基于聚乙二醇的酸敏感性阿霉素前药及其制备方法与应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于聚乙二醇的酸敏感性阿霉素前药及其制备方法与应用。具体制备方法为利用双末端含二叠氮乙基二缩醛基的聚乙二醇与对硝基苯基炔丙基碳酸酯反应，制备末端含酸敏感性缩醛基和对硝基苯酯叠氮基团的聚乙二醇；然后利用所制备的聚乙二醇与阿霉素盐酸盐反应，获得基于聚乙二醇的酸敏感性阿霉素前药。这类具有酸敏感性的水溶性阿霉素前药具有良好的生物相容性和酸敏感性，因而可以用作刺激敏感性抗肿瘤前药。
【专利说明】基于聚乙二醇的酸敏感性阿霉素前药及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001]本发明属于生物医用高分子材料领域，具体涉及一种基于聚乙二醇的酸敏感性阿霉素前药、其制备方法及其作为前药的应用。
【背景技术】
[0002]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。据世界卫生组织2013年2月发布的调查报告显示，2008年全球死于癌症的人数达760万，每年约有1300万新增癌症患者，其中三分之二新增癌症患者和死于癌症的患者来自发展中国家。
[0003]随着科学技术的不断进步与发展，目前已有多种行之有效的抗肿瘤药物被临床使用，但是，临床上使用的药物绝大多数是低分子量化合物(通常在500 g.πιο1)，在血液流动中的半衰期很短，具有较高的清除率。这些小分子药物通常是通过多价而不是单价键与给定的受体结合。此外，它们可迅速扩散到体内健康组织，并在全身均匀分布，结果导致只有少量药物到达靶位点，产生治疗过程疗效的不确定性与较大的毒副作用，因而大大限制了这些抗肿瘤药物的应用。
[0004]许多优良的疏水性药物，如紫杉醇，阿霉素等，由于极难溶于水和较大的毒性，从而限制了其在临床上的应用。随着人类对肿瘤学、分子生物学、药学及化学等相关科学的不断探索，使得对抗肿瘤药物的研究有了长足的进步。
[0005]通过前药化，可以 有效地解决上述问题。前药(prodrug)，也称药物前体、前驱药物，是指经过生物体转化后具有药理作用的化合物，具体可分为载体前体药物和生物前体药物。其中，载体前体药物是指具有活性的药物与起运输作用的载体通过共价键结合，在体循环过程中可通过简单的水解作用卸除载体，释放出活性化合物，发挥药理作用。对于载体的结构，要求对生物体无害，并且能及时释放出活性药物。前药本身并没有生物活性或者活性很低，经过体内代谢后转变为具有活性的物质，这一过程的目的在于提高药物的利用率，增强靶向性，降低药物的毒副作用。
[0006]通过对PEG进行末端官能化后与疏水性药物键合制备前药，可以极大地提高原药的水溶性，增加药物稳定性，减小毒副作用，延长原药在体内的半衰期，因此，PEG在前药的应用中得到了广泛的研究。
[0007]与传统的药物释放体系相比，具有刺激响应性的药物载体具有一定的优点。表现为在特定的刺激作用条件下可以快速释放出所包载或者键合的药物，达到有效治疗的目的。这些刺激作用包括:pH值，光强，离子浓度，氧化还原介质等。
[0008]一般来说，肿瘤和炎症等病变组织内部的pH值都要比正常体液的pH值低，呈现出弱酸性。因此，可以很好地利用这一特点进行前药的设计，将一些在酸性条件下易分解的组分引入前药中。它们在水溶液中可以组装成前药胶束并稳定存在，但是在酸性条件下，酸敏感性基团或链段会发生断裂使胶束被破坏，从而可以将其聚集在胶束内部的药物快速地释放出来，这些酸敏感性基团包括缩醛基、腙键、原甲酸酯等。[0009]在现有技术中，已有一些关于酸敏感性的前药的报道。但是，作为抗肿瘤前药，应当具有良好的生物相容性和生物可降解性，并且，作为抗肿瘤前药，还应当具有下列特征:在水溶液中可以形成稳定的聚合物胶束，亲水性外壳起到稳定胶束、提高胶束血液循环时间的作用；前药胶束在体内循环时，具有抗凝血和抗蛋白吸附的性能；当载药胶束到达肿瘤或病变组织时，能够利用局部组织的PH值较低的特点，破坏胶束，快速地释放出抗癌药物。
[0010]因此，需要寻求更多的药效明显、且在细胞环境下具有酸敏感性的抗肿瘤前药。
【发明内容】
[0011]本发明的目的是，提供一种基于聚乙二醇的酸敏感性阿霉素前药，该阿霉素前药具有良好的生物相容性和抑制肿瘤细胞增殖的能力，可用作制备抗癌药物。
[0012]为达到上述目的，本发明的总体构思是:采用结构中含有酸敏感基团的聚乙二醇(PEG)作为基本原料，经“点击”化学反应活化后与抗癌药物阿霉素反应，制备基于聚乙二醇的酸敏感性阿霉素前药。具体为首先利用双末端含二叠氮乙基二缩醛基的聚乙二醇(N3-^-PEG-S-N3)与对硝基苯基炔丙基碳酸酯反应，制备末端含酸敏感性缩醛基和对硝基苯基的聚乙二醇(NC-a-PEG-a-NC);然后利用所制备的NC-a-PEG-a-NC与阿霉素盐酸盐反应，获得基于聚乙二醇的酸敏感性阿霉素前药。
[0013]本发明具体的技术方案为:一种基于聚乙二醇的酸敏感性阿霉素前药，由下列化学结构式表达:
【权利要求】
1.一种基于聚乙二醇的酸敏感性阿霉素前药，其特征在于，由下列化学结构式表达:
2.根据权利要求1所述基于聚乙二醇的酸敏感性阿霉素前药，其特征在于:所述基于聚乙二醇的酸敏感性阿霉素前药的数均分子量范围为2500~7000 g.πιο-1。
3.—种权利要求1所述基于聚乙二醇的酸敏感性阿霉素前药的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)惰性气体气氛条件下，在“点击”化学反应催化剂和配体的存在下，以双末端含有二叠氮乙基二缩醛基的聚乙二醇与对硝基苯基炔丙基碳酸酯为原料，以无水四氢呋喃为溶剂，通过“点击”化学法制备获得末端为对硝基苯基的聚乙二醇； 其中，双末端含有二叠氮乙基二缩醛基聚乙二醇、对硝基苯基炔丙基碳酸酯和“点击”化学反应催化剂的摩尔比为1: (2.1~2.4):1 点击”化学反应催化剂和配体的摩尔比为1: (I~2); (2)以无水N，N-二甲基甲酰胺作为溶剂，在缚酸剂的存在下，用步骤(1)获得的末端含有对硝基苯基的聚乙二醇与阿霉素盐酸盐反应，制备得到所述基于聚乙二醇的酸敏感性阿霉素前药； 所述末端含有对硝基苯基的聚乙二醇、缚酸剂和阿霉素盐酸盐的摩尔比为1: (6~12): (2 ~4)。
4.根据权利要求3所述基于聚乙二醇的酸敏感性阿霉素前药的制备方法，其特征在于:步骤(1)中，惰性气体为氩气。
5.根据权利要求3所述基于聚乙二醇的酸敏感性阿霉素前药的制备方法，其特征在于:步骤(1)中，“点击”化学反应催化剂选自氯化亚铜或溴化亚铜；配体选自:联吡啶、五甲基二亚乙基三胺、四甲基乙二胺或六甲基三亚乙基四胺中的一种。
6.根据权利要求3所述基于聚乙二醇的酸敏感性阿霉素前药的制备方法，其特征在于:步骤(2)中，缚酸剂为三乙胺，乙二胺，四甲基乙二胺，N，N-二异丙基乙胺中的一种。
7.根据权利要求3所述基于聚乙二醇的酸敏感性阿霉素前药的制备方法，其特征在于:步骤(1)中，“点击”化学反应时，反应温度为25°C~35°C，反应时间为20 h~40 h ；步骤(2)中，末端含有对硝基苯基的聚乙二醇与阿霉素盐酸盐反应反应时，反应温度为40°C~60°C，反应时间为24 h~48 h。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于:在步骤(1)~(2)完成后，分别对产物进行提纯处理，所述纯化过程包括以下步骤:(i)末端含有对硝基苯基的聚乙二醇的纯化:在反应结束后，接触空气，使反应终止，待溶液变成绿色后，除去溶剂得到绿色固体，将其溶解在二氯甲烷和无水乙醇的混合溶剂中并使溶液通过装有碱性Al2O3的柱子，然后除去溶剂，再将浓缩液逐滴加入冰乙醚中，过滤并将收集到的固体产物溶解于四氢呋喃中，待固体产物溶解后将溶液逐滴加入冰乙醚中，然后过滤并将收集到的固体物置于真空烘箱中干燥至恒重，得到淡黄色产物为末端含有对硝基苯基的聚乙二醇； (?)基于聚乙二醇的酸敏感性阿霉素前药的纯化:在反应结束后，除去溶剂，将浓缩液溶于无水甲醇中，用无水甲醇透析20~30h后用超纯水透析48~96 h ;最后,将透析袋中所得到的红色透明液体冷冻干燥，获得深红色固体产物，即为基于聚乙二醇的酸敏感性阿霉素前药。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于:步骤(i)中，所述二氯甲烷与无水乙醇的体积比为1: 0.5~1.5 ;步骤(ii)中，透析时采用截留分子量为3500 Da的透析袋。
10.权利要求1或2所述基于聚乙二醇的酸敏感性阿霉素前药在制备刺激响应性抗癌药物中的应用。
【文档编号】C08G65/00GK103834002SQ201410054812
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年2月18日 优先权日:2014年2月18日
【发明者】倪沛红, 王海蓉, 何金林, 张明祖, 李飞, 陶云锋 申请人:苏州大学