一种聚电解质三元共聚物及其纳米胶束的制备方法

一种聚电解质三元共聚物及其纳米胶束的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种聚电解质复合纳米胶束作为药物载体的制备方法。以苹果酸(MA)、乳酸(LA)、PEG做为原料，二水合氯化氩锡为催化剂，进行直接共缩聚反应，得到双亲性聚电解质三元共聚物。然后将抗癌药物阿霉素与该双亲性聚电解质三元共聚物在水溶液中复合，通过阴、阳离子之间的相互作用形成纳米胶束。将该纳米胶束进行体外药物释放研究。该胶束的特点是药物阿霉素参与胶束形成，是胶束的一个组成部分。胶束具有载药率高、药物不泄露、可减少药物的毒副作用、提高药物的生物利用度等优点。释放过程具有明显的缓释性，释放速度由介质的pH值及离子强度控制，累积释放量高达94％。
【专利说明】一种聚电解质三元共聚物及其纳米胶束的制备

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种生物可降解的一种聚电解质三元共聚物及其纳米胶束的制备，属 于载体与缓释材料【技术领域】。

【背景技术】
[0002] 以共价键连接的双亲性共聚物在水中通过自组装可以形成纳米胶束，但是合成过 程需要用到有机溶剂，毒性较大，合成复杂，成本较高，且对一些离子型药物的负载率低。近 年来，人们逐渐开始研究以其他方式如离子键、氢键、静电作用力连接，并以天然高分子为 材料制备胶束用作药物载体。聚电解质复合物（Polyelectrolyte Complex，简写为PEC)是 由两种带相反电荷的组分通过静电作用形成的。聚复合离子胶束作为功能材料的一个显著 优点就是胶束的核能够作为带电化合物（如：DNA、酶和离子型药物）的微储存器，并且能够 调节他们的性质，如：溶解性、反应性以及稳定性等。
[0003] 阿霉素是一种普通的抗癌化疗药物，对多种癌症具有明显疗效。但是阿霉素的毒 副作用也非常大。因此降低其毒副作用，增强疗效是研究中的一个难题。在目前大多数纳 米胶束药物载体的研究中，药物是通过与载体的物理相互作用或者共价连接方式进行负载 的，避免不了载药率和包封率低、药物泄露和控释困难的缺点。
[0004] 苹果酸（MA)、乳酸（LA)做为原料，来源广泛，价格低廉，其聚合物具有良好的生物 相容性和降解性，降解产物能参与体内三羧酸循环而被生物体吸收。聚乙二醇是一种pH中 性、无毒、亲水性较高、非免疫原性的聚合物，常被用作各种微粒体的立体保护剂，能有效地 避免与免疫球蛋白作用，阻碍载体与吞噬细胞粘合，延长载体的体内循环时间。聚苹果酸分 子含有悬挂羧基，具有与阳离子复合的功能。
[0005] 本发明首先设计和制备了一种双亲性聚电解质三元共聚物，通过配方的设计将聚 苹果酸分子引入共聚物，使共聚物侧链含有阴离子基团，从而能够有效地与阿霉素分子中 的氨基通过阴、阳离子的复合作用形成胶束，共聚物的疏水性链段与阿霉素分子位于胶束 的内核，外层由亲水性的聚乙二醇保护胶束的稳定性，防止药物泄露。将该胶束进行药物体 外释放，具有载药量高、防止药物泄露和控制释放的特点。本发明制备方法简单、不使用有 机溶剂、胶束结构独特、控释性能好。


【发明内容】

[0006] 本发明目的是提供一种聚电解质三元共聚物及其纳米胶束作为药物载体的制备 方法，选用来源广泛、无毒无刺激、生物相容性好的苹果酸、乳酸和聚乙二醇，采用"一步法" 进行直接缩聚反应，得到一种双亲性聚电解质三元共聚物，侧链含有悬挂的-C00H，利用聚 离子复合法制备载药胶束，作为阿霉素药物的载体。
[0007] 本发明的技术方案如下：
[0008] (1)三元无规共聚物的合成：控制苹果酸（MA)、乳酸（LA)、PEG200摩尔比为 2 : 1 : 1、1 : 1 : 1、1 : 2 : 1、0.5 : 0.5 : 1，二水合氯化亚锡为催化剂，120°C下熔融 聚合4h，然后升温130°C，减压蒸馏（压力范围8-9kPa)，聚合4-5h，得到一系列淡黄色粘稠 液体，分别简称MLP-211、MLP-111、MLP-121、MLP-05051。将反应物溶于THF中，然后在乙醚 和石油醚的混合溶剂中沉淀得到最终的产物，干燥后备用。
[0009] (2)载药胶束的制备：阿霉素（D0X ·Η(：1)溶液的制备方法：称取lOmgDOX ·Η(：1，溶 于超纯水中，搅拌完全溶解后滴加5 μ L三乙胺，磁力搅拌2h，除去盐酸阿霉素中的盐酸。 [0010] 采用聚离子复合法制备载药胶束。将一定质量的共聚物（MLP-111)溶于水，磁力 搅拌至共聚物完全溶解，逐渐滴加阿霉素水溶液，至溶液呈现红色且有明显的丁达尔现象 时停止，随后继续搅拌24h使载药胶束稳定。将载药胶束溶液转入截留分子量为3500的透 析袋中，避光状态下在超纯水中透析24h。透析液冷冻干燥后得红色粉末状固体即载药胶 束。
[0011] 本发明的有益效果：
[0012] (1)本发明的双亲性聚电解质三元共聚物可用于药剂学领域中，方法为"一步法"， 简单方便，整个反应仅一步，较开环聚合法制备聚酯而言，避免了繁琐的合成步骤、昂贵的 单体和有机溶剂的使用，具有"绿色"反应的优点。
[0013] ⑵采用聚离子复合法制备载药胶束，步骤简单，以超纯水做为溶剂，无毒环保，特 别是药物参与胶束的形成，载药量包括形成胶束内核的药物和物理包裹的药物，不仅提高 了载药量，也保证了药物的稳定性，胶束具有pH值和盐浓度敏感性，从而使其具有优异的 载药和控释效果。

【专利附图】

【附图说明】
[0014] 图1双亲性聚电解质三元共聚物的合成路线。
[0015] 图2双亲性聚电解质三元共聚物的的红外谱图。
[0016] 图3双亲性聚电解质三元共聚物的热重分析（TG)曲线。
[0017] 图4载药纳米胶束扫描电镜（SEM)和透射电镜（TEM)照片。
[0018] 图5载药纳米胶束在PBS缓冲液中药物释放曲线；pH = 5. 8PBS中（ ) ;pH = 7. 4PBS 中（·）；pH = 8. 0PBS 中（▲)
[0019] 图6载药纳米胶束在NaCl溶液中药物释放曲线；0· 3 % NaCl ( ) ;0· 6 % NaCl( · ) ；0. 9% NaCl( A ) 〇

【具体实施方式】
[0020] 以下结合实例对本发明进一步详细说明，但本发明并不局限于此。
[0021] 实施例1
[0022] 三元无规共聚物的合成：准确称取苹果酸4. 5g，乳酸6. 7g，PEGlOg，二水合氯化亚 锡0· 12g为催化剂，120°C下熔融聚合4h，然后升温130°C，减压蒸馏（压力范围8-9kPa)，聚 合4-5h，得到淡黄色粘稠液体，将反应物溶于THF中，然后在乙醚和石油醚的混合溶剂中沉 淀得到最终的产物，干燥后备用。
[0023] 实施例2
[0024] MA、LA和PEG的摩尔比为2 : 1 : 1，其他合成过程和实施例1相同。
[0025] 实施例3
[0026] MA、LA和PEG的摩尔比为1 : 2 : 1，其他合成过程和实施例1相同。
[0027] 实施例4
[0028] MA、LA和PEG的摩尔比为0. 5 : 0. 5 : 1，其他合成过程和实施例1相同。
[0029] 实例 5
[0030] 分别将 MLP-211、MLP-111、MLP-121、MLP-05051 溶于 THF 中，采用 KBr 盐片涂膜 法，烘干后测试。用傅里叶红外光谱仪在4000?500CHT1的波数范围内进行红外吸收扫描， 得到红外谱图。图2为各自聚合物的红外谱图，从图中可以看出，abed出峰位置基本一致。 1110. 9CHT1是酯基C-0伸缩振动峰，证明共聚物中-C00-基团的存在，由此可知缩聚反应发 生；2877. 6CHT1处是-C-H的伸缩振动；1737. 7CHT1处是-C = 0-的伸缩振动峰，3400. lcnT1 处是-0H的伸缩振动峰，说明聚合物中含有可以反应的-C00H。
[0031] 实施例6
[0032] 称取 MLP-211、MLP-111、MLP-121、MLP-05051 各 10mg 做热重曲线。图 3 为不同配 比共聚物的TG曲线，从图上可以看出共聚物的热分解温度介于不同的均聚物之间，裂解分 为两个阶段，第一阶段失重率为10%，为水分的蒸发；第二阶段是共聚物主链的裂解。abed 的热分解温度基本一致，说明投料比的改变对热性能影响不大，热分解温度在300°C左右， 可知共聚物在生理条件下具有很高的热力学稳定性。
[0033] 实施例7
[0034] 将载药胶束滴在铜网上，自然干燥后分别做SEM和TEM测试，图4为载药纳米粒子 的扫描电镜和透射电镜照片。图中可以清晰的看到粒子的形貌和分布，纳米粒子形态规整， 呈规则的球形，分布比较均匀，有明显的核壳结构，内层为疏水的阿霉素，外层为亲水的PEG 链段，粒径为100?200nm左右。TEM和SEM显示的粒径总是小于纳米粒度仪的测定结果， 这是由于胶束的壳失水塌缩所造成。
[0035] 实施例8
[0036] 载药胶束的制备：阿霉素溶液的制备方法：称取lOmgDOX · HC1，溶于超纯水中，搅 拌完全溶解后滴加5μ L三乙胺，磁力搅拌lh，除去盐酸阿霉素中的盐酸。
[0037] 采用聚离子复合法制备载药胶束。将0. 304g的共聚物（MLP-111)溶于20g水，磁 力搅拌至共聚物完全溶解，逐渐滴加阿霉素水溶液，至溶液呈现红色且有明显的丁达尔现 象时停止，随后继续搅拌24h使载药胶束稳定。将载药胶束溶液转入截留分子量为3500的 透析袋中，避光状态下在超纯水中透析24h。透析液冷冻干燥后得红色粉末状固体即载药胶 束。计算三元共聚物载药胶束的载药量为（18. 2%)，包封率为（70.6)%。
[0038] 载药胶束在不同介质中的释放研究：将透析好的载药胶束取5mL于透析袋内，分 别置于250mL介质为0. 01M pH为5. 8、7. 4、8. 0的磷酸盐缓冲溶液（PBS)中；0. 3%、0. 6%、 0. 9%的NaCl溶液中，与37±0. 5°C恒温慢速磁力搅拌，间隔一定时间取样4mL并加入相同 体积相同温度的新鲜释放介质以保持溶液体积不变，紫外分光光度计测试透析液的A 483，再 利用公式计算累积释放药物量并绘制体外释放曲线。
[0039] 图5为载药胶束在PBS缓冲液中的药物释放曲线。药物释放结果表明：载药胶束 具有非常明显的缓释效应和较强的pH敏感性。在pH = 5. 8、7. 4、8. 0的缓释溶液中，药物 的释放速率依次减缓。l〇h时，累积释药百分率依次为78%、66%、42%。说明药物的释放 强烈依赖于pH值。pH值为5. 8的酸性介质中，共聚物中的部分羧基质子化，破坏了胶束的 结构，使得阿霉素释放出来。然而当pH值高于7时，粒子内层的核会随着pH值的增大，相 互作用力增强，药物释放缓慢。
[0040] 图6载药胶束在NaCl溶液中的药物释放曲线。可以看出阿霉素的累积释放速率 会随着介质中NaCl浓度的增大而增大，这是因为NaCl盐中的Na+和Cr会屏蔽共聚物和阿 霉素之间聚电解质离子对的形成，使得胶束核壳的静电复合效应减弱，胶束结构变得松散， 而利于阿霉素从扩散出来。
[0041] 上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和 权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
【权利要求】
1. 一种聚电解质三元共聚物的制备，其特征是以苹果酸、乳酸、聚乙二醇做为原料，通 过直接共缩聚反应，得到双亲性聚电解质三元共聚物。该共聚物的特征是主链含有疏水性 的苹果酸与乳酸的共聚物链段，亲水性链段则由聚乙二醇组成。在共聚物的聚苹果酸结构 单元上含有悬挂的-COOH基团，具有与阳离子化合物进行复合的功能。该聚电解质三元共 聚物的结构如图1所示。聚合物的分子量分布在1. 15之间，苹果酸、乳酸与聚乙二醇的结 构单元比为1 : 0. 74 : 0. 56。
2. 根据权利要求1所述的聚电解质三元共聚物的制备方法，其特征是：按照表1所示 用量控制苹果酸、乳酸、聚乙二醇摩尔比，二水合氯化亚锡为催化剂，120°C下熔融聚合4小 时，然后升温130°C，减压蒸馏，压力范围8-9kPa，聚合4-5小时，得到淡黄色粘稠液体，将反 应物溶于四氢呋喃中，然后在乙醚和石油醚的混合溶剂中沉淀得到最终的产物，干燥后备 用。
3. -种载药纳米胶束的制备，其特征是通过权利要求1所述的聚电解质三元共聚物与 阿霉素的复合制备。阿霉素溶液的制备：称取lOmgDOX *HC1，溶于10g超纯水中，搅拌完全 溶解后滴加5 ii L三乙胺，磁力搅拌2h，除去盐酸阿霉素中的盐酸。 采用聚离子复合法制备载药胶束。将〇. 304g的共聚物（MLP-111)溶于20g水，磁力搅 拌至共聚物完全溶解，逐渐滴加阿霉素水溶液，至溶液呈现红色且有明显的丁达尔现象时 停止，随后继续搅拌24h使载药胶束稳定。将载药胶束溶液转入截留分子量为3500的透析 袋中，避光状态下在超纯水中透析24h。透析液冷冻干燥后得红色粉末状固体即载药胶束。
4. 根据权利要求3所述的纳米胶束的应用。其特征是：将透析好的载药胶束取5mL于 透析袋内，分别置于250mL介质为0. 01M pH为5. 8、7. 4、8. 0的磷酸盐缓冲溶液（PBS)中； 0. 3%、0. 6%、0. 9%的NaCl溶液中，与37±0. 5°C恒温慢速磁力搅拌，间隔一定时间取样 4mL并加入相同体积相同温度的新鲜释放介质以保持溶液体积不变，紫外分光光度计测试 透析液的A4S3，再利用公式计算累积释放药物量并绘制体外释放曲线。
式中(；和Cm分别为第n、n-l次取样时介质内的药物浓度（mg/L)，W(I为原液中药物的 量（mg)，n为取样次数（n彡1，且为整数）。
【文档编号】A61P35/00GK104277209SQ201310282561
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2013年7月8日 优先权日:2013年7月8日
【发明者】倪才华, 张亚南, 王洁, 张猛, 李旺 申请人:江南大学