可逆交联的胶束系统的制作方法

可逆交联的胶束系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了两亲性末端树枝状聚合物，其聚集以形成特征为疏水性核和亲水性外部的纳米载体。所述纳米载体核可包含两亲性官能度，例如胆酸或胆酸衍生物，并且所述外部可包括支化或线性聚(乙二醇)片段。纳米载体载物，例如疏水性药物和其他材料，可以通过非共价手段而被隔离在核中，或者可以共价结合于末端树枝状聚合物基础材料。末端树枝状聚合物结构可以被调整以改变负载性质、与诸如生物膜的材料的相互作用以及其他特性。
【专利说明】可逆交联的胶束系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2011年5月13日提交的第61/485，774号和于2011年5月19日提交的第61/487，953号美国临时申请的优先权，所述临时申请整体并入本文用于所有目的。
[0003]对在联邦政府资助的研究和开发下完成的发明的权利的声明
[0004]本发明在国立卫生研究院授予的第CA115483号和第CA140449号基金资助下受政府支持完成。政府对本发明拥有一定权利。
[0005]发明背景
[0006]用于治疗各种癌症类型的多种有效的化学治疗剂在水中是非常不可溶的，需要引发不期望的副作用的制剂。最近，纳米治疗制剂，例如Abraxane? (负载紫杉醇的白蛋白纳米颗粒)、DoxU⑧(负载多柔比星的脂质体)以及其他制剂已表现为改善药物的临床毒性特性，但它们的抗肿瘤作用仅略微好于原始的药物制剂。这部分归因于纳米治疗制剂的相对大的尺寸(通常>100nm)，其限制了药物可渗入肿瘤块的程度。在一些情况中，这种大尺寸还导致纳米治疗剂被捕获在肝脏和网状内皮组织系统(RES)中。因此，需要开发用于体内有效递送抗癌药物的更小(20nm至80nm)的隐形且生物相容的纳米载体。
[0007]我们最近开发了多种新颖的用于紫杉醇(PTX)或其他疏水性药物的纳米载体。这些新颖的纳米载体包含聚(乙二醇)(PEG)和低聚胆酸，所述纳米载体可在水性条件下自组装以形成可在疏水性内部中运载PTX的核-壳(胆烷-PEG)结构。这些两亲性负载药物的纳米颗粒通过自身具有改善的临床毒性特性而为治疗的。更重要地，当由癌细胞表面靶向配体和/或肿瘤血管配体修饰时，这些纳米载体能向肿瘤位点递送毒性治疗剂。纳米载体的最终尺寸(IOnm至IOOnm)通过使用各种不同胆烷-PEG制剂或其组合而为可调节的。纳米载体组分，即PEG和胆酸，均为生物相容的且很大程度上为无毒的。实际上，PTX纳米治疗剂在用于小鼠模型和伴侣犬的抗癌治疗的体内给药中表现出安全特性。然而，一些纳米载体在体外和体内均表现出一些溶血活性，以及对于某些药物表现出降低的稳定性和负载容量。因此，对开发具有改善的稳定性、生物相容性和多功能性的纳米载体存在着需求。
[0008]本发明基于以下令人惊讶的发现，即，某些可交联的官能团能被引入末端树枝状聚合物(telodendrimer),因此可逆地交联纳米颗粒以使过早的药物释放最小化并增加纳米治疗剂的体外和体内稳定性。交联的纳米治疗剂改善了治疗性质，而不破坏纳米载体组装以及药物负载容量及稳定性，因此，解决了上述需求。
[0009]发明简述
[0010]在一些实施方案中，本发明提供了通式I的化合物:
[0011](PEG)m-A(Y1)p-L-D(Y2)q-(R)n (I)
[0012]其中通式I的基团A与至少一个PEG基团连接。通式I的基团D为具有单中心基团、多个支化单体单元X和多个端基的树枝状聚合物。通式I的基团L为与树枝状聚合物的中心基团连接的键或连接物。通式I的每一 PEG为聚乙二醇(PEG)聚合物，其中每一 PEG聚合物具有IkDa至IOOkDa的分子量。通式I的每一 R可为树枝状聚合物的端基、疏水性基团、亲水性基团、两亲性化合物或药物，使得当R不为端基时，则每一 R与端基之一连接。通式I的每一 Y1和Y2为可交联基团，其可为硼酸、二羟基苯或硫醇中任一种。通式I的下标m为整数O至20。通式I的下标η为整数2至20，其中下标η等于在树枝状聚合物上的端基数，并且其中数量η个R基团的至少一半可各自为疏水性基团、亲水性基团、两亲性化合物或药物。并且，下标P和q各自为O或2至8，使得下标P和q之一为2至8。
[0013]在一些实施方案中，本发明提供了具有内部和外部的纳米载体，所述纳米载体包括至少两个缀合物(conjugate)，其中每一缀合物包括聚乙二醇(PEG)聚合物、至少两个具有亲水面和疏水面的两亲性化合物、至少两个交联基团、以及与PEG、两亲性化合物和交联基团共价连接的树枝状聚合物，其中每一缀合物在水性溶剂中自组装以形成纳米载体，使得在纳米载体的内部中形成疏水性口袋，其中每一化合物的PEG在纳米载体的外部自组装，并且其中至少两个缀合物通过交联基团可逆地交联。
[0014]在一些实施方案中，本发明提供了逆转本发明的可逆交联的纳米载体的交联的方法，其通过使可逆交联的纳米载体与适于裂解交联键的键裂解组分接触，由此逆转可逆交联的纳米载体的交联。
[0015]在一些实施方案中，本发明提供了治疗疾病的方法，其包括向需要这样的治疗的个体给予治疗有效量的本发明的纳米载体，其中所述纳米载体包括药物。药物能与纳米载体的缀合物共价连接。
[0016]在一些实施方案中，本发明提供了通过向有需要的个体给予本发明的纳米载体而向所述个体递送药物的方法，其中所述纳米载体包括药物和多个交联键。所述方法还包括使用键裂解组分裂解交联键，使得从所述纳米载体释放药物，由此向所述个体递送药物。
[0017]在一些实施方案中，本发明提供了成像的方法，其包括向待成像的个体给予有效量的本发明的纳米载体，其中所述纳米载体包括成像剂。
[0018]附图简述
[0019]图1示出在自组装之后`通过氧化硫醇化的末端树枝状聚合物PEG5k-Cys4-L8-CA8来形成二硫化物交联胶束的示意图。
[0020]图2示出PEG5k-Cys4-L8-CA8胶束溶液在Ellman检验中的吸光度㈧和硫醇转化(B)随氧化时间的变化。PEG5k-Cys4-L8-CA8胶束在交联之前和交联之后的PTX负载(C)和尺寸变化(D)与初始负载时添加的药物水平的比较。最终胶束溶液的体积保持为ImL并且聚合物的最终浓度为20mg/mL。负载PTX的交联胶束的DLS尺寸分布(E)和TEM成像(F)(PTX 负载为 4.6mg/mL, TEM 比例尺:50nm)。
[0021]图3示出在37°C下，负载PTX的非交联胶束(NCM) (PTX负载:5.0mg/mL)分别在人血浆50%(v/v)中Imin(A)、24h(B)的粒径，以及负载PTX的二硫化物交联胶束(DCM) (PTX负载:4.6mg/mL)分别在血浆50%(v/v)中Imin(C)和24h(D)的粒径。在不存在(E)和存在(F) 2.5mg/mL SDS的情况下，来自冻干PTX-DCM粉末的再水合PTX-DCM的粒径。
[0022]图4示出⑷由DLS测量的在2.5mg/mL SDS存在下NCM和DCM的粒径稳定性。在
2.5mg/mL SDS 的存在下，NCM(B)、DCM(C)和用 IOmM GSH 处理 30min 的 DCM(D)的 TEM 图像(比例尺:50nm)。
[0023]图5示出(A)在不同GSH浓度下DCM的PTX释放特性。与PTX-NCM相比，通过在特定释放时间(5h)添加GSH(IOmM)的新鲜制备的PTX-DCM(B)和再水合的冻干PTX-DCM(C)的GSH响应性PTX释放特性。通过在特定释放时间(5h)添加NAC(IOmM)的PTX-DCM(D)的NAC响应性PTX释放特性。报道的数值为一式三份样品的平均直径土 SD。
[0024]图6示出显示SK0V-3细胞在与⑷不同浓度的空NCM和DCM ；以及⑶Taxol?、用和未用20mM GSH-OEt预处理的PTX-NCM和PTX-DCM —起孵育2h之后的活性的MTT分析。(C)空NCM和DCM的体外红细胞(RBC)的细胞溶解。报道的数值为一式三份样品的均值 +SD0
[0025]图7示出BODIPY标记的(A)和DiD负载的⑶DCM和NCM在裸鼠中静脉注射之后于不同时点米集的血液中的突光信号。
[0026]图8示出体内和离体的近红外荧光(NIRF)光学成像。顶部:在静脉注射共负载有PTX和DiD的DCM之后，用Kodak成像系统在不同时点获得携带SK0V-3异种移植物的小鼠的体内NIRF光学成像；底部:在注射后72h获得解剖的器官和肿瘤的离体NIR图像。
[0027]图9示出(A)在SK0V-3卵巢癌的皮下小鼠模型中，在不同PTX制剂的静脉内处理之后的体内抗肿瘤效能。当肿瘤体积达到约IOOmm3至200mm3时,携带肿瘤的小鼠在第O、
3、6、9、12和15天被静脉给予PBS (对照)和不同的PTX制剂(n=8至10)。(B)小鼠在不同处理组中的存活曲线。(C)用以30mg/kg的剂量总计六个剂量的PTX胶束制剂处理的三组小鼠的完全肿瘤响应率。
[0028]图10示出PEG5k-Cys4-L8-CA8的化学结构(A)和示意图⑶。
[0029]图11示出与初始PEG5000和PEG5k-CA8末端树枝状聚合物相比较的PEG5k-Cys4-L8-CA8 末端树枝状聚合物的 MALD1-TOF MS。
[0030]图12示出在CDCl3和D2O中记录的PEG5k-Cys4-L8-CA8末端树枝状聚合物的1H NMR
-1'TfeP曰。
[0031]图13示出在不存在⑷和存在(B) 2.5mg/mL SDSlOsec的情况下NCM的粒径。在不存在 2.5mg/mL SDS、2.5mg/mL SDS+2 μ M GSH、2.5mg/mL SDS+lOmM GSH 的情况下(C)和存在 2.5mg/mL SDS (D)、2.5mg/mL SDS+2 μ M GSH(E)、2.5mg/mL SDS+lOmM GSH(F)40min 的情况下DCM的粒径。通过动态光散射(Microtrac)来测量粒径。
[0032]图14示出Taxol?、负载PTX的NCM和DCM的累积PTX释放特性。
[0033]图15示出NCM-VCR(A)、DCM-VCR(B)和交联后的DCM-VCR(C)的粒径。交联后的DCM-VCR的TEM图像⑶(比例尺:50nm)。长春新碱(VCR)负载为20:1的末端树突状聚合物:VCR(w/w)。
[0034]图16示出NCM-VCR和DCM-VCR在胶束破坏条件下的粒径。将NCM-VCR (A)和DCM-VCR(C)在 37 °C 于 50% 人血浆(v/v)中孵育 24h。此外，将 NCM-VCR(B)和 DCM-VCR(D)稀释至 2mg/mL 且与 2.5mg/mLSDS 一起孵育 30min。DCM-VCR(E)与 SDS 和 20mM N-乙酰半胱氨酸(NAC) —起孵育。
[0035]图17示出常规VCR、NCM-VCR和DCM-VCR的药物释放特性(A)。在10g/L的炭存在下,在37°C用IL PBS透析VCR制剂,从而保持漏槽条件(sink conditions)。在连续处理72h (B)或洗涤2h、然后孵育70h (C)的Raji细胞中评价常规VCR、NCM_VCR和DCM-VCR的体外细胞毒性。细胞活性用MTS分析来测量。*，ρ〈0.05;**，ρ〈0.005。
[0036]图18示出用游离的DiD或共负载有VCR和DiD的DCM(DCM_VCR/DiD)静脉内注射的携带Raji肿瘤的小鼠的离体近红外光学成像。注射后72h，将肿瘤和主要器官切除并使用625/700nm的激发/发射滤光器来成像。[0037]图19 示出用 PBS、常规 VCR(lmg/kg)、DCM-VCR(lmg/kg)加或减 lOOmg/kg NAC 或DCM-VCR (2.5mg/kg)处理的携带Raji肿瘤的裸鼠的体内抗肿瘤效能㈧和体重减轻(B)。箭头标示当处理小鼠时的天数。*，p〈0.05;**，ρ〈0.005。[0038]图20示出在最终处理之后8天处死来自PBS(A)、常规VCRlmg/kg(B)和DCM-VCR2.5mg/kg(C)组的小鼠(n=3)并解剖坐骨神经。将神经加工为环氧树脂块Gpoxyblocks)并切割500nm切片、收集在载玻片上并用亚甲基蓝和Azur B染色剂染色。
[0039]图21示出末端树突状聚合物对[PEG5k-(硼酸/邻苯二酚)4_CA8]以及所得的对甘露醇和/或酸性pH响应的硼酸酯交联的胶束(boronate crosslinked micelles, BCM)的示意图。
[0040]图22示出(A)在pH7.4下，当在PBS中与具有不同比例的PEG5k-邻苯二酚
4-CA8(0mM 至 0.5mM)的 PEG5k-NBA4-CA8 (0.1mM)形成的胶束混合时，ARS (0.1mM)的荧光强度。激发:468nm。(B)历时120min的NCM于SDS中以及BCM4于SDS中的连续动态光散射测量，在120min时添加甘露醇或将溶液的pH调节至5.0 (参见箭头)。BCM4于PBS中(Cl)；BCM4 于 SDS 中 120min(C2) ;BCM4 于 SDS 中 120min，然后将溶液的 pH 调节至 5.020min (C3)；以及BCM4于SDS中120min，然后用甘露醇(IOOmM)处理20min(C4)的TEM图像(比例尺:IOOnm)。
[0041]图23示出(A)与NCM相比，在5hr时用二醇(甘露醇和葡萄糖)处理的和/或pH5.0的BCM4的pH-和二醇-响应性紫杉醇(PTX)释放特性。(B)示出与通过或不通过用IOOmM甘露醇在pH5.0处理、然后用PBS洗涤3次且另外孵育23hr的Taxol?、PTX-NCM和PTX-BCM4 —起孵育Ihr之后，SK0V-3细胞活性的MTT分析。*:ρ〈0.05,**:ρ〈0.01, ***:ρ〈0.001。
[0042]图24示出FRET-NCM于PBS⑷中和于ρΗ7.4的DMSO⑶中的图示；(C) FRET-NCM于PBS (红线)和DMSO (黑线)中的以480nm激发的荧光发射谱。(D) FRET-BCM4于PBS (红线)和DMSO(黑线)中的以480nm激发的发射谱。(E)在静脉内注射100 μ L FRET-NCM和FRET-BCM4(2.0mg/mL)之后，在裸鼠(η=3)血液中随时间的FRET比(I若丹明Β/(I若丹明B+IDi0))。激发:480nm。(F)在裸鼠(n=3)中静脉内注射之后，在不同时点采集的血液中与若丹明B结合的NCM和BCM4的荧光信号变化。激发:540nm。(G)在静脉内注射共负载有PTX和DiD的BCM4之后获得的携带SK0V-3异种移植物的小鼠的离体近红外荧光(NIRF)图像。
[0043]图25示出含邻苯二酚的末端树突状聚合物和含硼酸的末端树突状聚合物的合成方案(A、B和C)。在最后步骤，通过DCM/TFA(l/l，v/v)移除含硼酸的末端树突状聚合物的频哪醇酯。以实例形式示出PEG5k-BA2-CA8的合成方案。
[0044]图26示出含邻苯二酚(A)的末端树枝状聚合物以及含硼酸(B和C)的末端树枝状聚合物的化学结构。
[0045]图27示出与PEG5k-CA8末端树枝状聚合物相比，初始PEG和各末端树枝状聚合物对(PEG5k-NBA4-CA8/PEG5k-邻苯二酚 4-CA8)的 MALD1-TOFMS。示出 PEG5k-NBA4-CA8 的频哪醇酯形式。
[0046]图28示出在DMS0_d6中记录的，与相对应的小分子3_羧基_5_硝基苯基硼酸和3，4- 二羟基苯甲酸以及PEG5k-CA8末端树突状聚合物相比，各末端树突状聚合物对(PEG5k-NBA4-CA8/PEG5k-邻苯二酚 4-CA8)的1H NMR 谱。[0047]图29 示出由动态光散射(Niicrotrac? )测量的 NCM、BCMU BCM2、BCM3 和 BCM4的粒径。
[0048]图30示出在不存在(A)和存在(B)血浆50%(v/v) 24h的情况下的NCM的粒径；在存在2.5mg/mL SDSlOsec(C)的情况下NCM的粒径；在不存在(D)和存在血浆50%(ν/ν) 24h (E)的情况下的BCM4的粒径；在存在2.5mg/mL SDS120min (F)的情况下的BCM4的粒径；BCM4于SDS中120min，然后将溶液pH调节至5.020min(G)的粒径；BCM4于SDS中120min，然后用甘露醇(IOOmM)处理20min(H)的粒径；BCM4于SDS中120min，然后用葡萄糖(IOOmM)处理20min(I)的粒径。通过动态光散射(Microtrac)测量粒径。胶束浓度于PBS中保持为1.0mg/mL。
[0049]图31示出通过DLS，在ρΗ7.4下，在2.5mg/mL SDS存在的情况下的BCM4的连续粒径测量。胶束浓度保持为1.0mg/mL。
[0050]图32示出在9h时，⑷在不同pH水平下和⑶在存在不同浓度的甘露醇(Man)或葡萄糖(Glu)的情况下，NCM、BCM3和BCM4的PTX释放。(C)与在pH7.4下的NCM相比，在不同pH水平(5.0和7.4)以及在存在甘露醇(IOOmM)的情况下，BCM4的累积PTX释放特性。
[0051]图33示出具有和不具有在每剂量的纳米颗粒药物之后24hr给予的甘露醇的情况下，紫杉醇、非交联的和硼酸酯-邻苯二酚交联的纳米颗粒的各种制剂的治疗效能(肿瘤尺寸)。
[0052]图34示出静脉内的负载入纳米载体的地塞米松(Dex)与仅用等剂量的静脉地塞米松(iv Dex)相比，将以显著程度降低肺灌洗嗜酸性粒细胞计数。
[0053]发明详述
[0054]1.概述
`[0055]本发明提供了具有交联基团的末端树枝状聚合物，使得由该末端树枝状聚合物形成的纳米载体胶束交联以改善纳米载体胶束的稳定性。交联基团能位于树枝状聚合物自身之上，或位于树枝状聚合物与PEG基团之间的连接部分之上。能使用任何合适的交联基团，例如能与自身反应的那些交联基团，或者彼此反应的官能团的互补对。
[0056]I1.定义
[0057]如本文所用，术语“树枝状聚合物(dendrimer) ”和“树枝状聚合物(dendriticpolymer) ”是指包含中心、多个支化单体单元和多个端基的支化聚合物。单体彼此连接以形成从中心延伸并在端基结束的臂(或“树突(dendrons) ”)。树枝状聚合物的中心可以与本发明化合物的其他片段连接，并且端基可以被其他化学部分进一步官能化。
[0058]如本文所用，术语“末端树枝状聚合物”是指一种树枝状聚合物，其包含亲水性PEG片段以及与该树枝状聚合物的一个或多个端基共价结合的一个或多个化学部分。这些部分可以包括但不限于疏水性基团、亲水性基团、两亲性化合物以及药物。使用正交保护基团策略，可以将不同的部分选择性地安装于期望的端基。
[0059]如本文所用，术语“蝴蝶结形(bow-tie)树枝状聚合物”或“蝴蝶结形末端树枝状聚合物”是指包含使用连接物部分在其中心处连接在一起的两个支化片段的树枝状聚合物，所述支化片段例如树枝状聚合物和支化的PEG部分。
[0060]如本文所用，术语“纳米载体”是指由本发明的树枝状聚合物缀合物的聚集而产生的胶束。纳米载体具有疏水性核和亲水性外部。
[0061 ] 如本文所用，术语“单体”和“单体单元”是指二氨基羧酸、二羟基羧酸和羟基氨基羧酸。本发明的二氨基羧酸基团的实例包括但不限于2，3- 二氨基丙酸、2，4- 二氨基丁酸、2，5- 二氨基戊酸(鸟氨酸)、2，6- 二氨基己酸(赖氨酸)、(2-氨基乙基)-半胱氨酸、3-氨基-2-氨基甲基丙酸、3-氨基-2-氨基甲基-2-甲基丙酸、4-氨基-2- (2-氨基乙基)丁酸和5-氨基-2-(3-氨基丙基)戊酸。本发明的二羟基羧酸基团的实例包括但不限于甘油酸、2，4-二羟基丁酸、甘油酸、2，4-二羟基丁酸、2，2-双(羟基甲基)丙酸和2，2-双(羟基甲基)丁酸。羟基氨基羧酸的实例包括但不限于丝氨酸和高丝氨酸。本领域技术人员会认识到其他单体单元可用于本发明。
[0062]如本文所用，术语“氨基酸”是指携带胺官能团的羧酸。氨基酸包括上述二氨基羧酸。氨基酸包括天然存在的α -氨基酸，其中胺结合于与羧酸的羰基碳相邻的碳。天然存在的α -氨基酸的实例包括但不限于L-天冬氨酸、L-谷氨酸、L-组氨酸、L-赖氨酸和L-精氨酸。氨基酸还包括天然存在的α-氨基酸的D-对映异构体以及氨基酸和其他非天然存在的氨基酸。
[0063]如本文所用，术语“连接物”是指使树枝状聚合物缀合物的一个片段与另一个片段相连接的化学部分。用于将连接物连接于树枝状聚合物的片段的键的类型包括但不限于酰胺、胺、酯、氨基甲酸酯、脲、硫醚、硫代氨基甲酸酯、硫代碳酸酯和硫脲。本领域技术人员会认识到其他类型的键可用于本发明。
[0064]如本文所用， 术语“低聚物”是指五个或更少的共价连接在一起的如上所述的单体。单体可以以线性或支化方式连接在一起。低聚物可以用作末端树枝状聚合物的支化片段的中心。
[0065]如本文所用，术语“疏水性基团”是指不可溶于水的或被水排斥的化学部分。疏水性基团的实例包括但不限于长链烷烃和脂肪酸、碳氟化物、硅酮、诸如胆固醇的某些类固醇，以及许多聚合物，包括例如聚苯乙烯和聚异戊二烯。
[0066]如本文所用，术语“亲水性基团”是指可溶于水的或被水吸引的化学部分。亲水性基团的实例包括但不限于醇、短链羧酸、季胺、磺酸盐、磷酸盐、糖和某些聚合物，例如PEG。
[0067]如本文所用，术语“两亲性化合物”是指具有疏水性部分和亲水性部分二者的化合物。例如，本发明的两亲性化合物能具有化合物的一个亲水面和化合物的一个疏水面。可用于本发明的两亲性化合物包括但不限于胆酸以及胆酸类似物及衍生物。
[0068]如本文所用，术语“胆酸”是指(R)-4-((3R，5S，7R，8R，9S，10S,12S, 13R, 14S, 17R)-3，7，12-三羟基-10，13-二甲基十六氢-1H-环戊[a]菲-17-基)戊酸。胆酸还被称为3α，7α，12 α -三羟基-5 β -胆烷酸；3_ α，7_ α，12- α -三羟基_5_ β -胆烷-24-酸；17-β-(1-甲基-3-羧基丙基)本胆烷-3α，7α，12α-三醇；胆酸(cholalic acid);以及胆酸(cholalin)。胆酸衍生物及类似物,例如别胆酸、癖胆酸、禽胆酸(avicholic acid)、脱氧胆酸、鹅脱氧胆酸，也可用于本发明。胆酸衍生物可以设计为调节由末端树枝状聚合物组装而产生的纳米载体的性质，例如胶束稳定性和膜活性。例如，胆酸衍生物能具有被一个或多个甘油基团、氨基丙二醇基团或其他基团修饰的亲水面。
[0069]如本文所用，术语“药物”或“治疗剂”是指能治疗和/或减轻病况或疾病的作用剂。药物可以为疏水性药物，其为任何排斥水的药物。可用于本发明的疏水性药物包括但不限于紫杉醇、多柔比星、依托泊苷、伊立替康、SN-38、环孢菌素A、鬼曰毒素、卡氮芥、两性霉素、伊沙匹隆、帕土匹龙(埃博霉素类)、雷帕霉素和钼类药物。本发明的药物还包括前药形式。本领域技术人员会认识到其他药物可用于本发明。
[0070]如本文所用，术语“可交联的基团”或“交联基团”是指能与另一分子上的类似或互补的基团结合的官能团，例如与第二树枝状聚合物上的第二可交联基团连接的第一树枝状聚合物上的第一可交联基团。适于作为本发明中可交联基团和交联基团的基团包括诸如半胱氨酸的硫醇、硼酸和1，2-二醇，包括1，2-二羟基苯，例如邻苯二酚。当可交联基团和交联基团结合时，它们形成交联键，例如二硫化物和硼酸酯。其他可交联基团和交联基团适于本发明。
[0071]如本文所用，术语“键裂解组分”是指能裂解使用本发明的可交联基团和交联基团而形成的交联键的作用剂。键裂解组分能为还原剂，例如谷胱甘肽(当交联键为二硫化物时)，或甘露醇(当由硼酸和1，2- 二醇形成交联键时)。
[0072]如本文所用，术语“成像剂”是指使身体器官、组织或系统成像的化学品。示例性成像剂包括顺磁剂、光学探针和放射性核素。
[0073]如本文所用，术语“治疗(treat) ”、“治疗(treating) ”和“治疗(treatment) ”是指在治疗或减轻损伤、病理、病状或症状(例如疼痛)方面的任何成功标志，包括任何客观或主观参数，例如症状的减轻、消退、消失，或者使症状、损伤、病理或病况对于患者而言更耐受，减少症状或病况的频率或持续时间，或者在某些情况中，防止症状或病况的发作。症状的治疗或减轻能基于任何客观或主观的参数，包括例如体检结果。
[0074]如本文所用，术语“个体”是指动物，例如哺乳动物，包括但不限于灵长类动物(例如人)、牛、绵羊、山羊、马、狗、猫、兔、大鼠、小鼠等。在某些实施方案中，所述个体为人。
[0075]如本文所用，术语“治疗有效量或剂量”或“治疗足够量或剂量”或“有效或足够量或剂量”是指产生给药所预期的治疗作用的剂量。准确的剂量将取决于治疗目的，并且将由本领域技术人员使用已知技术(参见，例如Lieberman, Pharmaceutical DosageForms (第 1-3 卷，1992) ; Lloyd, The Art, Science and Technology of PharmaceuticalCompounding(1999) ;Pickar, Dosage Calculations (1999);以及 Remington:The Scienceand Practice of Pharmacy,第 20版，2003，Gennaro, Ed.，Lippincott, Williams&Wilkins)来确定。在敏化细胞中，治疗有效剂量通常可低于非敏化细胞的常规治疗有效剂量。
[0076]III.末端树枝状聚合物
[0077]本发明提供了具有亲水性聚(乙二醇)(PEG)片段和疏水性片段的可交联的末端树枝状聚合物缀合物。PEG片段可以具有包括一个或多个PEG链的支化或线性构造。可由具有疏水面和亲水面的胆酸来提供末端树枝状聚合物的疏水片段。胆酸和PEG通过可包含多种酸重复单元的低聚物和/或聚合物来连接。典型地，低聚物和聚合物包括二氨基羧酸、赖氨酸。末端树枝状聚合物还被可交联基团官能化。末端树枝状聚合物可在溶液中聚集以形成具有疏水性内部和亲水性外部的胶束，并且可用作纳米载体以递送具有低水溶解度的药物或其他作用剂。在胶束形成之后，能使用可交联基团来交联末端树枝状聚合物，形成更稳定的胶束。
[0078]本发明提供了 PEG化的树枝状聚合物(称为末端树枝状聚合物)，其包含胆酸基团和在树枝状聚合物周围的其他部分，以及可交联基团。在一些实施方案中，本发明提供了通式I的化合物:
[0079](PEG)m-A(Y1)p-L-D(Y2)q-(R)n (I)
[0080]其中通式I的基团A与至少一个PEG基团连接。通式I的基团D为具有单中心基团、多个支化单体单元X和多个端基的树枝状聚合物。通式I的基团L为与树枝状聚合物的中心基团连接的键或连接物。通式I的每一 PEG为聚乙二醇(PEG)聚合物，其中每一 PEG聚合物具有IkDa至IOOkDa的分子量。通式I的每一 R可为树枝状聚合物的端基、疏水性基团、亲水性基团、两亲性化合物或药物，使得当R不为端基时，则每一 R与端基之一连接。通式I的每一 Y1和Y2为可交联基团，其可为硼酸、二羟基苯或硫醇中任一种。通式I的下标m为整数O至20。通式I的下标n为整数2至20，其中下标n等于在树枝状聚合物上的端基数，并且其中数量n个R基团的至少一半可各自为疏水性基团、亲水性基团、两亲性化合物或药物。并且，下标P和q各自为O或2至8，使得下标P和q之一为2至8。
[0081]基团A可以为能使PEG与连接物或树枝状聚合物D连接的任何合适的基团。合适的A基团包括以下对于树枝状聚合物所描述的单体单元X。在一些实施方案中，基团A为赖氨酸的单体或低聚物。在一些实施方案中，基团A为赖氨酸。基团A可与可交联基团或成像剂直接连接或通过连接物连接。在一些实施方案中，基团A还可包括至少一种成像剂。可用于与本发明的末端树枝状聚合物连接的成像剂包括但不限于荧光染料、螯合物和放射性金属。
[0082]所述树枝状聚合物可为任何合适的树枝状聚合物。树枝状聚合物可由包括氨基酸或其他双官能AB2-型单体的支化单体单元形成，其中A和B为两种不同的能在一起反应以使所得聚合物链具有形成A-B键的支化点的官能团。在一些实施方案中，每一支化单体单元X能为二氨基羧酸、二羟基羧酸和羟基氨基羧酸。在一些实施方案中，每一二氨基羧酸可为2，3- 二氨基丙酸、2，4- 二氨基丁酸、2，5- 二氨基戊酸(鸟氨酸)、2，6- 二氨基己酸(赖氨酸)、(2-氨基乙基)-半胱氨酸、3-氨基-2-氨基甲基丙酸、3-氨基-2-氨基甲基-2-甲基丙酸、4-氨基-2-(2-氨基乙基)丁酸或5-氨基-2-(3-氨基丙基)戊酸。在一些实施方案中，每一二羟基羧酸可为甘油酸、2，4-二羟基丁酸、2，2-双(羟基甲基)丙酸、2，2-双(羟基甲基)丁酸、丝氨酸或苏氨酸。在一些实施方案中，每一羟基氨基羧酸可为丝氨酸或高丝氨酸。在一些实施方案中，二氨基羧酸为氨基酸。在一些实施方案中，每一支化单体单元X为赖氨酸。
[0083]末端树枝状聚合物的树枝状聚合物可为树枝状聚合物的任何合适的代，包括1、2、
3、4、5代或更多代，其中树枝状聚合物的每一“代”是指在树枝状聚合物的一个分支之后，在中心与端基之间交汇的支化点的数量。末端树枝状聚合物的树枝状聚合物还可以包括局部代(partial-generation),例如1.5、2.5、3.5、4.5、5.5等,其中树枝状聚合物的支化点仅具有单一的分支。树枝状聚合物的各种构造可以提供任何合适数量的端基，包括但不限于
2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、
30、31或32个端基。
[0084]末端树枝状聚合物或末端树枝状聚合物片段的中心可以为任何合适的官能团。在一些实施方案中，中心包括使末端树枝状聚合物或末端树枝状聚合物片段与另一片段连接的官能团。中心官能团可为亲核基团，包括但不限于醇、胺、硫醇或肼。中心官能团还可以为亲电子体，例如醛、羧酸或羧酸衍生物，包括酰基氯或N-羟基琥珀酰亚胺基酯。[0085]安装在末端树枝状聚合物周围的R基团可以为任何合适的化学部分，包括亲水性基团、疏水性基团或两亲性化合物。疏水性基团的实例包括但不限于长链烷烃和脂肪酸、碳氟化物、硅酮、诸如胆固醇的某些类固醇，以及许多聚合物，包括例如聚苯乙烯和聚异戊二烯。亲水性基团的实例包括但不限于醇、短链羧酸、胺、磺酸盐、磷酸盐、糖和某些聚合物，例如PEG。两亲性化合物的实例包括但不限于具有一个亲水面和一个疏水面的分子。
[0086]可用于本发明的两亲性化合物包括但不限于胆酸以及胆酸类似物及衍生物。“胆酸”是指(R) -4- ((3R, 5S, 7R, 8R, 9S, 10S, 12S, 13R, 14S, 17R) -3，7，12-三羟基-10, 13- 二甲
基十六氢-1H-环戊[a]菲-17-基)戊酸，其具有结构:
[0087]
【权利要求】
1.通式I的化合物:
(PEG) m-A (Y1) P-L-D (Y2) q-(R)n (I) 其中 A与至少一个PEG基团连接； D为具有单中心基团、多个支化单体单元X和多个端基的树枝状聚合物； L为与所述树枝状聚合物的中心基团连接的键或连接物； 每一 PEG为聚乙二醇(PEG)聚合物，其中每一 PEG聚合物具有IkDa至IOOkDa的分子量; 每一 R独立地选自:所述树枝状聚合物的端基、疏水性基团、亲水性基团、两亲性化合物和药物，使得当R不为端基时，则每一 R与所述端基之一连接； 每一 Y1和Y2为独立地选自硼酸、二羟基苯和硫醇的可交联基团； 下标m为整数O至20 ； 下标η为整数2至20，其中下标η等于在所述树枝状聚合物上的端基的数量，并且其中数量η个R基团的至少一半各自独立地选自疏水性基团、亲水性基团、两亲性化合物和药物；以及 下标P和q各自为O或2至8,使得下标P和q之一为2至8。
2.如权利要求1所述的化合物，其中每一支化单体单元X独立地选自二氨基羧酸、二羟基羧酸和羟基氨基羧酸。
3.如权利要求2所述的化合物，其中每一二氨基羧酸独立地选自2，3-二氨基丙酸、2，4- 二氨基丁酸、2，5- 二氨基戊酸(鸟氨酸)、2，6- 二氨基己酸(赖氨酸)、(2-氨基乙基)_半胱氨酸、3-氨基-2-氨基甲基丙酸、3-氨基-2-氨基甲基-2-甲基丙酸、4-氨基-2- (2-氨基乙基)丁酸和5-氨基-2- (3-氨基丙基)戍酸。
4.如权利要求2所述的化合物，其中每一二羟基羧酸独立地选自甘油酸、2，4-二羟基丁酸、2，2-双(羟基甲基)丙酸、2，2-双(羟基甲基)丁酸、丝氨酸和苏氨酸。
5.如权利要求2所述的化合物，其中每一羟基氨基羧酸独立地选自丝氨酸和高丝氨酸。
6.如权利要求2所述的化合物，其中所述二氨基羧酸为氨基酸。
7.如权利要求2所述的化合物，其中每一支化单体单元X为赖氨酸。
8.如权利要求1所述的化合物，其中每一R独立地选自胆酸、(3α，5β，7α，12α) -7, 12- 二羟基 _3- (2, 3- 二羟基 _1-丙氧基)_ 胆酸(CA-40H)、(3α，5β，7α，12α) -7-羟基 _3，12- _.(2, 3- 二羟基 _1-丙氧基)_ 胆酸(CA-50H)、(3α，5β，7α，12α)-7，12- 二羟基 _3-(3_ 氨基 _2_ 羟基-1-丙氧基)_ 胆酸(CA-30H-NH2)、胆固醇甲酸酯、多柔比星以及大黄酸。
9.如权利要求1所述的化合物，其中每一R为胆酸。
10.如权利要求1所述的化合物，其中连接物L选自聚乙二醇、聚丝氨酸、聚甘氨酸、聚(丝氨酸-甘氨酸)、脂肪族氨基酸、6-氨基己酸、5-氨基戊酸、4-氨基丁酸以及β -丙氨酸。
11.如权利要求1所述的化合物，其中连接物L为具有以下通式的Ebes:
12.如权利要求1所述的化合物，其中A还包括至少一种成像剂。
13.如权利要求1所述的化合物，其具有结构:PEG-A(Y1)p-D-(R)n (Ia)其中下标P为整数2至8，并且下标q为O。
14.如权利要求1所述的化合物，其具有选自下列的结构:
15.如权利要求1所述的化合物，其具有结构:PEG-A-D(Y2)q-(R)n (Ib)其中下标P为O，并且下标q为整数2至8。
16.如权利要求1所述的化合物，其具有结构:
17.具有内部和外部的可逆交联的纳米载体，所述纳米载体包含至少两个缀合物，其中每一缀合物包含: 聚乙二醇(PEG)聚合物； 至少两个具有亲水面和疏水面的两亲性化合物； 至少两个交联基团；以及 与所述PEG、两亲性化合物和交联基团共价连接的树枝状聚合物； 其中每一缀合物在水性溶剂中自组装以形成所述纳米载体，使得通过每一两亲性化合物的疏水面彼此相对的定向来在所述纳米载体的内部中形成疏水性口袋，其中每一缀合物的PEG在所述纳米载体的外部上自组装，并且其中至少两个缀合物通过所述交联基团可逆地交联。
18.如权利要求17所述的纳米载体，其中每一缀合物包含权利要求1所述的化合物。
19.如权利要求17所述的纳米载体，其中所述交联基团选自硫醇、硼酸和二羟基苯。
20.如权利要求17所述的纳米载体，其中所述交联基团各自为硫醇。
21.如权利要求17所述的纳米载体，其中第一组缀合物包含硼酸交联基团，并且第二组缀合物包含二羟基苯交联基团。
22.如权利要求17所述的纳米载体，其中所述纳米载体还包含疏水性药物或成像剂，使得所述疏水性药物或成像剂被隔离在所述纳米载体的疏水性口袋中。
23.如权利要求22所述的纳米载体，其中所述疏水性药物选自硼替佐米、紫杉醇、SN38、喜树碱、依托泊苷和多柔比星、多西他赛、道诺霉素、VP16、强的松、地塞米松、长春新碱、长春花碱、替西罗莫司、卡莫西尼、拉帕替尼、索拉非尼、维甲酰酚胺以及放射菌素D。
24.如权利要求22所述的纳米载体，其中所述成像剂选自有机荧光染料、量子点(QD)、超顺磁氧化铁纳米颗粒(SPIO-NP)和金纳米颗粒。
25.如权利要求22所述的纳米载体，其中所述成像剂为放射性核素。
26.如权利要求17所述的纳米载体，其中每一两亲性化合物为胆酸。
27.向有需要的个体递送药物的方法，其包括: 向所述个体给予权利要求18所述的纳米载体，其中所述纳米载体包含药物和多个交联键；以及 使用键裂解组分裂解所述交联键，使得从所述纳米载体释放所述药物，由此向所述个体递送所述药物。
28.如权利要求27所述的方法，其中所述键裂解组分包括还原剂。
29.如权利要求27所述的方法，其中所述键裂解组分选自N-乙酰半胱氨酸、谷胱甘肽、2-巯基乙烷磺酸钠(MESNA)、甘露醇和酸。
30.逆转权利要求17所述的可逆交联的纳米载体的交联的方法，其包括使所述可逆交联的纳米载体与适于裂解所 述交联键的键裂解组分接触，由此逆转所述可逆交联的纳米载体的交联。
31.如权利要求30所述的方法，其中所述接触在体内中。
32.如权利要求30所述的方法，其中所述键裂解组分选自N-乙酰半胱氨酸、谷胱甘肽、2-巯基乙烷磺酸钠(MESNA)、甘露醇和酸。
33.如权利要求30所述的方法，其中当权利要求1所述的交联基团包含硫醇时，所述键裂解组分选自N-乙酰半胱氨酸和2-巯基乙烷磺酸盐。
34.如权利要求30所述的方法，其中当权利要求1所述的交联基团包含硼酸和二羟基苯时，所述键裂解组分为甘露醇。
35.治疗疾病的方法，其包括向需要这样的治疗的个体给予治疗有效量的权利要求18所述的纳米载体，其中所述纳米载体还包含药物。
36.如权利要求35所述的方法，其中所述药物为隔离在所述纳米载体的内部中的疏水性药物。
37.如权利要求36所述的方法，其中所述疏水性药物选自硼替佐米、紫杉醇、SN38、喜树碱、依托泊苷和多柔比星、多西他赛、道诺霉素、VP16、强的松、地塞米松、长春新碱、长春花碱、替西罗莫司、卡莫西尼、拉帕替尼、索拉非尼、维甲酰酚胺以及放射菌素D。
38.如权利要求35所述的方法，其中所述疾病为癌症。
39. 如权利要求35所述的方法，其中所述疾病为哮喘。
【文档编号】C08G83/00GK103748142SQ201280032611
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2012年5月14日 优先权日:2011年5月13日
【发明者】基特·S·拉姆, 李源培, 罗君涛, 肖凯 申请人:加利福尼亚大学董事会