紫杉醇‑聚乳酸‑紫杉醇共聚物及其制备方法与应用与流程

本发明涉及医药共聚物，特别是涉及一种紫杉醇-聚乳酸-紫杉醇共聚物及其制备方法与应用。

背景技术：

紫杉醇(paclitaxeltaxol,ptx)是一种四环二萜化合物，分子式为c47h51no14，分子量为853.9，其化学分子式如下式所示，化学性质较稳定，易氧化难还原，水溶性差，仅为0.25μg/ml。

人们对紫杉醇可能进行修饰的部位进行了研究，紫杉醇分子上最有可能进行化学修饰的部位是7-羟基和2-羟基，在2-羟基处进行化学修饰得到的紫杉醇衍生物，具有细胞毒性且空间位阻较小。常用且较为容易的方法是通过酯键将紫杉醇2-羟基与聚乳酸上的羧基连接。聚乳酸(pla)作为一种在体内代谢的最终产为水和二氧化碳的亲脂性聚合物，已被fda认可并广泛应用于生物医学领域如手术缝合线、骨钉、缓释药物载体的疏水链段等。其成本低廉、合成方便且拥有物相容性、生物可降解性能等多种优异性能。

本发明通过某些特定的催化剂催化合成了聚乳酸链两端各连接一个紫杉醇分子，即一条聚乳酸链上连接两个紫杉醇分子的共聚物。从目前我们能检索到的文献资料来看，尚无公开发表的文献或专利，其制备方法亦无相关报道。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题提供了一种可以用作紫杉醇的药物载体或其他用途的紫杉醇-聚乳酸-紫杉醇共聚物，该共聚物中紫杉醇质量百分含量可控。

本发明还提供了上述紫杉醇-聚乳酸-紫杉醇共聚物的制备方法。

本发明所述的一种紫杉醇-聚乳酸-紫杉醇共聚物的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取聚乳酸(pla)和丁二酸酐，溶于有机溶剂a中，搅拌条件下加入催化剂a，室温反应12-24h，得到溶液a；

(2)将步骤(1)所得溶液a滴入正己烷中，搅拌至上层液澄清，将得到的沉淀物真空干燥后溶于四氢呋喃(thf)，再在纯水中沉淀，将所得沉淀物真空干燥，得到两端皆为羧基的聚乳酸，简称di-pla；

(3)取步骤(2)制备所得di-pla和紫杉醇(ptx)，溶于有机溶剂b，然后加入催化剂b，搅拌10-50h得到溶液b，将溶液b洗涤、去除残余水分和有机溶剂b，即得紫杉醇-聚乳酸-紫杉醇共聚物。

步骤(1)中，所述聚乳酸的分子量为500da-50000da，优选的为1500da-5000da。

步骤(1)中，所述有机溶剂a为1，4-二氧己烷或二甲基亚砜。

步骤(1)中，所述聚乳酸与有机溶剂a的质量体积比在0.05-0.4g/ml；丁二酸酐与有机溶剂a的质量体积比在0.01-0.05g/ml。

步骤(1)中，所述催化剂a为4-二甲氨基吡啶、吡啶等。所述催化剂a与聚乳酸的摩尔比为1:0.5-5，优选范围为1:1-2。

步骤(2)中，所述正己烷与溶液a的体积比为10-1:1，优选5-2:1；所述溶液a的滴加速率为2ml/min-20ml/min，优选5ml/min-10ml/min。

步骤(2)中，所述纯水用量与沉淀物的质量比为20-6:1。所述真空干燥均指在30-50℃真空干燥40-50h。优选的是在40℃真空干燥48h。

步骤(3)中，所述di-pla和紫杉醇的投加摩尔比例为1:0.1-2。

优选的，步骤(3)中，所述di-pla和紫杉醇的投加摩尔比例优选1:1-2。

步骤(3)中，所述有机溶剂b选自二氯甲烷和三氯甲烷中的一种或两种。所述di-pla与有机溶剂b的质量体积比为0.05-0.15g/ml；所述紫杉醇与有机溶剂b的质量体积比为0.01-0.1g/ml。

步骤(3)中，所述催化剂b为有机碱类催化剂与二环己基碳二亚胺(dcc)的复合催化体系，其中，有机碱类催化剂选自4-二甲氨基吡啶(dmap)、1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯(dbu)、肌酐(cr)和1,5,7-三氮杂二环[4.4.0]癸-5-烯(tbd)中的任意一种或几种。

优选的，所述复合催化体系中，有机碱类催化剂与二环己基碳二亚胺的摩尔比为1：0.5-1.5，优选1:1。

步骤(3)中，将溶液b分别用0.1mol/l的hcl和水洗涤，用无水mgso4去除有机相中的残余水分，然后减压去除有机溶剂b。

本发明所涉及的ptx-聚乳酸-ptx共聚物结构，是通过将聚乳酸与丁二酸酐反应得到两端皆为羧基封端的聚乳酸(hooc-聚乳酸-cooh)，并将其在催化剂存在条件下与ptx反应得到两端连接ptx的ptx-聚乳酸-ptx，可以通过控制聚乳酸段的分子量及聚乳酸中间产物双羧基pla(di-pla)与ptx的投加比例控制ptx-聚乳酸-ptx共聚物中ptx所占质量百分数。

ptx-聚乳酸-ptx共聚物中ptx载药量(loadingefficiency)计算公式为：其中，mn,ptx-聚乳酸-ptx是ptx-聚乳酸-ptx的数均分子量；mn，di-pla是di-pla的数均分子量，由核磁共振氢谱测得；其中di-pla为pla合成ptx-聚乳酸-ptx共聚物时的中间产物。

采用上述制备方法制备所得紫杉醇-聚乳酸-紫杉醇共聚物也在本发明的保护范围内。

采用上述制备方法制备所得紫杉醇-聚乳酸-紫杉醇共聚物作为紫杉醇药物载体的应用也在本发明的保护范围内。所述紫杉醇-聚乳酸-紫杉醇共聚物还可用作其他用途。

有益效果：本发明所述紫杉醇-聚乳酸-紫杉醇共聚物是通过某些特定的催化剂催化合成的，并且制备中可以通过控制聚乳酸的分子量及聚乳酸中间产物双羧基pla与紫杉醇的投加比例，达到控制共聚物中紫杉醇所占的质量百分数。制备所得紫杉醇-聚乳酸-紫杉醇共聚物可以用作紫杉醇的药物载体或其他用途。

附图说明

图1为原料pla、中间产物di-pla与制备得到ptx-pla-ptx共聚物的凝胶渗透色谱(gpc)对比图；

图2为原料pla、中间产物di-pla与制备得到ptx-pla-ptx共聚物的差示扫描量热分析(dsc)对比图；

图3为原料pla、中间产物di-pla的核磁共振氢谱(h-nmr)对比图；

图4为中间产物di-pla、药物ptx与最终产物ptx-pla-ptx的核磁共振氢谱(h-nmr)对比图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步的阐述，应该说明的是，下述说明仅是为了解释本发明，而不是对其内容进行限定。

试剂来源：

紫杉醇(ptx)购自：北京百灵威科技有限公司。

实施例1

一种紫杉醇-聚乳酸-紫杉醇共聚物的制备方法，包括以下步骤：

称取pla(mn＝2000da)3.0000g、丁二酸酐0.3002g，溶于20ml1，4-二氧己烷中，磁力搅拌条件下加入dmap0.3665g，室温反应24h，将上述溶液以8ml/min的速率滴入80ml正己烷，搅拌至上层液澄清，所得沉淀物真空干燥48h后溶于40mlthf并在质量为沉淀物质量10倍的纯水中沉淀出来，将沉淀物在40℃真空干燥48h，得到两端皆为羧基的pla，简称为di-pla；

称取上述所得di-pla0.2220g、ptx126.4mg，di-pla与ptx摩尔比为1：1.4，溶于2.3ml二氯甲烷溶液中，加入催化剂dmap18.1mg和dcc30.6mg反应48h，然后将反应液分别用0.1mol/l的hcl和水洗涤后，用无水mgso4去除有机相中的残余水分，并减压去除二氯甲烷。将样品氮气保护，密封保存。

ptx-聚乳酸-ptx共聚物中ptx载药量(loadingefficiency)计算公式为：其中，mn,ptx-聚乳酸-ptx是ptx-聚乳酸-ptx的数均分子量；mn，di-pla是di-pla的数均分子量，由核磁共振氢谱测得；其中di-pla为pla合成ptx-聚乳酸-ptx共聚物时的中间产物。

实施例1中原料pla、中间产物di-pla与制备得到ptx-pla-ptx共聚物的分子量及分布表征，见表1。

表1

实施例1制备得到ptx-pla-ptx共聚物中，ptx所占质量分数经表1和公式计算可得，为36.4％。

实施例1中，原料pla、中间产物di-pla与制备得到ptx-pla-ptx共聚物的热力学性能分析如表2所示。

表2

实施例1中原料pla、中间产物di-pla与制备得到ptx-pla-ptx共聚物的凝胶渗透色谱(gpc)对比图如图1所示；实施例1中原料pla、中间产物di-pla与制备得到ptx-pla-ptx共聚物的差示扫描量热分析(dsc)对比图如图2所示。实施例1中原料pla、中间产物di-pla的核磁共振氢谱(h-nmr)对比图如图3所示。实施例1中中间产物di-pla、药物ptx与最终产物ptx-pla-ptx的核磁共振氢谱(h-nmr)对比图如图4所示。

根据上述测定结果，

图1中pla、di-pla、ptx-pla-ptx都显示出分布很窄的单一特征峰，pdi在1.10-1.35之间。

图3中(a，a’)δ＝5.16ppm处为pla及di-pla次甲基ch上的h原子，(b,b’)δ＝1.57ppm处为pla及di-pla甲基ch3上的h原子，(c’)δ＝2.71ppm处为pla与丁二酸酐反应得到的di-pla上的亚甲基ch2上的h原子。通过比较可以看出，pla的端羟基打开了丁二酸酐的环状结构并与其反应，将pla的端羟基改为羧基，得到双羧基结构的聚合物di-pla。

图4中ptx的特征峰以及di-pla中重复结构单元ch上h原子的特征峰δ＝5.16ppm均可以在ptx-pla-ptx的核磁图中找到，可知ptx-pla-ptx聚合物已经合成。并且通过对比ptx苯环上2’c上的两个h原子位于δ＝8.15ppm处峰面积的积分与pla段丁二酸酐开环后得到的亚甲基ch2上的h原子位于δ＝2.74ppm处峰面积的积分，可以得出di-pla上的羧基与ptx连接的比例为69％。而投加摩尔比为1：1.4的di-pla与ptx反应，理论应得到两端70％的羧基连接有ptx的聚合物ptx-pla-ptx，则ptx的利用率为69/70×100％＝98.6％。

表1中由gpc测得的分子量与¹h-nmr计算所的分子量存在一定差异，可能是因为pla及其衍生物与gpc标准物质聚苯乙烯在流体动力学上的差距引起的。经过对¹h-nmr的计算，pla与丁二酸酐反应合成di-pla后，分子量增长150da；di-pla与ptx反应合成ptx-pla-ptx后，分子量增长1200da。经计算可知，ptx-pla-ptx的ptx负载率为36.4％。

图2及表2中由于pla及di-pla分子量较小，链长较短，尚为无定形状态，无熔点，仅有玻璃化转变温度。而由其合成的ptx-pla-ptx同样没有熔点，但其玻璃化转变温度较pla和di-pla高出近30℃。

实施例2

一种紫杉醇-聚乳酸-紫杉醇共聚物的制备方法，包括以下步骤：

称取pla(mn＝4000da)6.0000g、丁二酸酐0.3002g，溶于20ml1，4-二氧己烷中，磁力搅拌条件下加入dmap0.0181g，室温反应24h，将上述溶液以5ml/min的速率滴入80ml正己烷，搅拌至上层液澄清，所得沉淀物真空干燥48h后溶于40mlthf并在质量为沉淀物质量20倍的纯水中沉淀出来，将沉淀物在40℃真空干燥48h，得到两端皆为羧基的pla，简称为di-pla；

称取上述所得di-pla0.4100g、ptx170.8mg，di-pla与ptx摩尔比为1：2，溶于5ml三氯甲烷溶液中，加入催化剂cr11.3mg，dcc20.6mg反应48h，然后将反应液分别用0.1mol/l的hcl和水洗涤后，用无水mgso4去除有机相中的残余水分，并减压去除三氯甲烷。将样品氮气保护，密封保存。

结果：制备得到ptx-pla-ptx共聚物。并对其原料ptx、pla、中间产物di-pla、最终产物ptx-pla-ptx进行gpc、dsc、h-nmr分析，经分析计算可知其中ptx所占质量分数为29.4％。

实施例3

一种紫杉醇-聚乳酸-紫杉醇共聚物的制备方法，包括以下步骤：

称取pla(mn＝1500da)2.2500g、丁二酸酐0.3002g，溶于20ml二甲基亚砜中，磁力搅拌条件下加入吡啶0.1186g，室温反应24h，将上述溶液以10ml/min的速率滴入80ml正己烷，搅拌至上层液澄清，所得沉淀物真空干燥48h后溶于40mlthf并在质量为沉淀物质量15倍的纯水中沉淀出来，将沉淀物在40℃真空干燥48h，得到两端皆为羧基的pga，简称为di-pla；

称取di-pla0.3200g、ptx341.6mg，di-pla与ptx摩尔比为1：2，溶于4ml二氯甲烷溶液中，加入催化剂dmap48.8mg和dcc82.4mg，反应48h，然后将上述反应液分别用0.1mol/l的hcl和水洗涤后，用无水mgso4去除有机相中的残余水分，并减压去除二氯甲烷。将样品氮气保护，密封保存。

结果：制备得到ptx-pla-ptx共聚物。并对其原料ptx、pla、中间产物di-pla、最终产物ptx-pla-ptx进行gpc、dsc、h-nmr分析，经分析计算可知ptx所占质量分数为51.6％。

实施例4

一种紫杉醇-聚乳酸-紫杉醇共聚物的制备方法，包括以下步骤：

称取pla(mn＝5000da)7.5000g、丁二酸酐0.3002g，溶于20ml二甲基亚砜，磁力搅拌条件下加入dmap0.0181g，室温反应24h，将上述溶液以18ml/min的速率滴入80ml正己烷，搅拌至上层液澄清，所得沉淀物真空干燥48h后溶于40mlthf并在质量为沉淀物质量12倍的纯水中沉淀出来，然后将沉淀物在40℃真空干燥48h，得到两端皆为羧基的pla，简称为di-pla；

称取di-pla0.5100g、ptx153.7mg，di-pla与ptx摩尔比为1：1.8，溶于5ml二氯甲烷溶液中，加入催化剂dbu27.4mg，dcc37.1mg反应48h，然后将上述反应液分别用0.1mol/l的hcl和水洗涤后，用无水mgso4去除有机相中的残余水分，并减压去除二氯甲烷。将样品氮气保护，密封保存。

结果：制备得到ptx-pla-ptx共聚物。并对其原料ptx、pla、中间产物di-pla、最终产物ptx-pla-ptx进行gpc、dsc、h-nmr分析，经分析计算可知ptx所占质量分数为23.2％。

实施例5

一种紫杉醇-聚乳酸-紫杉醇共聚物的制备方法，包括以下步骤：

称取pla(mn＝3000da)4.5000g、丁二酸酐0.3002g，20ml二甲基亚砜中，磁力搅拌条件下加入吡啶0.2373g，室温反应24h，将上述溶液以20ml/min的速率滴入80ml正己烷，搅拌至上层液澄清，所得沉淀物真空干燥48h后溶于40mlthf并在质量为沉淀物质量6倍的纯水中沉淀出来，将沉淀物在40℃真空干燥48h，得到两端皆为羧基的pla，简称为di-pla；

称取di-pla0.3100g、ptx85.4mg，di-pla与ptx摩尔比为1：1，溶于5ml二氯甲烷溶液中，加入催化剂tbd13.9mg，dcc20.6mg反应48h，然后将上述溶液分别用0.1mol/l的hcl和水洗涤后，用无水mgso4去除有机相中的残余水分，并减压去除二氯甲烷。将样品氮气保护，密封保存。

结果：制备得到ptx-pla-ptx共聚物。并对其原料ptx、pla、中间产物di-pla、最终产物ptx-pla-ptx进行gpc、dsc、h-nmr分析，经分析计算可知ptx所占质量分数为21.6％。

实施例6

称取pla(mn＝500da)1.5000g、丁二酸酐0.6004g，溶于20ml1，4-二氧己烷中，磁力搅拌条件下加入dmap0.7330g，室温反应24h，将上述溶液以5ml/min的速率滴入80ml正己烷，搅拌至上层液澄清，所得沉淀物真空干燥48h后溶于40mlthf并在质量为沉淀物质量8倍的纯水中沉淀出来，将沉淀物在40℃真空干燥48h，得到两端皆为羧基的pla，简称为di-pla；

称取di-pla0.6000g、ptx85.4mg，di-pla与ptx摩尔比为1：0.1，溶于8ml二氯甲烷溶液中，加入催化剂dmap12.2mg，dcc20.6mg反应48h，然后将上述溶液分别用0.1mol/l的hcl和水洗涤后，用无水mgso4去除有机相中的残余水分，并减压去除二氯甲烷。将样品氮气保护，密封保存。

结果：制备得到ptx-pla-ptx共聚物。并对其原料ptx、pla、中间产物di-pla、最终产物ptx-pla-ptx进行gpc、dsc、h-nmr分析，经分析计算可知ptx所占质量分数为12.5％。

实施例7

称取pla(mn＝1000da)3.0000g、丁二酸酐0.6004g，溶于20ml1，4-二氧己烷中，磁力搅拌条件下加入dmap0.7330g，室温反应24h，将上述溶液以2ml/min的速率滴入80ml正己烷，搅拌至上层液澄清，所得沉淀物真空干燥48h后溶于40mlthf并在质量为沉淀物质量10倍的纯水中沉淀出来，将沉淀物在40℃真空干燥48h，得到两端皆为羧基的pla，简称为di-pla；

称取di-pla1.1000g、ptx427.0mg，di-pla与ptx摩尔比为1：0.5，溶于15ml二氯甲烷中，加入催化剂dmap61mg，dcc103mg反应48h，然后将上述溶液分别用0.1mol/l的hcl和水洗涤后，用无水mgso4去除有机相中的残余水分，并减压去除二氯甲烷。将样品氮气保护，密封保存。

结果：制备得到ptx-pla-ptx共聚物。并对其原料ptx、pla、中间产物di-pla、最终产物ptx-pla-ptx进行gpc、dsc、h-nmr分析，经分析计算可知ptx所占质量分数为28.0％。

综上可见，本发明制备所得共聚物中紫杉醇所占的质量百分数，可以通过控制聚乳酸的分子量及聚乳酸中间产物双羧基pla与紫杉醇的投加比例，得以控制。具体的是，制备紫杉醇-聚乳酸-紫杉醇共聚物时，在所述聚乳酸的分子量范围内，所用聚乳酸分子量越小，所得共聚物中紫杉醇所占的质量百分数越高；在所述di-pla和紫杉醇的投加摩尔比例范围内，其投加摩尔比例越小，所得共聚物中紫杉醇所占的质量百分数越高。