专利名称：基于生物可降解聚磷酸酯的阳离子型三嵌段共聚物及其应用的制作方法
技术领域：
本发明属于生物医用高分子材料领域，具体涉及一种基于生物可降解聚磷酸酯的阳离子型三嵌段共聚物、其制备方法以及其作为药物载体和基因载体的应用。
背景技术：
全球每年有700多万人因患癌症失去生命，而且这个数字正在逐年上升。癌症的治疗是二十一世纪人类面临的最大考验和难题。普通的化学疗法是将抗癌药物通过静脉输送至全身，虽然对癌细胞有抑制作用，但也对正常细胞有很大的损伤。纳米技术的发展为抗癌药物向肿瘤有效输送提供了机遇。利用纳米材料作为载体装载抗癌药物，并对纳米载体进行特殊加工(如接上靶向分子、聚合 物具有刺激响应性等方法)，可达到靶向输送药物的目的，更加准确地对准病变组织或器官，减少药物对人体的不良反应。癌症的治疗只依靠单纯一种方法难以达到理想效果，使用两种或两种以上不同作用机理的方法相结合，对于癌症治疗是一种很有应用前景的方法，近年来将化学疗法与基因治疗相结合得到了越来越多的关注。基因治疗被公认为对各种基因疾病(包括传染病、与基因相关的紊乱和癌症)的治疗具有巨大的潜力，因而受到广泛关注。由于大多数用于基因治疗的核酸药物易被核酸酶消化，因此，需要有效的基因载体将核酸药物输送到预期的细胞部位。其中，非病毒型阳离子基因载体由于具有较高的负载效率，对受转移的DNA大小和数目没有限制、制备相对简单、可重复利用、免疫原性问题较小、安全性较高等方面的优势而备受关注。阳离子聚合物基因载体的种类很多，有多肽类聚赖氨酸、聚谷氨酸及其衍生物；多聚胺类聚乙烯亚胺(PEI)、聚丙烯亚胺树状物；聚甲基丙烯酸类；聚酰胺-胺型树状物；以及一些天然高分子如壳聚糖、明胶等。近年来生物可降解的阳离子型聚合物，例如聚￠-氨基酸酯、聚赖氨酸、胺类衍生物以及含氨基的嵌段聚合物等，在基因治疗领域得到广泛的应用，其中以含氮的嵌段共聚物作为非病毒基因载体的研究尤为广泛。现有技术中，关于两亲性阳离子型嵌段共聚物用作药物和基因载体的研究主要有(I) PDMAEMA-b-PCL-b-PDMAEMA三嵌段共聚物自组装形成胶束，用作s iRNA和抗癌药物紫杉醇(PTX)的输送载体(参见Zhu C. H. ; Jung S. Y. ; Luo S. B. ;Meng F. H. ; ZhuX. L. ; Park T. G. ; Zhong Z. Y. . Co-delivery of siRNA and paclitaxel into cancercells by biodegradable cationic micelles based on PDMAEMA-PCL-PDMAEMA triblockcopolymers. Biomaterials, 2010，31:2408-2416.);(2)Polyethylenimine-graft-Poly ( e -caprolactone) (PEC)两亲性接枝聚合物用作 DNA 和阿霉素(DOX)的输送载体(参见Qiu L Y. ;Bae Y. H. . Self-assembled polyethylenimine-graft-poly(e -caprolactone)micelles as potential dual carriers ofgenes and anticancer drugs. Biomaterials, 2007, 28:4132-4142.)(3)Methoxy polyethylene glycol-b-poly{N-[3-(dimethyIamino)propyl]methacrylamide-co-[2-hydroxylethylmethacrylate-poly(e-caprolactone) ]}{MPEG-b-P [NDAPM-co- (HEMA-PCL) ]}两亲性阳离子型聚合物用于DNA和阿霉素(DOX)的输送载体(参见Zhu J. L. ;Cheng H. ; Jin Y. ;Cheng S. X. ;Zhang X. Z. ;Zhuo R. X..Novel polycationic micelles for drug delivery and gene transfer. J. Mater.Chem.，2008，18:4433-4441.)(4)Poly (ethylene oxide)-block-polyesters with grafted polyamines,例如在PE0-b-PCL的侧链上接枝带有含氮基团的精胺(PE0-b-P (CL-g-SP))或接枝四乙烯基五胺(PE0-b-P (CL-g-TP))，可以用作药物和DNA输送载体。(参见XiongX. B. ; UIut!ag H. ; Lavasanifar A. . Biodegradable amphiphilic poly (ethyleneoxide)-block-polyesters with grafted polyamines as supramolecular nanocarriersfor efficient siRNA delivery. Biomaterials, 2009, 30:242-253.)近年来的研究发现,聚磷酸酯(polyphosphoesters)是一类主链为磷酸酯结构的聚合物，这类聚合物与生物大分子核酸的结构相似，因此，有极好的生物相容性，而且通过水解或者在生理条件下进行酶消化，可以生物降解。聚磷酸酯在生物医学材料方面有很好的应用前景。值得注意的是，常用的生物可降解聚酯类，如聚己内酯(PCL)、聚丙交酯(PLA)、聚乙交酯(PGA)、乙交酯-丙交酯共聚物(PLGA)等，在生物降解的过程中会有二氧化碳生成，溶于水后会使生物体内局部PH值降低，从而对生物体产生一定的副作用。况且，由 于聚酯疏水性大、熔点高、结晶性强等特点不利于其降解。但是，聚磷酸酯的主链为磷酸酯结构，降解后的产物不产生二氧化碳，对生物体不会产生副作用。至今还没有文献报道类似于本发明中将基于生物可降解的亲水性聚磷酸酯链段与可用做油溶性药物载体的聚己内酯链段以及PH敏感聚合物链段连接为一体的三嵌段共聚物的结构，并同时用于药物载体和基因载体。
发明内容
本发明的目的在于公开一种具有良好生物相容性和生物降解性能的pH响应性阳离子型三嵌段共聚物的制备及其在药物载体和基因载体方面的应用。本发明的总体构思是将开环聚合(ROP)和原子转移自由基聚合(ATRP)两种方法相结合，制备两亲性三嵌段共聚物。首先利用含羟基和卤素的小分子有机物作为引发剂，在辛酸亚锡的催化作用下，对e-己内酯(e-CL)进行开环聚合，得到分子链一端带羟基，另一末端带有溴或氯取代基的功能性大分子引发剂；然后再利用其末端的羟基，对环状磷酸酯单体进行开环聚合，得到末端含有溴或氯取代基的两嵌段共聚物；最后，利用其作为大分子ATRP引发剂，与pH敏感性单体进行ATRP溶液反应，获得pH响应性阳离子型三嵌段共聚物。为达到上述目的，本发明提供的技术方案为一种基于生物可降解聚磷酸酯的阳离子型三嵌段共聚物，该三嵌段共聚物的化学结构式为
权利要求
1.一种基于生物可降解聚磷酸酯的阳离子型三嵌段共聚物，其特征在于该三嵌段共聚物的化学结构式为 Hfo 。如。一
2.根据权利要求I所述的基于生物可降解聚磷酸酯的阳离子型三嵌段共聚物，其特征在于，所述的三嵌段共聚物的数均分子量范围是8000 AOOOOgmol'
3.一种功能性大分子引发剂，其特征在于功能性大分子引发剂的分子链一端含有羟基，另一端含有溴或氯取代基，所述功能性大分子引发剂的化学结构式为
4.权利要求I所述基于生物可降解聚磷酸酯的阳离子型三嵌段共聚物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于在步骤(3)和步骤(4)完成后分别进行提纯处理，所述提纯处理包括以下步骤 (1)两嵌段共聚物的提纯处理在步骤(3)反应结束后，旋转蒸发除去溶剂，用体积比为(10 15) I的冰无水乙醚/冰甲醇混合溶剂沉淀，除去未反应的单体和均聚物，采用布氏漏斗抽滤，得到的固体产物置于真空烘箱中干燥至恒重，得到白色产物； (2)三嵌段共聚物的提纯处理(a)在步骤(4)反应完成后，加入四氢呋喃将反应产物稀释，并在搅拌的条件下与空气接触，使反应终止；(b)待溶液变蓝色后，使之通过装有碱性Al2O3的柱子以除去溶液中的铜盐；(c)旋转蒸发使溶液浓缩，再将浓缩液滴入体积比为I (5 10)的冰正己烷和冰乙醚的混合溶剂中，除去未反应的单体和均聚物；(d)将所得白色沉淀物在真空烘箱40 50°C干燥至恒重，得到乳白色的粘性物质。
6.权利要求I所述基于生物可降解聚磷酸酯的阳离子型三嵌段共聚物作为药物载体和基因载体的应用。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于通过调节介质的pH值，三嵌段共聚物自组装形成胶束，疏水性PCL链段形成胶束的核，用于包裹疏水性药物；亲水性聚磷酸酯链段形成胶束的外壳；具有PH响应性的聚甲基丙烯酸含氮原子的酯类链段，通过pH响应发生质子化，带正电荷，与带负电荷的DNA复合，压缩DNA，作为基因载体。
全文摘要
本发明公开了一种基于生物可降解聚磷酸酯的阳离子型三嵌段共聚物的制备方法及其在药物载体和基因载体中的应用。利用一端含卤素、另一端含羟基的小分子引发剂，在辛酸亚锡的催化作用下，对己内酯进行开环聚合，得到分子链一端带羟基、另一末端带有溴或氯取代基的大分子ATRP引发剂，再对环状磷酸酯单体进行开环聚合，得到聚己内酯和聚磷酸酯的两嵌段共聚物，最后在ATRP催化剂和配体的作用下，与pH敏感的含氮单体进行溶液ATRP反应，得到基于聚磷酸酯的pH响应性三嵌段聚合物，可用作疏水性药物载体及基因载体。
文档编号C08G79/04GK102796236SQ201210305179
公开日2012年11月28日 申请日期2012年8月24日 优先权日2012年8月24日
发明者倪沛红, 卞姣, 张明祖, 何金林, 梁珂 申请人:苏州大学