的生物体病灶部位触发释药的多糖修饰的石墨烯载体，其特征在 于所述多糖包括透明质酸、未分级肝素、低分子量肝素、脱硫酸化肝素、软骨素、多硫酸化软 骨素、海藻酸、葡聚糖、真菌多糖、壳聚糖以及含有羧基、氨基或羟基的衍生物。
3. 如权利要求1所述的生物体病灶部位触发释药的多糖修饰的石墨烯载体，其特征在 于连接臂含有病灶部位特异性降解的二硫键，且两端的反应基团为氨基或羧基或一端反应 基团为氨基另一端反应基团为羧基，连接臂亚烷基个数为2~16。
4. 如权利要求1所述的生物体病灶部位触发释药的多糖修饰的石墨烯载体，其特征在 于所述氧化石墨稀GO的高度为0. 8~I. 2nm，尺寸为0. 1~5. 0 μ m。
5. 如权利要求1所述的生物体病灶部位触发释药的多糖修饰的石墨烯载体，其特征 在于多糖分子与连接臂通过酰胺键或酯键相连，连接臂与氧化石墨烯通过酰胺键或酯键相 连。
6. 如权利要求1所述的生物体病灶部位触发释药的多糖修饰的石墨烯载体的制备方 法，其特征在于包括下列步骤： (1) 将含有羧基的多糖或者含有羧基的多糖衍生物溶于反应溶剂中，采用含有二硫键 且两端含有氨基的连接臂，以1-乙基-(3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺（EDC)和羟基琥珀酰 亚胺（NHS)或1-乙基-(3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺（EDC)和1-羟基苯并三唑（HOBt) 为活化剂进行缩合反应，多糖与连接臂的一端氨基反应得到中间体；将中间体以及氧化石 墨烯溶于反应溶剂中，以1-乙基-(3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺（EDC)和羟基琥珀酰亚 胺（NHS)或1-乙基-(3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺（EDC)和1-羟基苯并三唑（HOBt)为 活化剂，氧化石墨烯的羧基进一步和中间体连接臂上另一端氨基缩合反应，即得到具有生 物体病灶部位触发释药的多糖修饰的石墨烯载体。 (2) 将含有羧基的多糖或者含有羧基的多糖衍生物溶于反应溶剂中，采用含有二硫键 且一端为羧基另一端为氨基的连接臂，以1-乙基-(3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺（EDC)和 羟基琥珀酰亚胺（NHS)或1-乙基-(3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺（EDC)和1-羟基苯并三 唑（HOBt)为活化剂进行缩合反应，多糖与连接臂的一端氨基（羟基）反应得到中间体；将 中间体以及氧化石墨烯溶于反应溶剂中，以1-乙基-(3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺（EDC) 和羟基琥珀酰亚胺（NHS)或1-乙基-(3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺（EDC)和1-羟基苯并 三挫（HOBt)为活化剂，氧化石墨稀的羧基进一步和中间体连接臂上另一端氨基缩合反应， 即得到具有生物体病灶部位触发释药的多糖修饰的石墨烯载体。
7. 权利要求7所述的生物体病灶部位触发释药的多糖修饰的石墨烯载体的制备方法， 其特征在于所述反应溶剂为水、甲醇、N，N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、二甲基亚砜、甲酰胺、 水与甲醇的混合溶剂、水与N，N-二甲基甲酰胺的混合溶剂、水与甲酰胺的混合溶剂，或N， N-二甲基甲酰胺与甲酰胺的混合溶液。
8. 权利要求1所述的生物体病灶部位触发释药的多糖修饰的石墨烯载体的应用，其特 征在于可以用于血管内或者肌肉内注射或口服、外用的带有药学活性或药理活性偶氮芳香 化合物的载体。
9. 权利要求9所述的应用，其特征在于该氧化石墨烯载体荷载药物的制备方法包括以 下步骤：多糖修饰的还原敏感氧化石墨烯载体与水按重量比为1~50 : 1000的比例溶解， 将治疗有效量的偶氮芳香化合物用药学上可接受溶剂溶解后，与所述多糖修饰的还原敏感 氧化石墨烯溶液混合后，经超声处理，溶液用透析法或离心法除去非水溶剂和小分子，冻干 制得粒径为10~1000 nm的载药纳米粒。
【专利摘要】本发明涉及一种生物体病灶部位触发释药的多糖修饰的还原敏感型氧化石墨烯载体。这类载体是在氧化石墨烯通过含二硫键的可特异降解的连接臂引入多糖修饰，使多糖修饰的氧化石墨烯通过非共价作用力荷载药物后具有还原敏感型释药特征。多糖修饰的还原敏感氧化石墨烯负载药物到达病灶部位后，二硫键连接臂可被病灶细胞内高浓度还原性物质谷胱甘肽降解，亲水性多糖的脱落导致药物快速从氧化石墨烯表面释放，可以显著提高病灶部位游离药物的浓度、疗效和生物利用度。本发明制备工艺简单，具有优良的生物相容性、水溶性和病灶部位触发释药性，是递药系统上的创新。
【IPC分类】C01B31-04, A61K47-48, A61K47-36
【公开号】CN104826128
【申请号】CN201510225402
【发明人】周建平, 霍美蓉, 朴玛杜, 殷婷婕, 赵媛媛
【申请人】中国药科大学
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年4月30日