基于PDEAEMA的pH敏感五嵌段线性聚合物及胶束的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于生物医药用高分子材料技术领域，特别涉及一种基于roEAEMA的pH敏 感五嵌段线性聚合物及其制备方法和基于其得到的胶束系统与应用。
【背景技术】
[0002] 癌症（恶性肿瘤）是由于控制细胞生长增殖机制失常而引起的疾病，但是癌细胞 除了生长失控之外，还会局部入侵人体的正常组织，并且可以很轻松的转移到其他部位。 根据最新的《世界癌症报告》显示，全球新增1400万癌症病例中，有307万是中国人，占了 21. 8%，新增癌症病例居全球之首。死亡人数比例更是占全球死亡人数的26. 9%。可见中 国对于癌症的治疗还是较为落后，因而对于癌症治疗的研究也尤显重要。目前癌症的治疗 主要是手术治疗、放射治疗和化学药物治疗三种方法，其中化学药物疗法仍然是使用最多 的方法。但是化学药物疗法依然存在一些需要解决的问题，比如疏水药物的利用率低、基因 药物易于降解，药物对正常组织细胞的毒副作用大等等问题。
[0003] 为了能解决上述问题，近些年来，新型智能响应（pH响应、温度响应、酶响应）药物 传输纳米载体（聚合物纳米粒、微脂囊、水凝胶、聚合物胶束）引起了人们的极大关注。这 些纳米抗癌药物载体通过改变抗癌药物的生物分布，提高杀死癌细胞的效率和减小对人体 正常细胞的毒副作用。这些抗癌药物载体还能够延长药物在血液中的循环时间，提高疏水 药物在人体内的溶解量，进而减少了给药的剂量，从而提高了药物的利用率和降低了毒副 作用。
[0004] 理想的抗癌药物载体会在正常的组织和血液中保持结构的稳定，基本不释放出药 物，而在肿瘤组织部位则能有效快速的定位释放药物。而且应该具有制备方法简单、较高的 载药量、粒径大小适宜，在体内的降解性能优良等性质。
[0005] 嵌段聚合物是指将两种或两种以上性质不同的聚合物链段连在一起制备而成的 一种特殊聚合物。可以将多种聚合物的性质结合在一起，得到具有多种优越性能的聚合物 材料。这些功能性聚合物材料可以根据其不同性质而广泛的应用于生物医药、化工、建筑等 各个领域，无论是理论研究还是实际应用都具有很大的意义。
[0006]pH响应聚合物胶束主要是指聚合物胶束对周围环境的pH值的变化较为敏感，胶 束的理化性质会发生相应的变化，是一种极具应用前景的新型药物输送载体材料。但是这 种材料也依然面临着一系列问题，比如胶束进入血液之后被稀释容易解体，胶束的粒径过 大又易于被体内网状内皮系统（RES)吞噬或被肝脾等组织吸收，胶束的粒径分布较宽等 等。聚合物胶束的自组装是一个热力学稳定过程，即只有在其浓度高于胶束的CMC值的时 候胶束结构保持稳定，当期稀释至浓度低于胶束的CMC以下容易解体，从而载药胶束中的 药物发生突释，这样就限制了聚合物胶束在人体内的应用。五嵌段聚合物通过自组装形成 的聚合物胶束，由于具有较长的疏水嵌段，使得聚合物胶束具有较小的CMC值以维持胶束 的稳定，同时具有更紧凑的疏水内核使得胶束的粒径不会太大而影响到它的应用前景。
[0007] H)EAEMA中含有官能团叔氨基，其pKb值为6. 9。叔氨基在酸性环境中容易捕获 质子而带正电，表观为亲水基团，胶束结构变松散，包埋在胶束内的药物快速的释放到环 境中；在中性或者碱性条件下，几乎不发生质子化作用，表观为疏水基团，保持胶束的紧 凑结构，在提高胶束的药物包载量的同时也能有效的阻止胶束内的药物释放到环境中。 GU[Journal of Polymer Science:Part A:Polymer Chemistry, 47(2009) :3142_3153]利用 TOEAEMA的pH敏感性能，合成了两嵌段聚合物PPEGMEA-g-PDEAEMA，在不同的pH值下，通过 自组装制备胶束，并研究了 pH响应自组装行为，胶束的粒径、胶束溶液的透光率都随着pH 的变化发生明显的变化。在碱性条件下胶束的粒径会明显增大，溶液的透光率显著下降，而 且它的变化过程受到质子化程度的影响。Yang[Acta Biomaterials, 9(2013) :7679_7690] 合成了 4/6均臂星型聚合物，其臂为三嵌段的PCL-b-PDEAEMA-b-PPEGMA，并用于制备两 亲性的纳米胶束，用于包载疏水性的抗癌药物阿霉素（D0X)，载药胶束具有较低的临界胶 束浓度和灵敏的pH敏感性能。在pH7. 4下药物释放缓慢，当pH值下降到5. 0时，药物的 释放速率有了明显的加快，且通过细胞毒性实验证明了材料基本无毒。Determan[Polym er，46(2005) :6933-6946]采用ATRP的方法，以Pluronic F127为中心合成了各种嵌段长度 可控的五嵌段聚合物，反应条件温和，产率高，且聚合物表现出了较好的pH敏感和温度敏 感性能。
[0008] 专利申请CN200910024899. X公布了一种采用ATRP方法合成嵌段聚合物 的方法，嵌段的长度易于调控，反应的机理成熟，各种反应条件温和可行。专利申请 CN20131014153. 1和CN201310141556. 8均公布了包载疏水性抗癌药物靶向聚合物胶束的 制备方法，由于肿瘤组织环境和正常组织环境pH值的差异，实现药物的定点控制释放。
【发明内容】
[0009] 为了克服上述现有技术胶束易解体及易被截留的缺点与不足，本发明的首要目的 在于提供一种基于roEAEMA的pH敏感五嵌段线性聚合物。该聚合物的结构包含：亲水嵌段 聚乙二醇，pH响应嵌段甲基丙烯酸N，N-二乙氨基乙酯，疏水嵌段甲基丙烯酸甲酯，组合得 到pH敏感五嵌段线性聚合物。
[0010] 本发明另一目的在于提供一种上述基于roEAEMA的pH敏感五嵌段线性聚合物的 制备方法。该方法通过采用酰溴化反应，以2-溴异丁酰溴为溴化试剂，与大分子聚乙二醇 进行酰溴化反应，制备大分子引发剂（Br-PEG-Br);再采用电子转移活化再生原子转移自 由基聚合法（ARGET ATRP)，以溴化聚乙二醇（Br-PEG-Br)为大分子引发剂，依次引发pH响 应单体甲基丙烯酸N，N-二乙氨基乙酯（DEAEMA)及甲基丙烯酸甲酯（MMA)得到pH敏感五 嵌段线性聚合物（聚乙二醇-[b-聚甲基丙烯酸N，N-二乙氨基乙酯-b-聚甲基丙烯酸甲 酯] 2)。
[0011] 本发明再一目的在于提供上述基于TOEAEMA的pH敏感五嵌段线性聚合物在医药 领域中的应用。
[0012] 本发明再一目的在于提供一种基于上述基于roEAEMA的pH敏感五嵌段线性聚合 物的胶束系统。采用透析法制备内层为疏水嵌段，中间层为pH响应嵌段，外壳为亲水嵌段 的纳米级聚合物胶束，实现对疏水性药物的包载。在肿瘤组织弱酸性条件（pH 5~6)下，该 胶束系统的pH响应基团发生质子化作用而表现为亲水性，胶束发生解离，从而实现被包载 药物的快速可控释放。本发明的pH敏感五嵌段线性聚合物结构的胶束可以在保持胶束稳 定的前提下，提高药物的包载量及pH响应灵敏度，更有效的控制药物释放，提高治疗效率， 减小副作用。
[0013] 本发明再一目的在于提供上述胶束系统在医药领域中的应用。
[0014] 本发明的目的通过下述方案实现：
[0015] 一种基于roEAEMA的pH敏感五嵌段线性聚合物，具有下式所示结构：
[0016]
【主权项】
1. 一种基于roEAEMA的pH敏感五嵌段线性聚合物，其特征在于具有下式所示结构：
其中，X = 4fc>，y = J_y ~；3Y，z = _Lfc)~丄y。
2. -种根据权利要求1所述的基于Η)ΕΑΕΜΑ的pH敏感五嵌段线性聚合物的制备方法， 其特征在于包括以下具体步骤： (1) 制备大分子引发剂：将催化剂、聚乙二醇溶于溶剂中，再加入缚酸剂搅拌均匀，逐 滴加入溴化剂，室温下反应，得到大分子引发剂； (2) 制备pH敏感五嵌段线性聚合物：将步骤（1)制备得到的大分子引发剂、pH响应单 体甲基丙烯酸N，N-二乙氨基乙酯、催化剂、配体1，1，4, 7, 10, 10-六甲基三乙烯四胺溶于溶 剂中，再加入还原剂，加热反应后，再加入单体甲基丙烯酸甲酯，恒温反应，得到PH敏感五 嵌段线性聚合物。
3. 根据权利要求2所述的基于ToEAEMA的pH敏感五嵌段线性聚合物的制备方法，其特 征在于： 步骤（1)中反应物的摩尔份数配方如下： 催化剂 1.54~1.74份 缚酸剂 6~8份 溴化剂 3~4份 聚乙二醇 1~2份； 步骤（2)中反应物的摩尔份数配方如下： 催化剂 0.08~0.12份 甲基丙烯酸N，N-二乙氨基乙酯 20~40份 甲基丙烯酸甲酯 15~20份 1，1,4, 7, 10, 10-六甲基三乙烯四胺 0.8~1.2份 还原剂 0.8~1.2份 大分子引发剂 0.8~1.2份。
4. 根据权利要求2所述的基于ToEAEMA的pH敏感五嵌段线性聚合物的制备方法，其特 征在于：步骤（1)中所述的室温反应时间为12~36h ;步骤（2)中所述的加热反应的条件 为加热至60~90°C，反应5~IOh ;步骤（2)中所述的恒温反应的时间为5~10h。
5. 根据权利要求2所述的基于TOEAEMA的pH敏感五嵌段线性聚合物的制备方法，其特 征在于：步骤⑴中所述的催化剂为4-二甲氨基吡啶；步骤⑴中所述的缚酸剂为三乙胺； 步骤⑴中所述的溴化剂为2-溴异丁酰溴；步骤⑵中所述的催化剂为CuBr 2^骤⑵中 所述的还原剂为Sn (Oct) 2。
6. 根据权利要求1所述的基于TOEAEMA的pH敏感五嵌段线性聚合物在医药领域中的 应用。
7. -种胶束系统，其特征在于基于权利要求1所述的基于TOEAEMA的pH敏感五嵌段线 性聚合物得到。
8. 根据权利要求7所述的胶束系统，其特征在于通过将权利要求1所述的基于 TOEAEMA的pH敏感五嵌段线性聚合物溶于溶剂中得到。
9. 根据权利要求7~8任一项所述的胶束系统在医药领域中的应用。
10. 根据权利要求7~8任一项所述的胶束系统在疏水性药物的包载中的应用，其特征 在于具体包括以下步骤：将权利要求1所述的基于TOEAEMA的pH敏感五嵌段线性聚合物溶 于有机溶剂中得到胶束系统，将疏水性药物溶于相同的有机溶剂中，再与上述胶束系统混 合，搅拌，透析，过滤，干燥，得到包载疏水性药物胶束系统。
【专利摘要】本发明属于生物医药用高分子材料技术领域，公开了一种基于PDEAEMA的pH敏感五嵌段线性聚合物及其制备方法和基于其得到的胶束系统与应用。该聚合物具有下式所示结构：其中，x＝45，y＝19～37，z＝15～19。本发明设计合成得到对称性五嵌段线性聚合物结构，可以显著的提高聚合物的药物包载量，通过中间层PDEAEMA能更好的调节自组装胶束的pH响应范围，让载药胶束达到能在肿瘤环境下，快速响应pH值的变化，能有效的控制药物的释放，避免药物的突释。本发明聚合物形成的胶束形成较厚的pH响应中间层，提高包载能力的同时，提高药物释放性能，缩小药物释放后胶束的粒径，有利于载体的排出，可广泛应用于医药领域中。
【IPC分类】A61K9-107, A61K47-34, C08F293-00, C08F220-14, C08F220-34, C08G65-332
【公开号】CN104650307
【申请号】CN201510043778
【发明人】章莉娟, 陈 全, 张灿阳, 姚娜, 吴文胜
【申请人】华南理工大学
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2015年1月28日