专利名称：两亲性魔芋葡甘聚糖胆固醇接枝物的制备方法及用途的制作方法
技术领域：
本发明属于功能高分子化学技术领域，具体涉及一种两亲性的羧甲基魔芋葡甘聚糖胆固醇接枝物的制备方法及其在药物载体材料中的用途。
背景技术：
多糖作为一种天然的高分子材料，具有良好的生物相容性和可降解性等特征。此外，多糖还具有资源丰富以及加工成本低等特点。更为重要的是，大部分天然多糖分子中都含有羧基、羟基和氨基等亲水基团，这些基团能与生物体内的功能性大分子如蛋白质等发生较强的非共价键合作用，进而对生命活动产生影响。所有的这些优点都赋予了天然多糖作为生物材料的光明前景(MaCr0m0leCules，1993，26 :3062-3068)。以脂肪链段和天然聚多糖为原料制备的两亲性聚合物，具有可降解性、生物相容性好和形成分子有序体的自组装特性，应用前景广阔(Current nanoscience，2010，6 :298-306)。近年来，研究可以用于药物控释的高分子材料已成为药物化学和材料化学的研究热点，利用聚多糖本身的生物相容性和可降解性，以及无毒性等特点，在聚多糖上接枝亲脂性的链段从而在选择性溶剂中形成可以作为药物控释载体的胶束无疑是研究者的首选，这类在选择性溶剂中自组装形成可用于药物传输的纳米核壳结构胶束，可以增强药物的稳定性，降低毒副作用，增强脂溶性药物的水溶性，并对药物进行控制释放(European polymer journal，2008，44 :555-565)。 此外他们还可用作性能优良的高分子表面活性剂。迄今为止，基于亲脂链段修饰的两亲性聚多糖接枝物可供选择的聚多糖种类十分有限，仅限于壳聚糖，海藻酸钠，葡聚糖，支链淀粉和肝磷脂等。但是这些材料作为生物医药材料的选择是远远不够的，而且这些材料被亲脂链段修饰形成的两亲性接枝物在溶液中自组装形成胶束的临界浓度一般较高，限制了它们在生物医药领域的进一步应用。所以，发现更多无毒，具有良好的生物相容性和可降解性的材料，以及研究他们在生物医药领域的应用是一项很有意义的研究课题。魔芋葡甘聚糖是一种从天然植物魔芋的块茎中提取出的具有高分子量的水溶性多糖，由β-D-葡萄糖和β-D-甘露糖以2 3-1 1.6的摩尔比通过β-(1— 4)糖苷键连接而成。魔芋葡甘聚糖具有降低血液中胆固醇和血糖水平、减轻体重、促进胃肠运动和降低糖尿病和心脏病风险等作用(Agricultural biology and chemistry, 1975, 39 301-31 。目前已经有一些化学改性技术被应用到开发与魔芋葡甘聚糖具有相同性质的生物功能材料中。羧甲基魔芋葡甘聚糖是由魔芋葡甘聚糖经羧甲基化后得到的阴离子聚合物。当其与相反电荷的聚合物混合时，能展现出良好的水溶性、生物活性、生物相容性以及胶凝能力，这些属性都赋予了羧甲基魔芋葡甘聚糖作为药物缓释生物材料的光明前景 (Macromolecule rapid communication,2004, 25 :954-958 ；International journal of pharmaceutics, 2008, 364 :102-107)。然而，这种由相反电荷静电吸引得到的聚集体团聚现象比较严重，严重影响了其作为药物缓释载体的效率，而且这类聚集体对于目前应用广泛的小分子的、水溶性较差的药物无法起到缓释的作用。胆固醇作为一种人体的必需元素，是合成细胞膜和激素的必要物质；人的肝脏每
3天大约合成1克胆固醇才能够满足各项生理活动的需求。高胆固醇固然不利健康，低胆固醇也同样致命，虽然医学专家建议胆固醇水平保持在200毫克/分升以下，但如果该值低于 160毫克/分升，各种健康问题就会找上门，甚至包括癌症。研究表明，总胆固醇水平太低的妇女容易早产，胆固醇太低也会导致焦虑和抑郁(科学与文化，2010，4，45)。
发明内容
为了提供更多的可在生物医药领域应用的材料，本发明的首要目的在于提供一种无毒的，生物相容性的，可降解性的两亲性聚多糖接枝物即含胆固醇链段的羧甲基魔芋葡甘聚糖接枝物(CHCKGM)。本发明利用1-乙基-3-3-二甲基氨丙基碳化二亚胺和羟基琥珀酰亚胺酯对羧甲基魔芋葡甘聚糖上羧基的活化，得到了疏水的胆固醇修饰的羧甲基魔芋葡甘聚糖两亲性接枝物。经疏水的胆固醇片段修饰后，羧甲基魔芋葡甘聚糖具有了两亲性的特征，从而可以在选择性溶剂中自组装形成以疏水胆固醇为核，亲水的羧甲基魔芋葡甘聚糖为壳的单分散的稳定的核壳结构胶束，这种分散性很好的核壳结构的胶束可以使小分子的、亲水性差的药物增溶进入胶束中，形成纳米胶束载药系统，从而提高药物的稳定性和水溶性，进而实现对药物的控制释放。本发明的另一目的在于提供上述可降解性的两亲性聚多糖接枝物即含胆固醇链段的羧甲基魔芋葡甘聚糖接枝物(CHCKGM)的制备方法，该制备方法具有步骤简单，反应条件温和，易于实施的特点。本发明的再一目的在于提供上述两亲接枝物在构造纳米药物载体材料(即载药胶束)中的应用。本发明的目的通过下述技术方案实现，两亲性的羧甲基魔芋葡甘聚糖胆固醇接枝物的制备方法，包括如下步骤(I)N-叔丁氧羰基-甘氨酸胆固醇酯(N-t-glycine-CH)的合成将胆固醇、 N-叔丁氧羰基-甘氨酸和4- 二甲氨基吡啶(胆固醇N-叔丁氧羰基-甘氨酸摩尔比为 1:1-1: 2，胆固醇4-二甲氨基吡啶摩尔比为1 0.2-1 05)，溶解到二氯甲烷中，随后加入二环己基碳二亚胺(胆固醇N-叔丁氧羰基-甘氨酸摩尔比为1 1-1 2)，搅拌，控制温度于-5-30°C，反应10- 30h,过滤除去白色沉淀二环己脲，蒸干溶剂得到固体的N-叔丁氧羰基-甘氨酸胆固醇酯(N-t-glycine-CH)。(2)甘氨酸胆固醇酯(Glycine-CH)的合成将步骤(1)中的产物溶解到二氯甲烷中，冰浴搅拌下加入过量三氟乙酸，冰浴搅拌下反应l_5h，反应结束后，蒸干样品，将产品溶解在15%的氯化钠溶液中，调节pH为5，过滤，滤液用氯仿萃取三次，有机相用无水硫酸钠干燥过夜，蒸干，得到甘氨酸胆固醇酯(Glycine-CH)的固体。(3)含胆固醇的羧甲基魔芋葡甘聚糖两亲接枝物的制备(CHCKGM):将羧甲基魔芋葡甘聚糖在80°C水浴下溶解到甲酰胺中(浓度为0. 5-8% )，加入1-乙基-3-3- 二甲基氨丙基碳化二亚胺和羟基琥珀酰亚胺酯，室温搅拌15min后加入0. 15-0. 5mmol的溶解在10 毫升二甲基甲酰胺中的甘氨酸胆固醇酯(浓度为0. 5-8 %，羧甲基魔芋葡甘聚糖与甘氨酸胆固醇酯摩尔比为1 0.2-1 2)，氮气保护下搅拌12-24h，反应温度为0-30°C。反应结束后，用大量丙酮沉淀，沉淀物用水和四氢呋喃分别洗涤。得到的沉淀用水分散，透析72h 以上，透析液冷冻干燥得到含胆固醇的羧甲基魔芋葡甘聚糖两亲接枝物。
4
在步骤(3)中所述的羧甲基魔芋葡甘聚糖是由魔芋葡甘聚糖和氯乙酸反应制得， 羧甲基化程度为20-80%。在步骤(3)中所述的1-乙基-3-3- 二甲基氨丙基碳化二亚胺和羟基琥珀酰亚胺酯和魔芋葡甘聚糖上羧基的摩尔比例为0.5-1 0.5 2。本发明制备的CHCKGM接枝物整个反应方程式可表示为
权利要求
1.两亲性魔芋葡甘聚糖胆固醇接枝物的制备方法，其特征在于包括如下步骤(1)N-叔丁氧羰基-甘氨酸胆固醇酯的合成将胆固醇、N-叔丁氧羰基-甘氨酸和 4-二甲氨基吡啶溶解到二氯甲烷中，用量为胆固醇与N-叔丁氧羰基-甘氨酸摩尔比为 1:1-1: 2，胆固醇与4-二甲氨基吡啶摩尔比为1 0.2-1 05;随后加入二环己基碳二亚胺，用量为胆固醇与N-叔丁氧羰基-甘氨酸摩尔比为1 1-1 2，搅拌，控制温度于-5-30°C，反应10-30h，过滤除去白色沉淀二环己脲，抽干溶剂，得到固体的N-叔丁氧羰基-甘氨酸胆固醇酯；(2)甘氨酸胆固醇酯的合成将步骤(1)中的产物溶解到二氯甲烷中，冰浴搅拌下加入过量三氟乙酸，冰浴搅拌下反应l_5h，反应结束后，蒸干样品，将产品溶解在15%的氯化钠溶液中，调节PH为5，过滤，滤液用氯仿萃取三次，有机相用无水硫酸钠干燥过夜，蒸干，得到甘氨酸胆固醇酯的固体；(3)含胆固醇的羧甲基魔芋葡甘聚糖两亲接枝物的制备将羧甲基魔芋葡甘聚糖在80°C水浴下溶解到甲酰胺中，溶解后羧甲基魔芋葡甘聚糖的浓度为0. 5-8%，加入 1-乙基-3-3- 二甲基氨丙基碳化二亚胺和羟基琥珀酰亚胺酯，室温搅拌15min后加入 0. 15-0. 5mmol的溶解在10毫升二甲基甲酰胺中的甘氨酸胆固醇酯，甘氨酸胆固醇酯的浓度为0. 5-8%，羧甲基魔芋葡甘聚糖与甘氨酸胆固醇酯摩尔比为1 0.2-1 2，氮气保护下搅拌12-Mh，反应温度为0-30°C，反应结束后，用大量丙酮沉淀，沉淀物用水和四氢呋喃分别洗涤，得到的沉淀用水分散，透析72h以上，透析液冷冻干燥得到含胆固醇的羧甲基魔芋葡甘聚糖两亲接枝物。
2.根据权利要求1所述的两亲性魔芋葡甘聚糖胆固醇接枝物的制备方法，其特征在于在步骤(3)中所述的羧甲基魔芋葡甘聚糖羧甲基化程度为20-80%。
3.根据权利要求1所述的两亲性魔芋葡甘聚糖胆固醇接枝物的制备方法，其特征在于在步骤(3)中所述的1-乙基-3-3-二甲基氨丙基碳化二亚胺和羟基琥珀酰亚胺酯和羧甲基魔芋葡甘聚糖上羧基的摩尔比例为0.5-1 0.5-2。
4.根据权利要求1所述的两亲性魔芋葡甘聚糖胆固醇接枝物的制备方法，其特征在于所述步骤(3)得到的羧甲基魔芋葡甘聚糖胆固醇接枝物在选择性溶剂中的胶束化方法如下将含有胆固醇的羧甲基魔芋葡甘聚糖分散在去离子水中，使其浓度为0. 1-1%，在室温下搅拌分散12_24h，然后在超声仪中超声2-5min，超声结束后旋转离心除去杂质。
5.权利要求1所述方法制备的两亲性魔芋葡甘聚糖胆固醇接枝物在构造药物载体材料中的应用。
6.根据权利要求5中所述的两亲性魔芋葡甘聚糖胆固醇接枝物在构造药物载体材料中的应用，其特征在于通过胶束化构建药物载体，即将含有胆固醇的羧甲基魔芋葡甘聚糖分散在去离子水中，使其浓度为0.1-1%，加入用溶剂溶解的药物溶液，药物溶液中药物的浓度为0. 5-5%，室温下搅拌分散12-24h，然后在超声仪中超声2-5min，超声结束后旋转离心，下层为为负载药物的接枝物胶束。
7.根据权利要求6中所述的两亲性魔芋葡甘聚糖胆固醇接枝物构造药物载体材料中的应用，其特征在于所说的溶剂为水或甲醇或乙醇或四氢呋喃或二氧六环或丙酮或氯仿或二氯甲烷。
全文摘要
本发明属于功能高分子化学技术领域，具体涉及一种两亲性的羧甲基魔芋葡甘聚糖胆固醇接枝物的制备方法及其在药物载体材料中的用途。首先通过在DMF中EDCI活化的羧甲基魔芋葡甘聚糖与胆固醇胺反应制备得到两亲性的羧甲基魔芋葡甘聚糖胆固醇接枝物。该接枝物在选择性溶剂中自组装形成稳定的纳米胶束，该胶束用于药物的包裹与缓释。本发明制备的具有两亲性的羧甲基魔芋葡甘聚糖胆固醇接枝物具有良好的生物相容性和生物降解性能，在生物医学领域具有很好的应用前景。
文档编号A61K47/36GK102399301SQ201010276059
公开日2012年4月4日 申请日期2010年9月8日 优先权日2010年9月8日
发明者丁立生, 哈伟, 张晟, 彭树林, 李帮经 申请人:中国科学院成都生物研究所