专利名称：一种两亲性壳聚糖衍生物及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明属于功能高分子材料领域，具体涉及一种两亲性壳聚糖衍生物及其制备方法和应用。
背景技术：
目前，通过抗癌药物治疗癌症患者是临床研究的热点之一，但抗癌药物较大的副作用和多重抗药性限制了其临床应用，而使用基因治疗方法则可避免上述不足(Heike，Y.； Kasono,K. ；Kunisaki, C. , et al. Int. J. Cancer, 2001,92 :115.) 由于肿瘤细胞扩散较快， 单一的基因治疗方法难以达到长期有效的抑制，因此联合基因和药物治疗来抑制肿瘤细胞已成为新的研究方向。Bae 等(Qiu, L. Y. ；Bae, Y. H. Biomaterials, 2007, 28 :4132.)将聚己内酯(PCL)接枝到聚乙烯亚胺(PEI)上合成一系列两亲性阳离子胶束，其胶束亲水外壳的PEI链段通过静电相互作用复合DNA，PCL链段聚集形成的内核通过疏水作用力包裹疏水药物，从而实现药物和基因的共传递。^iang等(Zhu，J. ；Cheng, H. Jin, Y. ；Cheng, S.； Zhang, X. ；Zhuo, R. J. Mater. Chem, 2008,18 :4433.)合成聚乙二醇单甲醚 _b_ 聚{N_[3_( 二甲氨基)丙基]甲基丙烯酰胺-co-[2-羟乙基甲基丙烯酸酯-聚(3-己内酯)]}，通过自组装形成阳离子胶束实现药物和基因的共传递，并初步研究了两者的协同效应。目前这种基因和药物共传递体系在肿瘤治疗上已体现出巨大的潜力，但有关研究主要集中在合成聚合物类载体上，很少涉及天然高分子的改性研究。壳聚糖(chit0San，CS)是一种安全无毒、 生物相容性好的多聚阳离子，且免疫原性低、生物黏附性好，并具有独特的跨细胞膜运输能力，因此开发壳聚糖衍生物用作基因和药物共传递载体具有潜在的应用前景。
发明内容
为了解决上述现有技术的不足，本发明首要目的在于提供一种两亲性壳聚糖衍生物。本发明的另一目的在于提供一种两亲性壳聚糖衍生物的制备方法，本发明通过点击化学反应和酰胺化反应将三代的含炔基聚酰胺-胺树枝状大分子基元(PAMAM基元)和脱氧胆酸(DCA)基元先后接枝到壳聚糖主链上，制备出两亲性壳聚糖衍生物，该制备方法反应条件温和、高效、有选择性。本发明的第三个目的在于提供两亲性壳聚糖衍生物在制备抗癌药物载体中的应用，两亲性壳聚糖衍生物在水溶液中自组装形成以PAMAM基元和壳聚糖为亲水外壳、DCA基元为疏水内核的纳米胶束。其内核可以包裹疏水抗癌药物，外壳可复合基质粒DNA(pDNA)， 从而实现药物和基因的共传递。两亲性壳聚糖衍生物独特的分子结构使其在基因治疗、药物控释和组织工程等领域具有潜在应用价值。本发明的目的通过下述技术方案实现一种两亲性壳聚糖衍生物PAMAM-Cs-DCA，其特征在于所述的PAMAM-Cs_DCA以 PAMAM基元和壳聚糖为亲水外壳，脱氧胆酸基元为疏水内核，所述的壳聚糖的重均分子量为10000 14000，脱乙酰度为70 90% ；所述的PAMAM基元的接枝率为10 20%，脱氧胆酸基元的接枝率为6 12% ；所述的PAMAM-Cs-DCA的分子式为
权利要求
1. 一种两亲性壳聚糖衍生物PAMAM-Cs-DCA，其特征在于所述的PAMAM-Cs-DCA以 PAMAM基元和壳聚糖为亲水外壳，脱氧胆酸基元为疏水内核，所述的壳聚糖的重均分子量为 10000 14000，脱乙酰度为70 90% ；所述的PAMAM基元的接枝率为10 20%，脱氧胆酸基元的接枝率为6 12% ；所述的PAMAM-Cs-DCA的分子式为
2.权利要求1所述的一种两亲性壳聚糖衍生物PAMAM-Cs-DCA的制备方法，其特征在于包括以下操作步骤(1)6-叠氮-N-氨基-壳聚糖-g-脱氧胆酸接枝聚合物的合成a氮气保护下，将壳聚糖溶于N，N-二甲基甲酰胺与水的混合溶剂中，加入邻苯二甲酸酐，在100 120°C下搅拌反应8 10小时，反应结束后，冷却至25 30°C，用冰水沉淀， 过滤，用甲醇洗涤，真空干燥，得到N-邻苯二甲酰胺基-壳聚糖；b氮气保护下，将N-邻苯二甲酰胺基-壳聚糖溶于N-甲基-吡咯烷酮中，搅拌溶解， 在冰水浴中，加入N-溴代琥珀酰亚胺和三苯基膦，在70 80°C搅拌反应4 6小时，反应结束后，将产物离心，过滤，用丙酮洗涤，真空干燥，得到6-溴代-N-邻苯二甲酰胺基-壳聚糖；c氮气保护下，将叠氮钠和6-溴代-N-邻苯二甲酰胺基-壳聚糖溶于N-甲基-吡咯烷酮中，在60 80°C搅拌反应8 12小时，反应结束后，将产物过滤，用乙醇沉降，离心收集产物，并用丙酮洗涤，真空干燥，得到6-叠氮-N-邻苯二甲酰胺基-壳聚糖；d氮气保护下，将6-叠氮-N-邻苯二甲酰胺基-壳聚糖溶于一水合胼与N-甲基-吡咯烷酮的混合溶剂中，在90 100°C搅拌反应4 5小时，反应结束后，将反应产物用乙醇沉降，洗涤，真空干燥，得到6-叠氮-N-氨基-壳聚糖；e将6-叠氮-N-氨基-壳聚糖溶于质量百分比1 3%的醋酸溶剂中，加入稀释溶剂乙醇，并滴入脱氧胆酸和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐溶于乙醇形成的溶液，在25 30°C中搅拌反应M 观小时，反应结束后，使用乙醇和氨水混合溶剂沉淀产物，真空干燥，得到6-叠氮-N-氨基-壳聚糖-g-脱氧胆酸接枝聚合物；(2)PAMAM-Cs-DCA 的合成将步骤(e)得到的6-叠氮-N-氨基-壳聚糖-g-脱氧胆酸接枝聚合物和PAMAM基元溶于二甲基亚砜与水的混合溶剂中得到反应液，搅拌充分溶解，氮气保护下，将五水硫酸铜与抗坏血酸钠溶于水形成的混合溶液滴入反应液中，升温到50 55°C并在氮气保护下搅拌反应M 28小时，反应结束后，将反应产物透析，过滤并冷冻干燥得到PAMAM-Cs-DCA。
3.根据权利要求2所述的一种两亲性壳聚糖衍生物PAMAM-Cs-DCA的制备方法，其特征在于步骤a中所述的N，N-二甲基甲酰胺与水的体积比为95 5 90 10，壳聚糖溶于 N，N- 二甲基甲酰胺与水的混合溶剂形成的质量体积比浓度为0. 05 0. 06g/ml，邻苯二甲酸酐溶于N，N- 二甲基甲酰胺与水的混合溶剂形成的质量体积比浓度为0. 15 0. 20g/ml。
4.根据权利要求2所述的一种两亲性壳聚糖衍生物PAMAM-Cs-DCA的制备方法，其特征在于步骤b中所述的N-邻苯二甲酰胺基-壳聚糖、N-溴代琥珀酰亚胺与三苯基膦的质量比为1 (6 7) (10 12)，N-邻苯二甲酰胺基-壳聚糖溶于N-甲基-吡咯烷酮形成的质量体积比浓度为10 20mg/ml。
5.根据权利要求2所述的一种两亲性壳聚糖衍生物PAMAM-Cs-DCA的制备方法，其特征在于步骤c中所述的6-溴代-N-邻苯二甲酰胺基-壳聚糖和叠氮钠的质量比为 1 (1.8 2. 2)，6-溴代-N-邻苯二甲酰胺基-壳聚糖溶于N-甲基-吡咯烷酮形成的质量体积比浓度为0. 01 0. 02g/mL。
6.根据权利要求2所述的一种两亲性壳聚糖衍生物PAMAM-Cs-DCA的制备方法，其特征在于步骤d中所述的混合溶剂中N-甲基-吡咯烷酮与一水合胼的体积比为1 (1 1. 2)，6-叠氮-N-邻苯二甲酰胺基-壳聚糖溶于一水合胼与N-甲基-吡咯烷酮的混合溶剂形成的质量体积比浓度为5 6mg/mL。
7.根据权利要求2所述的一种两亲性壳聚糖衍生物PAMAM-Cs-DCA的制备方法，其特征在于步骤e中所述的6-叠氮-N-氨基-壳聚糖、脱氧胆酸与1-乙基-(3- 二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐的摩尔比为1 (3 4) (1 1.2)，6-叠氮-N-氨基-壳聚糖溶于质量百分比1 3%的醋酸溶剂形成的质量体积比浓度为10 15mg/mL，稀释溶剂乙醇与质量百分比1 3%的醋酸的体积比为1 (1 1.2)，脱氧胆酸溶于乙醇形成质量体积比浓度为310 430mg/mL，乙醇和氨水混合溶剂中乙醇与氨水的体积比为7 3 8 2。
8.根据权利要求2所述的一种两亲性壳聚糖衍生物PAMAM-Cs-DCA的制备方法，其特征在于步骤O)中所述的二甲基亚砜与水的体积比为(5 6) 1，6_叠氮-N-氨基-壳聚糖-g_脱氧胆酸接枝聚合物溶于二甲基亚砜与水的混合溶剂形成的质量体积比浓度为 4 5mg/mL，PAMAM基元溶于二甲基亚砜与水的混合溶剂形成的质量体积比浓度为100 150mg/ml，五水硫酸铜与抗坏血酸钠的摩尔比是1 O 2. 5)，五水硫酸铜与抗坏血酸钠溶于水形成的混合溶液滴入反应液后五水硫酸铜与最终溶剂形成的质量体积比浓度为 2. 5 3mg/mL，透析条件为3000 5000Da透析袋透析36 60小时。
9.权利要求1所述的一种两亲性壳聚糖衍生物PAMAM-Cs-DCA在制备抗癌药物载体中的应用。
10.根据权利要求9所述的一种两亲性壳聚糖衍生物PAMAM-Cs-DCA在制备抗癌药物载体中的应用，其特征在于所述的抗癌药物是阿霉素，应用方法包括以下操作步骤将PAMAM-Cs-DCA溶于二甲基亚砜溶剂中，PAMAM-Cs-DCA质量浓度为5 6mg/mL，滴入由盐酸阿霉素及三乙胺溶于二甲基亚砜溶剂形成的混合溶液，混合溶液中盐酸阿霉素与三乙胺的摩尔比为1 (3 5)，盐酸阿霉素质量浓度为3 5mg/mL，PAMAM-Cs-DCA与盐酸阿霉素的质量比为(8 10) 1，搅拌10 14小时，然后使用3000 5000Da透析袋在磷酸盐缓冲溶剂中透析12 36小时，透析结束后，用0. 45 μ m过滤头过滤，得到 PAMAM-Cs-DCA-DOX 纳米胶束。
全文摘要
本发明公开了一种两亲性壳聚糖衍生物PAMAM-Cs-DCA，本发明通过点击化学反应和酰胺化反应将PAMAM基元和脱氧胆酸基元先后接枝到壳聚糖主链上，制备出PAMAM-Cs-DCA，该制备方法反应条件温和、高效、有选择性，本发明还公开了两亲性壳聚糖衍生物在制备抗癌药物载体中的应用，两亲性壳聚糖衍生物在水溶液中自组装形成以PAMAM基元和壳聚糖为亲水外壳、DCA基元为疏水内核的纳米胶束。其内核可以包裹疏水抗癌药物，外壳可复合pDNA，从而实现药物和基因的共传递。两亲性壳聚糖衍生物独特的分子结构使其在基因治疗、药物控释和组织工程等领域具有潜在应用价值。
文档编号A61K47/36GK102241790SQ20111015697
公开日2011年11月16日 申请日期2011年6月13日 优先权日2011年6月13日
发明者张黎明, 邓俊杰 申请人:中山大学