用于抗肿瘤药物递送的小分子材料及制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及有机化学和纳米医药技术领域，具体地说是一种用于抗肿瘤药物递送 的小分子材料及制备方法和载药应用。
【背景技术】
[0002] 随着全球环境问题日益凸显，人类与致癌性相关的行为活动增加，全球肿瘤发病 率持续升高。化疗依然是目前治疗肿瘤的主要手段之一，而传统的抗肿瘤药物由于水溶性 差、缺乏肿瘤组织靶向性和毒副作用等原因，临床应用受到限制。为了克服这些限制以获得 更好的治疗效果，将抗肿瘤药物通过药剂学方法取得了很多令人欣慰的成果。如将抗肿瘤 药物与水溶性高聚物进行化学偶联制得的前药一般水溶性好、具靶向性。另有研究者将抗 肿瘤药物做成包裹体，或脂质体，也有研究者做成高分子胶束，囊泡及高分子纳米粒。虽然 上述研究得到的纳米系统在体外细胞毒性研究中均表现耐药量增加、水溶性提高、较好的 组织相容性和利用EPR效应取得的靶向给药性等令人满意的结果，但是上述系统也各有自 己的不足之处，有的合成过程复杂、成本较高不利于工业化生产，有的载药量太低，有的尺 寸太小或太大，有的则释药速率太小或太大。
[0003] 纳米胶束前药纳米给药系统是解决传统抗肿瘤药物及其衍生物水溶性差、易产生 多药耐药性、不具靶向性及治疗指数较差等问题的方法之一，该系统由两部分组成，位于核 心的一般是亲脂性的抗肿瘤药物，位于核心外围的则是亲水性的分子。形成纳米胶束以后 还可以在一定的条件下加入一定量的游离抗肿瘤药物，该药物既可以是相同的也可以是不 同的，从而为联合用药开辟了一条道路，能显著增加纳米胶束前药体系的载药量。纳米胶束 前药可以形成20_200nm的粒径，这样的尺寸在体内既不会因为太小而进入正常组织血管间 隙也不会因为太大而不能进入肿瘤组织的血管间隙，从而在不产生或很少产生毒副作用下 发挥较强的靶向治疗作用。
[0004] 纳米胶束前药这一体系是综合了脂质体和高分子前药二者的优点：脂质体一般包 裹游离的抗癌药物，载药量比较大;而高分子前药一般具有酸敏感或热敏感，但是该体系一 般合成过程复杂载药量较低。研究还显示，与其他药物体系相比纳米胶束前药一般具有更 长的体内循环时间、更好的稳定性及靶向性。
[0005] 经对现有文献探索发现，脂溶性抗肿瘤药物与一定长度的水溶性糖类衍生物连接 能够使得到的前药在水溶液中自组装形成纳米胶束，降低药物的毒副作用，羧基化可进一 步增强高分子前药的水溶性和载药量，具有较高的应用前景。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种小分子材料及制备方法，该方法是在D-葡萄糖酸-δ-内酯的基础上，通过二胺将两分子葡萄糖酸连接起来，再将葡萄糖羧基化，形成该小分子材 料。
[0007] 本发明的另一目的是提供一种小分子材料在抗肿瘤药物递送中的应用，即针对抗 肿瘤药物的水溶性差等问题，利用上述小分子材料，设计、合成、组装了纳米胶束前药，提高 了抗肿瘤药物的水溶性和生物利用度，并利用肿瘤的EPR效应被动靶向，提高肿瘤部位的药 物浓度，降低药物毒副作用，以期获得更好的抗肿瘤疗效。
[0008] 实现本发明目的的具体技术方案是：
[0009] 一种用于抗肿瘤药物递送的小分子材料，其特征在于该小分子材料具有如下所示 结构：
[0010]
[0011] 其中:m = 2、3、4、5或6;n = 2、3或4。小分子材料与药物连接形成的纳米胶束粒径能 够控制在100~200nm之间，粒径分布ΗΠ 为0· 1~0.3〇
[0012] -种h沭小分子材料的制备方法，特点是该方法包括以下具体步骤：
[0013]
[0014] 1)制备二葡糖糖酸酰胺GTG
[0015]在装有磁转子的单颈圆底烧瓶中加入干燥的N，N_二甲基甲酰胺，氮气流保护下加 入D-葡萄糖酸-δ-内酯GAL和无水二胺。lg的D-葡萄糖酸-δ-内酯对应N，N-二甲基甲酰胺 30mL，D-葡萄糖酸-δ-内酯与无水二胺的摩尔比为2:1，在氮气保护条件下将上述反应体系 在80 °C条件下反应12h。反应结束后，体系中有大量白色固体物质出现，降至室温后，加入约 丙酮(化学纯），lg的D-葡萄糖酸-δ-内酯对应丙酮30mL，更多的白色固体物质析出。用垂熔 玻璃漏斗(G3)过滤，滤饼上所得白色固体用少量丙酮洗3次后置于45°C真空干燥箱中6h得 白色固体二葡糖糖酸酰胺GTG;
[0016] 2)制备羧基化二葡糖糖酸酰胺CAG
[0017] 在装有磁转子的干燥单颈梨形瓶中加入干燥二甲基亚砜，氮气流下加入二葡糖糖 酸酰胺GTG、二酸酐和4-二甲氨基吡啶，lg二葡糖糖酸酰胺对应二甲基亚砜10mL，二葡糖糖 酸酰胺与二酸酐和4-二甲氨基吡啶的摩尔比为1:13:1.1。该反应在65°C条件下反应24h。将 反应后的溶液旋转蒸发浓缩至约一半溶剂。冷却至室温，在快速搅拌下缓慢加入溶剂等量 的去离子水，然后将此稀释液装于截留分子量为1000的透析袋中透析，冷冻干燥得絮状咖 啡色固体羧基化二葡糖糖酸酰胺CAG。
[0018] -种上述小分子材料的载药应用，该载药应用包括以下具体步骤：
[0019]
UAiioruy
[0020] 在装有磁转子的单颈梨形瓶中加入干燥的N，N-二甲基甲酰胺，氮气流下依次加入 羧基化二葡糖糖酸酰胺，抗肿瘤药物，4-二甲氨基吡啶，待溶液溶清后用冰水浴将反应体系 降温至0°C，缓慢分次加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐。lg羧基化二葡糖 糖酸酰胺对应N，N-二甲基甲酰胺10~15mL，羧基化二葡糖糖酸酰胺与抗肿瘤药物、4-二甲 氨基吡啶、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐的摩尔比为1:1:1.1:4,升至室温 反应16h，激烈搅拌下，将反应体系缓慢的倒入0.3mol/L的碳酸氢钠溶液中，lg羧基化二葡 糖糖酸酰胺对应碳酸氢钠溶液20~30mL，将得到的溶液装于截留分子量为10000的透析袋 中透析，冷冻干燥得咖啡色絮状固体CAG-Drug。CAG-Drug在水溶液中通过自组装形成纳米 胶束。通过动态光散射仪测定其粒径、粒径分布及表面电荷，并用透射电镜观测纳米胶束形 貌，用紫外吸收法测定其载药量和溶血性，用CCK 8法测定纳米胶束的细胞毒性。
[0021] 所述透析是指:选择截留分子量为1000或10000的透析袋将过滤后的反应液置于 去离子水中透析48~60小时，每3小时换一次水，12小时后每12小时换一次水，然后冷冻干 燥。
[0022]所述的载药应用，该载药应用适用于含羟基(-OH)、氨基(-NH2)的抗肿瘤药物的递 送。
[0023]所述含羟基(-OH)、氨基(-NH2)的抗肿瘤药物为紫杉醇、多西紫杉醇、阿霉素、喜树 碱或吉西他滨。
[0024] 本发明的小分子纳米胶束前药在肿瘤酸性环境下促使酯键裂解，抗肿瘤药物从载 体上释放，使药物持续在肿瘤组织累积，在治疗肺癌、乳腺癌方面的应用。
[0025] 本发明的小分子材料与抗肿瘤药物形成的小分子前药能够在水溶液中自组装形 成纳米胶束，提高药物的水溶性，被动靶向肿瘤部位，降低药物的毒副作用，提高药物的生 物利用度，以期克服化疗药物临床应用不理想的瓶颈。
【附图说明】
[0026] 图1为本发明二葡糖糖酸酰胺的咕NMR图；
[0027] 图2为本发明小分子材料的1H NMR图；
[0028] 图3为本发明小分子材料载紫杉醇前药的1H NMR图；
[0029] 图4为本发明小分子材料载紫杉醇前药的粒径分布图；
[0030]图5为本发明小分子材料载紫杉醇前药的表面电位图；
[0031 ]图6为本发明小分子材料载紫杉醇前药的透射电镜图；
[0032]图7为本发明小分子材料载紫杉醇前药的溶血性图；
[0033]图8为本发明小分子材料载紫杉醇前药的体外细胞毒性图；
[0034]图9为本发明小分子材料载紫杉醇前药的体内试验结果。
【具体实施方式】
[0035] 为了更好的理解本发明，下面用实施例来进一步阐明本发明，但本发明的内容不 仅仅局限于下面实例。
[0036] 实施例1
[0037] 1矿-(乙烷-1，2-二基)_二葡糖糖酸酰胺的制备 [0038
[0039]在装有磁转子的单颈圆底烧瓶中加入150mL干燥的N，N-二甲基甲酰胺，氮气流保 护下加入0-葡萄糖酸-5-内酯（5.(^，0.028111〇1)和无水乙二胺(0.9451111^，0.0141]1〇1)。在氮气 保护条件下将上述反应体系在80 °C条件下反应12h。反应结束后，体系中有大量白色固体物 质出现，降至室温后，加入约150mL试剂纯丙酮，更多的白色固体物质析出。用垂熔玻璃漏斗 (G3)过滤，滤饼上所得白色固体用50mL丙酮洗3次后在45°C，0.0ImPa条件下干燥6h。所得白 色固体N，N'_(乙烷-1，2-二基)-二葡糖糖酸酰胺为5.2g，产率89%。
[0040]将得到的N，N'_(乙烷-1，2-二基)-二葡糖糖酸酰胺溶于氘代水，在布鲁克400兆核 磁共振仪下进行氢谱扫描，核磁图谱如图1所示。
[0041 ] 实施例2
[0042]羧基化N，N'_(乙烷-1，2_二基)_二葡糖糖酸酰胺制备
[0043]
CAG
[0044]在装有磁转子的干燥单颈梨形瓶中加入50mL干燥二甲基亚砜，氮气流下加入N， Ν'-(乙烷-1，2-二基)-二葡糖糖酸酰胺(5.(^，0.012111〇1)，丁二酸酐（14.428,0.144111 〇1)，4- 二甲氨基吡啶(0.468,0.012111〇1)。该反应体系在65°(：条件下反应2411后冷却到55~60°(：时 旋转蒸发浓缩至约30mL。冷却到室温后在快速搅拌下缓慢加入约30mL去离子水，然后将稀 释液倒入截留分子量为1000的透析膜中用去离子水透析36h，开始时每3h换一次水，12h后 每12h换一次水。冷冻干燥得到絮状咖啡色固体羧基化的N，N ' -(乙烷-1，2-二基)-二葡糖糖 酸酰胺14.12g(产率83%)。
[0045]将得到的羧基化的N，N'_(乙烷-1，2-二基)_二葡糖糖酸酰胺溶于氘代水，在布鲁 克400兆核磁共振仪下进行氢谱扫描，核磁图谱如图2所示。
[0046] 实施例3
[0047] 制备小分子材