专利名称：一种两亲性环糊精聚合物及制备方法和用途的制作方法
技术领域：
本发明属医药技术领域，尤其涉及一种可提高药物装载性的生物降解两亲 性环糊精聚合物及其制备方法，并可作为载体在给药系统中的应用。
技术背景环糊精(cyclodextrin， CD)是淀粉经环糊精葡萄糖基转移酶作用后形成 的一系列聚合程度不等的环状低聚糖，由Villiers在1891年最先发现。常见的 环糊精包括a-环糊精、(3-环糊精和，环糊精，分别由6、 7、 8个D-吡喃葡萄糖 单元通过a-l,4糖苷键连接而成。环糊精分子结构呈"锥筒"状，具有内腔疏 水，外壁亲水的特性。这种性质使环糊精可以通过疏水作用、氢键和范德华力 等作用，与疏水性药物分子形成稳定的包合物，在医药等领域有着广泛的应用[1,2]。然而，天然环糊精在水中的溶解度较小、药物装载性差，使其应用受到一 定的限制。因此，对天然环糊精修饰改性一直是近些年来药物载体研究领域的热点[34]。目前已开发羟丙基-环糊精(HP-CD)、羟乙基-环糊精(HE-CD)和 甲基-环糊精(Me-CD)等环糊精衍生物，能够显著改善药物的溶解性和稳定 性，在医药等领域已得到广泛应用。但是这些环糊精衍生物用于装载药物的部 位都只是环糊精空腔，因此对于药物装载性的提高还是十分有限。针对上述问题，本研究通过化学合成方法在p-环糊精上修饰若干含亲水性 聚合物链段或同时含可生物降解性疏水链段和亲水性链段的聚合物，得到不同 性质的可生物降解性两亲性环糊精聚合物。其中亲水性链段选择为聚乙二醇 (PEG)。 PEG具有很好的生物相容性和亲水性，是目前两亲性聚合物中使用 最广泛的亲水链段[6'9]。疏水聚合物链段选择具有良好生物相容性和可降解性的 聚酯类，如聚乙交酯、聚丙交酯、聚己内酯及其共聚物[1()]。由于疏水聚合物链 段的引入增大了(3-环糊精(P-CD)分子中的疏水空间，并且所得两亲性环糊精 聚合物可通过分子间作用进行自组装形成胶束，使疏水空间进一步扩大。因此 该类聚合物可作为脂溶性药物的载体，具有提高药物溶解性、调节或控制药物 释放、提高药物稳定性的作用。同时由于该聚合物装载药物后的尺寸达到纳米级，因此也具有潜在的体内靶向输送药物的用途。 发明内容本发明的目的是为了克服天然环糊精溶解性差、载药量低等缺点，用聚合 物对其进行修饰改性，从而提供一种新型可生物降解两亲性环糊精聚合物，具 有以下化学结构通式OH其中XI: -NH-(CH2)rNH-， -NH-(CH2)3-NH-， 誦NH-，-S-CH2-CHrNH-X2: -C(=0)-(CH2)2-C(=0)-， -C(=0)-(CH2)3-C(=0)-, -C(=0)-CH=CH-C(=0)-，Y:可生物降解疏水性聚合物，如均聚物聚丙交酯(PLA)、聚乙交酯(PGA)、 聚己内酯(PCL)或丙交酯/乙交酯共聚物(PLGA)、丙交酯/己内酯共聚物(PLC)、 乙交酯/己内酯共聚物(PGC)。分子量0-20000;<formula>formula see original document page 6</formula>Z:聚乙二醇单甲醚mPEG，分子量500-20000 众<formula>formula see original document page 6</formula>p:与环糊精相连的聚合物链数，1-7。本发明的第二个目的是提供这种可生物降解两亲性环糊精聚合物的合成 方法，其特征是氨基化的p-环糊精(p-CD)与羧基化的聚合物链偶联形成环糊 精聚合物，通过以下步骤实现(1) (3-CD的C-6位羟基经活化后，得到相应的氨基化P-CD;(2) 采用开环聚合方法，以辛酸亚锡作为催化剂，Z为引发剂，合成含端羟 基的Y-Z聚合物；(3) Y-Z聚合物的端羟基经酸酐活化转化为端羧基；(4) 含端羧基的Y-Z聚合物链与氨基化P-CD在偶联剂作用下偶联，得到最终 可生物降解两亲性环糊精聚合物。合成路线<formula>formula see original document page 6</formula>(6)本发明的第三个目的是提供这种可生物降解两亲性环糊精聚合物在制备 药物载体中的应用。本发明的两亲性环糊精聚合物作为给药系统中的药物载 体，可提高药物装载性。本发明的技术特点是1. 聚乙二醇修饰能提高P-CD的溶解性；2. 聚酯链段修饰可增大和调节聚合物疏水区的空间大小，从而提高和控 制疏水性药物的装载量；3. 环糊精聚合物的亲疏水性可以简单地通过在合成过程中不同链段投料 比的控制来调节；4. 所得到的环糊精聚合物具有两亲性，在水溶液中自组装形成胶束，可 作为疏水性药物控释和耙向药物传递载体；5. 由于聚酯链段具有可生物降解性，因此所得到的环糊精聚合物亦可生 物降解，满足体内使用的要求。
图1为合成路线。图2为红外图谱。 图3为核磁图谱，。 图4为粒径分布。 图5为透射电镜照片。
具体实施方式
本发明结合实施例和附图做进一步的说明，但下述实施例并不限制本专利 的权利范围。实施例l Xl:-NH-(CH2)2-NH-，X2:-C(=0)-(CH2)2-C(=0)-， mPEG2000， p=7(1) P-CD氨基活化反应将11.3g (lOmmol) P-CD溶于75ml吡啶(pyridine)中，慢慢滴加25ml 含有13.3g (70mmoD对甲苯磺酰氯(TsCl)的吡啶溶液，冰水浴条件磁力搅 拌反应4h，再于室温下继续搅拌20h。停止反应后，在40QC条件下减压蒸除 大部分吡啶，用乙醚浸泡2天后成细粉状，水洗，过滤，再用丙酮浸泡ld，过滤后真空干燥。将5.0g磺酰化后的(3-CD加入到20ml乙二胺中，40°C下反应48h。将反 应液减压浓縮后倒入100ml丙酮中沉淀，过滤后真空干燥，用10ml甲醇/水(1/1, 体积比)混合溶剂，0.45|xm纤维素膜过滤后，冻干得到产物即氨基化I3-CD ((3-CDen7)。合成路线参见图1 (1)。(2) 聚乙二醇单甲醚端羟基活化将10.0g (5mmo1)聚乙二醇单甲醚(Mn=2000， mPEG2000)溶于80ml 二 氧六环中，加入4-二甲氨基吡啶(DMAP) 0.610g，三乙胺(TEA) 0.70ml， 待完全溶解混匀后，慢慢滴加20ml含0.625g琥珀酸酐的二氧六环溶液，反应 1天后减压浓縮反应液，倒入乙醚中沉淀，过滤干燥，二氯甲烷溶解，乙醚沉 淀后真空干燥。 (3)环糊精聚合物合成将2.1g (lmmol)羧基化的聚乙二醇单甲醚溶于40mlDMF中，在氮气保 护条件下，依次加入N,N-二环己基碳酰亚胺(DCC) 0.227g, DMAP0.024g， P-CDen7 0.205g，反应1天后倒入乙醚中沉淀，过滤抽干后，重新用DMF溶 解，0.45pm偏氟膜过滤，转入截留分子量3500的透析袋中透析2天，冻干得到聚乙二醇修饰环糊精聚合物l3-CD-mPEG20007。p-CD-mPEG2Qoo7核磁谱图参见图3。 (4)乳化法制备阿霉素包合物称取盐酸阿霉素7. 5mg置于西林瓶中，加入氯仿5ml和三乙胺6. 27|li1， 搅拌至完全溶解；称取聚合物25mg p-CD-mPEG^J溶于50ml水中，在快速搅 拌下将氯仿溶液滴加到水相中，形成水包油混合液；随后旋转蒸发除去氯仿， 形成载药胶束，0.45拜微孔滤膜过滤后冷冻干燥。测得载药量12.9%,药物包 封率56.1%。(同法制备(3-CD的阿霉素包合物载药量为9.7%,药物包封率 42.0%)通过本发明方法制备的药物包合物，可提高药物装载性。实施例2 Xl:-NH-(CH2)3-NH-，X2:-C(=0)-CH=CH-C(=0)-， mPEG2000， p=l(1) P-CD氨基活化反应方法同实施例1的(1)，对甲苯磺酰氯用量改为1.9g (lOmmol)，用丙二 胺代替乙二胺，制得(3-CDenl;(2) 聚乙二醇单甲醚端羟基活化 方法同实施例1 (2)，用马来酸酐代替琥珀酸酐。(3) 环糊精聚合物合成将2.1g (lmmol)羧基化的mPEG2。。。溶于40mlDMF中，在氮气保护条件 下，依次加入DCC 0.227g， DMAP0.024g， p-CDenl 1.436g，反应1天后倒入 乙醚中沉淀，过滤抽干后，重新用DMF溶解，0.45pm偏氟膜过滤，转入截留 分子量3500的透析袋中透析2天，冻干得到聚乙二醇修饰环糊精聚合物 (3-CD國mPEG篇l。(4) 乳化法制备阿霉素包合物方法同实施例l (4)，测得载药量11.9%,药物包封率48.7%。实施例3 Xl:-S-CH2-CH2-NH-， X2: -C(=0)-(CH2)3-C(=0)-， mPEG350, p=3(1)氨基活化P-CD的合成将11.3g (lOmmol) (3-CD溶于75ml吡啶中，慢慢滴加25ml含有5.7g(3Omrno1)对甲苯磺酰氯的吡啶溶液，冰水浴条件磁力搅拌反应4h，再于室 温下继续搅拌20h。停止反应后，在40。C条件下减压蒸除大部分吡啶，用乙醚 浸泡2天后成细粉状，水洗，过滤，再用丙酮浸泡ld，过滤后真空干燥得P誦CD画6-OTsop誦CD-6-OTs 2.85g (2.21腿ol)和2.85g (17.2mmo1) KI溶于50mL干燥的 DMF中，于卯。C反应5h，减压去除溶剂，加20mL水溶解后，用丙酮沉淀产 物，重复多次以除去未反应的KI。过滤，8(TC下真空干燥，得产物p-CD-I。P-CD-I与P-巯基乙胺(等当量投料)在水中回流反应2h。旋蒸除去(3-巯基乙 胺，过柱纯化后冻干得p-CD-S-CH2CH2-NH2。 合成路线参见图1 (2)。(2) 聚乙二醇单甲醚端羟基活化方法同实施例l (2)，用mPEG350代替mPEG2000，戊二酸酐代替琥珀酸酐。(3) 环糊精聚合物合成方法同实施例l (3)。(4) 乳化法制备阿霉素包合物方法同实施例l (4)，测得载药量13.2%，药物包封率57.6%。实施例4 X,: -NH-(CH2)2-NH-， X2: -C(=0)-(CH2)2-C(=0)- ， PLA2000, mPEG2000， p=7(1) P-CD氨基活化反应同实施例l (1)。(2) 端羟基Y-Z聚合物合成采用开环聚合方法合成。称取5.0g mPEG2oo()和5.0g丙交酯(LA)加入反 应管中，0.025g辛酸亚锡(Sn(Oct)2)作为催化剂，抽真空2h后封管，升温至 130。C反应24h。冷却后用10ml二氯甲烷溶解，乙醚沉淀，过滤，重复两次后 真空干燥24h得到产物mPEG2。。(rPLA2000。合成路线参见图1 (3)(3) Y-Z聚合物端羟基活化将4.0g (l腿ol) mPEG2oo(rPLA2ooo溶于80ml 二氧六环(Dioxane)中，加 入DMAP0.122g， TEA0.14ml，待完全溶解混匀后，慢慢滴加20ml含0.125g 琥珀酸酐的二氧六环溶液，反应1天后减压浓縮反应液，倒入乙醚中沉淀，过 滤千燥，二氯甲烷溶解，乙醚沉淀后真空干燥，得到含羧基端的嵌段共聚物 mPEG2000-PIA2000-COOH。合成路线参见图1 (4)。(4) 环糊精聚合物合成将2.05g (0.5謹o1) mPEG2ooo-PLA2oo(rCOOH溶于40ml N， N-二甲基甲酰胺(DMF)中，在氮气保护条件下，依次加入DCC (U14g， DMAP0.012g， j3-CDen7 0.105g，反应1天后倒入乙醚中沉淀，过滤抽干后，重新用DMF溶解，0.45|im 偏氟膜过滤，转入截留分子量7000的透析袋中透析2天，冻干得到聚乙二醇 单甲醚-聚丙交酯修饰环糊精聚合物p-CD-PLA2o。(rmPEG20007。 合成路线参见图1 (5)。P國CDen7、 PLA^o-mPEG^oJ, P-CD-PLA^oo-mPEG^o 的红外谱图见图2。 P-CD-PLA2()(KrmPEG2ooo7核磁谱图参见图3。 (5)乳化法制备阿霉素包合物方法同实施例l (4)，测得载药量18.0%,药 物包封率77.9%。实施例5 XI: -NH-(CH2)2-NH-, X2: -C(=0)-(CH2)2-C(=0)- ， PLA2000， mPEG5000， p=7(1) j3-CD氨基活化反应同实施例l (1)。(2) 轻基Y-Z聚合物合成同实施例4(2)，用mPEG5000代替mPEG2000。(3) Y-Z聚合物端羟基活化同实施例4 (3)。(4) 环糊精聚合物合成同实施例4 (4)。 透析法制备得到阿霉素包合物的粒径分布参见图4，透射电镜图片参见图5。(5) 乳化法制备阿霉素包合物方法同实施例l (4)，测得载药量20.1%,药 物包封率80.6%。实施例6 XI: -NH-(CH2)rNH-， X2: -C(=0)-(CH2)2-C(=0)-， PGA2000， mPEG5000， p=7(1) P-CD氨基活化反应同实施例l (1)。(2) 羟基Y-Z聚合物合成同实施例4 (2)，用乙交酯代替丙交酯，mPEG5000 代替mPEG2000。(3) Y-Z聚合物端羟基活化同实施例4 (3)。(4) 环糊精聚合物合成同实施例4 (4)。(5) 乳化法制备阿霉素包合物方法同实施例1 (4)，测得载药量17.5%，药 物包封率73.9%。实施例7 Xl:-S-CH2-CH2-NH-， X2: -C(=0)-CH=CH-C(=0)-， PCL10000, mPEG10000， p=l(1) P-CD氨基活化反应同实施例3(1)，对甲苯磺酰氯用量改为1.9g(lOmmol)。
(2) 羟基Y-Z聚合物合成同实施例4(2)，用己内酯代替丙交酯，mPEG10000 代替mPEG2000。
(3) Y-Z聚合物端羟基活化同实施例4 (3)，用马来酸酐代替琥珀酸酐。
(4) 环糊精聚合物合成同实施例4 (4)。
(5) 乳化法制备阿霉素包合物方法同实施例l (4)，测得载药量20.1%,药 物包封率87.5%。
实施例8Xl:-NH國，X2:-C(0)國(CH2)2-C(K))-， PCL10000, mPEG20000， p=l
(1) (3-CD氨基活化反应:
P画CD-6-OTs(4.601g, 3.569mmol)与叠氮化钠(NaN3) (L398g， 21.514mmo1) 加入H20(46ml)中，85。C下反应6h。冷却至室温后慢慢滴加到丙酮(300ml)中 沉淀，过滤，干燥后收得产物(3-CD-N3。
p-CD-N3(3.202g, 2.760mmol)溶于1L水中，搅拌下加入钯碳(Pd/C)(0.321g)， 常温下通氢气反应16h。补加Pd/C(0.183g)后，继续反应4h。过滤除去催化剂， 冻干后得P-CD-NH2，参见图l (6)。
(2) 羟基Y-Z聚合物合成同实施例4(2)，用己内酯代替丙交酯，mPEG20000 代替mPEG2000。
(3) Y-Z聚合物端羟基活化同实施例4 (3)。
(4) 环糊精聚合物合成同实施例4 (4)。
(5) 乳化法制备阿霉素包合物方法同实施例l (4)，观!J得载药量19.3%,药 物包封率81.5%。
实施例9 XI: -NH-(CH2)2-NH-， X2: -C(=0)-(CH2)2-C(=0)-， PLGA5000 (n4:n5=1.0) ，mPEG5000， p=7
(1) P-CD氨基活化反应同实施例l (1)。
(2) 羟基Y-Z聚合物合成同实施例4(2)，同时采用等摩尔量乙交酯和丙交 酯，mPEG5000代替mPEG2000。
(3) Y-Z聚合物端羟基活化同实施例4 (3)。
(4) 环糊精聚合物合成同实施例4 (4)。
(5) 乳化法制备阿霉素包合物方法同实施例l (4)，测得载药量20.1%,药 物包封率78.3%。
权利要求
1. 一种两亲性环糊精聚合物，其特征是它的化学结构通式为id="icf0001" file="S2008100623558C00011.gif" wi="95" he="36" top= "59" left = "65" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="no"/>其中X1-NH-(CH2)2-NH-，-NH-(CH2)3-NH-，-NH-，-S-CH2-CH2-NH-；X2-C(＝O)-(CH2)2-C(＝O)-，-C(＝O)-(CH2)3-C(＝O)-，-C(＝O)-CH＝CH-C(＝O)-；Y可生物降解疏水性聚合物，包括均聚物聚丙交酯、聚乙交酯、聚己内酯或丙交酯/乙交酯共聚物、丙交酯/己内酯共聚物、乙交酯/己内酯共聚物，分子量0-20000；Z聚乙二醇单甲醚mPEG，分子量500-20000id="icf0002" file="S2008100623558C00012.gif" wi="37" he="12" top= "189" left = "42" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="no"/>p与环糊精相连的聚合物链数，1-7。
2.根据权利要求1所述的一种两亲性环糊精聚合物的合成方法，其特征是 通过以下步骤完成(1) P-环糊精的C-6位羟基经活化后，得到相应的氨基化P-环糊精；(2) 采用开环聚合方法，以辛酸亚锡作为催化剂，Z为引发剂，合成含 端羟基的Y-Z聚合物；(3) Y-Z聚合物的端羟基经酸酐活化转化为端羧基；(4) 含端羧基的Y-Z聚合物链与氨基化(3-环糊精在偶联剂作用下偶联， 得到最终可生物降解两亲性环糊精聚合物。
3. 根据权利要求2所述的一种两亲性环糊精聚合物的合成方法，其特征是 步骤(3)中所用酸酐选用琥珀酸酐、马来酸酐或环戊二酸酐。
4. 根据权利要求2所述的一种两亲性环糊精聚合物的合成方法，其特征 是步骤(4)中所用偶联剂选用二环己基碳二亚胺或l-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基 碳二亚胺。
5. 根据权利要求1所述的一种两亲性环糊精聚合物在制备药物载体中的 应用。
全文摘要
本发明提供一种可生物降解两亲性环糊精聚合物及其合成方法和用途。合成步骤为1)β-CD的C-6位羟基经活化得到相应的氨基化β-CD；2)采用开环聚合方法，以辛酸亚锡作为催化剂，Z为引发剂，合成含端羟基的Y-Z聚合物；3)Y-Z聚合物的端羟基经酸酐活化转化为端羧基；4)含端羧基的Y-Z聚合物链与氨基化β-CD在偶联剂作用下偶联，得到最终可生物降解两亲性环糊精聚合物。本发明方法设计合理，合成的环糊精聚合物可将疏水性药物载入其疏水核中，通过调节疏水性Y链段的性质提高和控制药物装量，因此在药物的控制释放和靶向药物传递等领域具有很好的应用前景。本发明的化学结构通式如上。
文档编号C08B37/00GK101284885SQ20081006235
公开日2008年10月15日 申请日期2008年5月9日 优先权日2008年5月9日
发明者邱利焱, 金乐群 申请人:浙江大学