专利名称：聚乙二醇-含环醚侧基的聚酯嵌段共聚物及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种聚乙二醇-含环醚侧基聚酯共聚物及其应用，属于高分子两亲性嵌段共聚物技术。
背景技术：
新型载体与支架的开发一直是生物药剂学领域研究的热点。优良的药物载体可以包覆疏水性药物，控制药物释放；靶向给药；提高疗效，降低毒副作用。目前，聚合物纳米粒与原位凝胶分别在药物载体，细胞培养与组织工程领域展现出了极大地应用前景。两亲性嵌段共聚物在水中可以自组装形成纳米粒，该类型纳米粒具有疏水性内核和亲水性外壳结构。纳米粒可以包覆疏水性药物，并且可以控制其释放，亲水性的聚乙二醇可以保持纳米粒的稳定性，避免粒子间的聚并，防止蛋白质吸附、逃避网状内皮系统和巨噬细胞吞噬的性能，可以携带药物较长时间在体内循环，大大延长了药物的半衰期，降低了毒副作用，提高了疗效，因此纳米粒在药物传递领域具有很好的应用前景。不同于传统的亲水凝胶，原位凝胶是指以溶液状态给药后立即在用药部位发生相转变，形成的非化学交联的半固体制剂。原位凝胶的形成机制是利用高分子材料对外界刺激的响应，使聚合物在生理条件下，比如温度、离子强度或PH值，发生分散状态或构象的可逆变化，完成由溶液向凝胶的转化过程，而在溶液状态时，药物与细胞等可以很容易的与凝胶形成制剂。原位凝胶制剂具有亲水性三维网络结构及良好的组织相容性，同时，独特的溶液-凝胶转变性质使其兼有制备简单、使用方便、与用药部位特别是黏膜组织亲和力强、滞留时间长等优点，加之广泛的用途和良好的控制释药性能，原位凝胶给药系统已成为药剂学和组织工程领域的一个研究热点。目前，两亲性共聚物的研究主要集中在易于制备的疏水性聚酯嵌段A与亲水性聚乙二醇嵌段B组成的ABA型嵌段共聚物。由聚乙二醇(PEG)与聚己内酯(PCL)组成的三嵌段共聚物在用作纳米粒时，纳米粒溶液稳定性较差，对疏水性药物的控释性较弱；作为原位凝胶材料时，由于PCL段的结晶性与疏水性，导致溶液不稳定，在室温是容易自发形成凝胶，给凝胶的储存与制备带来了不便。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚乙二醇-含环醚侧基聚酯共聚物及其应用。该共聚物具有良好生物相容性、可生物降解性，易于水中自组装形成纳米粒和凝胶，形成纳米粒和凝胶可作为药物的载体。本发明是通过以下技术方案加以实现的，一种聚乙二醇-含环醚侧基的聚酯共聚物，其特征在于，该共聚物是由数均相对分子质量200至60000的含环醚侧基的疏水性聚酯嵌段A，与数均相对分子质量为400至30000亲水性聚乙二醇嵌段B，及与化合物C组成 BAB型、(AB)1^型、C-(AB)3,型或C-(BA)3_m型的共聚物，其中，聚酯嵌段A与聚乙二醇嵌段B的质量比为(0.5 幻1 ；所述的聚酯嵌段为1，4，8_三氧杂螺十一烷酮(TOSUO)与内酯的共聚物，聚酯嵌段A中1，4，8_三氧杂螺[4. 6]-9-十一烷酮质量占聚酯嵌段A质量的至100%，其中，内酯是己内酯、丙交酯、乙交酯或它们的混合物；所述的聚乙
二醇嵌段B来自于单羟基或双羟基聚乙二醇。上述的化合物C为丙三醇、季戊四醇、戊五醇、环己六醇、庚七醇、丙三酸、季戊四
酸或多臂型聚乙二醇。上述的共聚物为BAB型时，聚酯嵌段A的数均相对分子质量为1000至60000，聚乙二醇嵌段B为数均相对分子质量为500至30000单羟基的聚乙二醇。上述的共聚物为(AB)1,型时，聚酯嵌段A的数均相对分子质量为200至30000， 聚乙二醇嵌段B为数均相对分子质量为200至30000的双羟基聚乙二醇上述的共聚物为C-(AB)nS时，聚酯嵌段A的数均相对分子质量为400至30000， 聚乙二醇嵌段B为数均相对分子质量为400至30000 ；化合物C是丙三醇、季戊四醇、戊五醇、环己六醇、庚七醇、丙三酸、季戊四酸或多臂型聚乙二醇。上述的共聚物的应用，其特征在于，该聚乙二醇-含环醚侧基的聚酯嵌段共聚物在水介质介质中自组装形成平均粒径小于300nm纳米粒，该纳米粒用于包载药物、蛋白质、 多肽和多糖；所述的载药纳米粒的载药质量为0. 5 20%，所述的水介质是纯水，各种有机物、无机物的水溶液、水乳液或水分散液，组织液，血液、动物或人体的体液。上述的共聚物的应用之二，其特征在于该聚乙二醇-含环醚侧基的聚酯共聚物的纳米粒冻干粉，在水介质中，两亲性共聚物的质量含量为10% 50% ；温度范围为10°C 60°C形成温敏原位凝胶，该凝胶可用于原位注射给药的载体，也可为酶固定、细胞培养、组织工程提供凝胶基质，以及为食品、保健品等领域的各种水分散液或水状液体系的凝胶化提供适宜的材料，所述的水介质是纯水，各种有机物、无机物的水溶液、水乳液或水分散液， 组织液，血液、动物或人体的体液。本发明是具有良好生物相容性、可生物降解性的多功能聚乙二醇-含环醚侧基聚酯两亲性嵌段共聚物，通过环醚侧基聚酯的加入，可以灵活调解聚合物的结晶性能，制备多种结构的嵌段共聚物，增加共聚物纳米粒溶液的稳定性及再分散效果，扩大聚乙二醇-聚酯嵌段共聚物的应用前景。
图IBAB与C-(AB)n型聚乙二醇-含环醚侧基的聚酯嵌段共聚物的合成路线。图2BAB型聚乙二醇-含环醚侧基的聚酯嵌段共聚物BAB-I的核磁共振谱图，图中出现了分子结构中存在的各种氢质子的核磁共振峰，证明了产物的结构组成与所设计共聚物的结构组成相同。图3聚乙二醇-含环醚侧基的聚酯嵌段共聚物BAB-I空白与负载紫杉醇⑶的纳米粒粒径分布图。图4载有不同药物的聚乙二醇-含环醚侧基的聚酯嵌段共聚物的纳米粒的电镜照片图5聚乙二醇-含环醚侧基的聚酯嵌段共聚物BAB-I空白纳米粒随温度变化曲线图，A 0. 50wt% ；B :lwt%0图6BAB-1与(AB)4-I型聚乙二醇-含环醚侧基的聚酯嵌段共聚物的相图。
图7载有紫杉醇的聚乙二醇-含环醚侧基的聚酯嵌段共聚物BAB-I纳米粒原位凝胶的释放曲线，可见该凝胶能很好的控制疏水性药物的释放。图8载有5-氟尿嘧啶、维生素B12与水杨酸钠的聚乙二醇-含环醚侧基的聚酯嵌段共聚物BAB-I纳米粒原位凝胶的释放曲线，可见该凝胶对亲水性药物有较长时间的控释能力。图9不同组成方式的聚乙二醇-含环醚侧基的聚酯嵌段共聚物的细胞毒性，可以看出，在10 500μ g/ml范围内，共聚物对LM9无细胞毒性。
具体实施例方式实施例1 :mPEG-P (CL-co-TOSUO) -mPEG 的合成将分子量为2000的聚乙二醇单甲醚Qg)加入反应器，加热使其熔融，抽真空除水后自然冷却；依次加入己内酯(18. 2g), TOSUO (2. 46g)和辛酸亚锡(378mg)，每加入一种反应物后，在加热条件下，抽真空、充氮气除去残留的水，最后真空密封，在磁力搅拌下于 130°C下反应IOh ；待反应结束后，打开反应器，加入二氯甲烷溶解聚合物，将聚合物滴加到冷乙醚中沉淀，抽滤，真空干燥，得到含环醚侧基的嵌段共聚物；将上述产物4g)溶于无水甲苯(IOOml)，加热，抽真空，除去聚合物吸收的水至甲苯剩余50ml，然后加入六亚甲基二异氰酸酯(122mg)或对苯二甲酰氯(198mg)和三乙胺(7%ig)，60或80°C条件下搅拌反应8 Mh，反应结束后，将溶液浓缩至IOml，然后缓慢滴加到冷乙醚中，沉淀，过滤，真空干燥至恒重，得到BAB型聚乙二醇-含环醚侧基的聚酯嵌段共聚物BAB-I。实施例2是按上述方法，把六亚甲基二异氰酸酯(12aiig)换成对苯二甲酰氯 (198mg)，得到BAB型两亲性嵌段共聚物BAB-2。实施例3是按上述方法，把六亚甲基二异氰酸酯(12aiig)换成异佛尔酮二异氰酸酯(152mg)，得到BAB型两亲性嵌段共聚物BAB-3。实施例4 实施例14 (BAB-4 BAB-14)装置与操作同实施例1，只是将聚乙二醇的相对分子质量以及单体间的比例改为表1中的数据，按表1所示的原料组成投料，制备出表1中的其它BAB型嵌段共聚物。实施例15 :mPEG_P (CL-co-TOSUO)的合成将分子量为2000的单羟基聚乙二醇Og)加入反应器，加热使其熔融，抽真空除水后自然冷却；依次加入己内酯(5. 2g) ,T0SU0(0. 85g)和辛酸亚锡(2(Mmg)，每加入一种反应物后，在加热条件下，抽真空、充氮气除去残留的水，最后真空密封，在磁力搅拌下于130°C 下反应IOh ；待反应结束后，打开反应器，加入IOml 二氯甲烷溶解聚合物，将聚合物滴加到冷乙醚中沉淀，抽滤，真空干燥，得到含环醚侧基的嵌段共聚物；将上述产物(7. 2g)溶于无水甲苯(100ml)，加热，抽真空，除去聚合物吸收的水至甲苯剩余50ml，然后加入六亚甲基二异氰酸酯(152mg)或对苯二甲酰氯(18;3mg)和三乙胺(182mg)，60或80°C条件下搅拌反应8 Mh，反应结束后，将溶液浓缩至IOml，然后缓慢滴加到冷乙醚中，沉淀，过滤，真空干燥至恒重，得到(AB)n型聚乙二醇-含环醚侧基的聚酯嵌段共聚物AB-I。实施例16 实施例25 装置与操作同实施例15，只是将聚乙二醇的相对分子质量以及单体间的比例改为表1中的数据，按表1所示的原料组成投料，制备出表1中的其它AB 型嵌段共聚物(AB-2 AB-11)。
实施例洸[PEG-P(CL-co-TOSUO) ] n 的合成将分子量为2000的双羟基聚乙二醇Qg)加入反应器，加热使其熔融，抽真空除水后自然冷却；依次加入己内酯(9. lg),TOSUOd. 23g)和辛酸亚锡(189mg)，每加入一种反应物后，在加热条件下，抽真空、充氮气除去残留的水，最后真空密封，在磁力搅拌下于130°C 下反应IOh ；待反应结束后，打开反应器，加入IOml 二氯甲烷溶解聚合物，将聚合物滴加到冷乙醚中沉淀，抽滤，真空干燥，得到含环醚侧基的嵌段共聚物；将上述产物(11. 2g)溶于无水甲苯(IOOml)，加热，抽真空，除去聚合物吸收的水至甲苯剩余50ml，然后加入双甲酰氯端基的聚乙二醇200(K2^5mg)、三乙胺QMmg)，60或80°C条件下搅拌反应8 Mh，反应结束后，将溶液浓缩至10ml，然后缓慢滴加到冷乙醚中，沉淀，过滤，真空干燥至恒重，得到(AB)nS聚乙二醇-含环醚侧基的聚酯嵌段共聚物(AB)3-1。将上述双甲酰氯端基的聚乙二醇2000换成双异氰酸酯端基聚乙二醇2000得到含环醚侧基的(AB)n型两亲性嵌段共聚物(AB) 3-2实施例27 实施例39 装置与操作同实施例15，只是将聚乙二醇的相对分子质量以及单体间的比例改为表1中的数据，按表1所示的原料组成投料，制备出表1中的其它 (AB)n型嵌段共聚物。实施例40 =C- [P (CL-co-TOSUO) -PEG] 3 的合成将分子量为10000的单羟基聚乙二醇(IOg)、！OSUO (IOg)、己内酯(15. Ig)和辛酸亚锡(770mg)加入反应器，在加热条的同时，抽真空，通氮气，然后真空条件下密封，磁力搅拌，140°C下反应Mh。反应结束后，打开反应器，加入IOml 二氯甲烷溶解聚合物，将上述溶液滴加到冷乙醚中沉淀，抽滤，真空干燥，得到含环醚侧基的聚酯嵌段共聚物；将上述聚合物(23g)与丙三酸(116mg)溶于80ml无水二氯甲烷，加入N，N' - 二环己基碳二酰亚胺 (138mg)与4-二甲氨基吡啶(98mg)，氮气保护下室温搅拌反应Mh，反应结束后，过滤，反复在乙醚中沉淀，得到三臂星型聚乙二醇-含环醚侧基的聚酯嵌段共聚物C-(AB)3-I。实施例41 :C_[P (CL-co-TOSUO) -PEG]4 的合成将无水的季戊四醇(137mg)、T0SU0(1. 52g)和己内酯(0. 482g)、辛酸亚锡(7mg) 加入反应器，在加热条的同时，抽真空，通氮气，然后真空条件下密封，磁力搅拌，140°C下反应12h。反应结束后，打开反应器，加入IOml 二氯甲烷溶解聚合物，将上述溶液缓慢滴加到冷乙醚中沉淀，抽滤，真空干燥，得到四臂型含环醚侧基的聚酯嵌段共聚物；将上述聚合物 (1.8g)与分子量为2000的单羧基聚乙二醇(1.7g)溶于100ml无水二氯甲烷，然后加入N， N' - 二环己基碳二酰亚胺(695mg)与4-二甲氨基吡啶G95mg)，氮气保护下室温搅拌反应 24h,反应结束后，过滤，反复在乙醚中沉淀，得到四臂星型聚乙二醇-含环醚侧基的聚酯嵌段共聚物C-(AB) 4-2。实施例42 =C- [P (CL-co-TOSUO) -PEG] 6 的合成在反应器中加入分子量为6000的单羟基聚乙二醇(6g)，加热使其熔融，抽真空除水后自然冷却；依次加入T0SU0 (1. 72g)、己内酯(4. 56g)和辛酸亚锡Q03mg)，每加入一种反应物后，在加热条件下，抽真空、充氮气除去残留的水，最后真空密封，在磁力搅拌下于 130°C下反应12h ；待反应结束后，打开反应器，加入IOml 二氯甲烷溶解聚合物，将聚合物溶液滴加到冷乙醚中沉淀，抽滤，真空干燥，得到含环醚侧基的聚乙二醇聚酯嵌段共聚物； 将上一步得到的嵌段共聚物(llg)、琥珀酸酐(IOSmg)、4_ 二甲氨基吡啶(132mg)、三乙胺
6(IlOmg)溶于IOOml无水二氧六环，室温搅拌Mh，反应结束后，旋蒸除掉溶剂，加入氯仿，过滤，将滤液滴加到冷乙醚中，沉淀，过滤，得到端基为羧基的聚酯嵌段共聚物；将上述共聚物 (IOg)，环己六醇(147mg)，N，N' - 二环己基碳二酰亚胺(167mg)，4-二甲氨基吡啶(120mg) 溶于IOOml无水二氯甲烷，氮气保护下室温搅拌反应Mh，反应结束后，过滤，将滤液浓缩后，滴加到冷乙醚中，沉淀，真空干燥，得到六臂星型聚乙二醇-含环醚侧基的聚酯嵌段共聚物 C-(A^6。实施例43 C-PEG- [P (CL-co-TOSUO) ] 8 的合成将分子量为5000的八臂聚乙二醇(5g)加入反应器，加热使其熔融，抽真空除水后冷却；依次加入己内酯(11. ), TOSUO(3. Ig)以及辛酸亚锡(47%ig)，然后抽真空、充氮气，最后真空条件下密封，磁力搅拌，130°C下反应Mh。反应结束后，打开反应器，加入 IOml 二氯甲烷溶解聚合物，缓慢滴加到冷乙醚中沉淀，抽滤，真空干燥，得到八臂星型聚乙二醇-含环醚侧基的聚酯嵌段共聚物C- (BA) 8-1。实施例44-51 装置与操作同以上实施例，只是将聚乙二醇的相对分子质量、星型中心以及单体间的比例改为表1中的数据，按表1所示的原料组成投料，制备出表1中的其它星型嵌段共聚物 C-(ΒΑ)η。表1聚乙二醇-含环醚侧基聚酯嵌段共聚物
权利要求
1.一种聚乙二醇-含环醚侧基的聚酯共聚物，其特征在于，该共聚物是由数均相对分子质量200至60000的含环醚侧基的疏水性聚酯嵌段A，与数均相对分子质量为400 至30000亲水性聚乙二醇嵌段B,及与化合物C组成BAB型、(AB) ^40型、C-(AB)3_24型或 C-(BA)3,型的共聚物，其中，聚酯嵌段A与聚乙二醇嵌段B的质量比为(0.5 5) 1 ；所述的聚酯嵌段为1，4，8-三氧杂螺[4. 6] -9-十一烷酮(T0SU0)与内酯的共聚物，聚酯嵌段A 中1，4，8-三氧杂螺[4. 6] -9-十一烷酮质量占聚酯嵌段A质量的1 %至100%，其中，内酯是己内酯、丙交酯、乙交酯或它们的混合物；所述的聚乙二醇嵌段B来自于单羟基或双羟基聚乙二醇。
2.按权利要求1所述的聚乙二醇-含环醚侧基的聚酯共聚物，其特征在于，化合物C为丙三醇、季戊四醇、戊五醇、环己六醇、庚七醇、丙三酸、季戊四酸或多臂型聚乙二醇。
3.按权利要求1所述的聚乙二醇-含环醚侧基的聚酯共聚物，其特征在于，当共聚物为 BAB型时，聚酯嵌段A的数均相对分子质量为1000至60000，聚乙二醇嵌段B为数均相对分子质量为500至30000单羟基的聚乙二醇。
4.按权利要求1所述的聚乙二醇-含环醚侧基的聚酯共聚物，其特征在于，当共聚物为 (AB) H0型时，聚酯嵌段A的数均相对分子质量为200至30000，聚乙二醇嵌段B为数均相对分子质量为200至30000的双羟基聚乙二醇。
5.按权利要求1所述的聚乙二醇-含环醚侧基的聚酯共聚物，其特征在于，当共聚物为C-(AB)n型时，聚酯嵌段A的数均相对分子质量为400至30000，聚乙二醇嵌段B为数均相对分子质量为400至30000 ；化合物C是丙三醇、季戊四醇、戊五醇、环己六醇、庚七醇、丙三酸、季戊四酸或多臂型聚乙二醇。
6.一种权利要求1所述的共聚物的应用，其特征在于，该聚乙二醇-含环醚侧基的聚酯嵌段共聚物在水介质介质中自组装形成平均粒径小于300nm纳米粒，该纳米粒用于包载药物、蛋白质、多肽和多糖；所述的载药纳米粒的载药质量为0. 5 20%，所述的水介质是纯水，各种有机物、无机物的水溶液、水乳液或水分散液，组织液，血液、动物或人体的体液。
7.—种权利要求1所述的共聚物的应用，其特征在于，该聚乙二醇-含环醚侧基的聚酯共聚物的纳米粒冻干粉，在水介质中，两亲性共聚物的质量含量为10% 50%;温度范围为 10°C 60°C形成温敏原位凝胶，该凝胶可用于原位注射给药的载体，也可为酶固定、细胞培养、组织工程提供凝胶基质，以及为食品、保健品等领域的各种水分散液或水状液体系的凝胶化提供适宜的材料，所述的水介质是纯水，各种有机物、无机物的水溶液、水乳液或水分散液，组织液，血液、动物或人体的体液。
全文摘要
本发明公开了一种聚乙二醇-含环醚侧基的聚酯共聚物。该共聚物是由含环醚侧基的疏水性聚酯嵌段A，与亲水性聚乙二醇嵌段B，及与化合物C组成BAB型、(AB)1-40型、C-(AB)3-24型或C-(BA)3-24型的共聚物。该共聚物可以在水介质介质中自组装形成纳米粒，用于包载药物、蛋白质、多肽和多糖。又可以在水介质中，当共聚物的质量含量为10％～50％，在10℃～60℃形成原位凝胶，该凝胶用于原位注射给药的载体，也可为酶固定、细胞培养、组织工程提供凝胶基质。本发明的优点是，通过环醚侧基聚酯的加入，能调解聚合物的结晶性能，制备简单，制得的聚乙二醇-含环醚侧基聚酯嵌段共聚物具有多种应用前景。
文档编号C12N11/08GK102558524SQ20111043699
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月23日 优先权日2011年12月23日
发明者王伟伟, 董岸杰, 邓联东 申请人:天津大学