线性缩丙酮连接的葡聚糖接枝紫杉醇聚合物前药

本发明属于药物化学领域，尤其是涉及线性缩丙酮连接的葡聚糖接枝紫杉醇聚合物前药。

背景技术：

1、化疗被广泛用于癌症治疗，但许多化疗药物(如紫杉烷)存在水溶性差、清除快和非特异性分布等问题，限制了它们的临床应用。聚合物-药物偶联物(pdc)是解决上述问题的一个重要策略。jatzkewitz于1955年构建了第一个pdc，ringsdorf于1975年首次提出了pdc模型。此后，基于pdc的给药系统越来越受到关注，包括ruth duncan教授和kopececk教授在内的许多研究人员对pdc进行了深入而系统的研究，推动了pdc的发展。到目前为止，已有几种pdc进入临床评价阶段。不幸的是，除了抗体-药物偶联物外，小分子药物的pdc尚未在临床上成功用于肿瘤治疗。

2、由疏水药物和亲水聚合物组成的pdc可自组装成纳米颗粒(nps)，延长药物的血液循环、促进药物的肿瘤富集。例如，紫杉醇(ptx)poliglumex(opaxio，以前称为xyotax)是一种酯连接聚l-谷氨酸-ptx偶联物，其药代动力学特征明显优于游离ptx。虽然opaxio进入了iii期临床试验，但其疗效未能优于商业ptx制剂，于2016年被迫停止临床试验。opaxio早期观察到的令人鼓舞的阳性结果被认为是与其高药物含量(～37wt％)有关，因此间接导致了许多自组装pdc在设计时也被赋予高载药量。然而，纳米药物的性能会受到不同理化特性(如尺寸、表面电荷、临界胶束浓度和nps数量等因素)的复杂影响。因此，在某些情况下，高药物含量可能会导致pdc出现令人失望的治疗结果。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在克服现有技术中的缺陷，提出线性缩丙酮连接的葡聚糖接枝紫杉醇聚合物前药(dkp)。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3、本发明提出一种线性缩丙酮连接的葡聚糖接枝紫杉醇聚合物前药，该前药的结构式如式(ⅰ)所示：

4、

5、其中，n＝50-400，n-x＝42-392，x＝1-68。

6、进一步，所述的前药中紫杉醇的含量为8-38wt％。

7、所述的前药为两亲性聚合物，以葡聚糖为亲水部分，葡聚糖分子量为8000-65000道尔顿。

8、本发明还提出一种线性缩丙酮连接的葡聚糖接枝紫杉醇聚合物前药的制备方法，包括如下步骤：

9、(1)紫杉醇与式(ⅱ)(ipp-bcn)在酸催化剂在隔绝空气条件下进行反应得到式(ⅲ)所示的环辛炔基修饰的紫杉醇缩丙酮前药分子(pkb)；

10、

11、(2)将6-叠氮-1-己醇在缩合剂的作用下进行反应，得到式(ⅳ)所示的末端为cdi活性酯的叠氮基化合物；

12、

13、(3)将所述的末端为cdi活性酯的叠氮基化合物与葡聚糖在隔绝空气的条件下进行反应，得到式(ⅴ)所示的含有叠氮基的葡聚糖化合物；

14、

15、其中，n＝50-400，n-x＝42-392，x＝1-68；

16、(4)所述的含有叠氮基的葡聚糖化合物与所述的环辛炔基修饰的紫杉醇缩丙酮前药分子发生无铜点击化学反应，得到式(ⅰ)所示的线性缩丙酮连接的葡聚糖接枝紫杉醇聚合物前药(dkp)。

17、所述的制备方法首先，在酸催化通过加成反应得到环辛炔基修饰的紫杉醇缩丙酮前药分子；接着，将末端为活性酯的叠氮基化合物与葡聚糖反应，得到含有叠氮基的葡聚糖化合物；最后，将环辛炔基修饰的紫杉醇缩丙酮前药分子和含有叠氮基的葡聚糖化合物进行无铜点击反应，即得到线性缩丙酮连接的葡聚糖接枝紫杉醇聚合物前药。

18、所述的步骤(1)的反应式如下式(ⅵ)所示：

19、

20、所述的步骤(2)的反应式如下式(ⅶ)所示：

21、

22、所述的步骤(3)的反应式如下式(ⅷ)所示：

23、

24、所述的步骤(4)的反应式如下式(ⅸ)所示：

25、

26、进一步，所述的步骤(1)的具体步骤为：紫杉醇与式(ⅱ)、反应溶剂在隔绝空气条件下，加入酸催化剂，酸催化下的紫杉醇与式(ⅱ)进行亲核加成反应，使用三乙胺终止反应，得到式(ⅲ)所示的环辛炔基修饰的紫杉醇缩丙酮前药分子；

27、所述的反应溶剂为二氯甲烷、四氢呋喃、甲苯、苯或丙酮中的至少一种；

28、所述的酸催化剂为对甲苯磺酸、乙酸、1,2-二氯乙烷或三氟甲磺酸中的至少一种；

29、所述的步骤(1)还包括纯化步骤，具体步骤为：所述的亲核加成反应结束后，通过旋蒸减压除去反应溶剂，然后对产物进行提纯、浓缩、干燥之后得到式(ⅲ)所示的环辛炔基修饰的紫杉醇缩丙酮前药分子；

30、所述的提纯步骤采用硅胶柱层析分离方法对产物进行提纯；

31、所述的硅胶柱层析分离方法的展开剂为石油醚或乙酸乙酯中的至少一种。

32、进一步，所述的步骤(2)中的缩合剂为n,n'-羰基二咪唑；所述的步骤(2)中的反应的溶剂为二氯甲烷或四氢呋喃中的至少一种；

33、所述的步骤(2)还包括纯化步骤，具体步骤为：反应结束后，反应体系用饱和氯化钠溶液洗涤1-10次，有机相用无水硫酸钠干燥、过滤，之后经浓缩、干燥后即得到式(ⅳ)所示的末端为活性酯的叠氮基化合物。

34、进一步，所述的步骤(3)中的反应的温度为40-70℃；所述的步骤(3)中的反应的溶剂为n,n-二甲基亚砜或n,n-二甲基甲酰胺中的至少一种；

35、所述的步骤(3)还包括纯化步骤，具体步骤为：反应结束后，向其中加入甲醇沉淀纯化4-8次，沉淀物经真空干燥后得到式(ⅴ)所示含有叠氮基的葡聚糖化合物；

36、所述的步骤(3)中的n＝50-400。

37、进一步，所述的步骤(4)中的反应的温度为20-37℃；所述的步骤(4)中的反应的溶剂为n,n-二甲基亚砜或n,n-二甲基甲酰胺中的至少一种；

38、所述的步骤(4)还包括纯化步骤，具体步骤为：反应结束后，向其中加入甲醇溶液沉淀纯化4-8次，沉淀物经真空干燥之后得到式(ⅰ)所示的基于缩丙酮键的葡聚糖-紫杉醇聚合物前药；所述的甲醇溶液中含有1％的三乙胺。

39、进一步，所述的步骤(4)中得到的前药中紫杉醇的含量为8-38wt％。

40、本发明还提供了一种所述的葡聚糖-紫杉醇聚合物前药的纳米制剂(dkp nps)，该纳米制剂由包括如下步骤的方法制备得到：

41、(1)将所述的紫杉醇-葡聚糖聚合物前药溶解于水溶性有机溶剂中，得到混合溶液；

42、(2)将所述的混合溶液在搅拌下缓慢滴加到水溶液中，滴加完毕后，继续搅拌，然后进行超滤离心除去有机溶剂，再经过无菌滤膜除菌即得到所述的纳米制剂。

43、进一步，所述的步骤(1)中的有机溶剂为n,n-二甲基亚砜或n,n-二甲基甲酰胺中的至少一种；所述的步骤(2)中的水溶液为pbs或超纯水的至少一种；所述的步骤(2)中的搅拌步骤的时间为0.5-24h；

44、所述的步骤(2)中的超滤离心步骤采用截留分子量为3000-10000da的超滤离心管；

45、所述的前药与有机溶剂、水溶液的固液比为10-150mg：1-10ml：10-100ml；

46、所述的纳米制剂的粒径小于等于30nm。

47、优选的，所述的纳米制剂的粒径为5-30nm。

48、所述的线性缩丙酮连接的葡聚糖接枝紫杉醇聚合物前药自组装纳米制剂在制备抗肿瘤药物中的应用。

49、虽然多糖-药物偶联物已经被广泛研究，但大多数研究的偶联物都是低药物含量的高分子量水溶性聚合物前药偶联物或高药物含量的自组装纳米药物(60-300nm)，如az10992、opaxio和cellax。鉴于纳米药物的巨大潜力，纳米理化特性对药物递送的影响已被广泛研究。然而，药物含量对纳米药物性能的影响仍然知之甚少。在az10992的研究中，随着药物含量的增加，偶联物释放的ptx减少，在结肠癌模型中，较低的ptx载量显示出更好的抗肿瘤效果。然而，高分子量葡聚糖(110kda)可能从体内排出的时间较长。对于cellax，羧甲基纤维素(30kda)-多西他赛偶联物在37wt％的药物含量下形成大于100nm的nps，这可能不利于其瘤内渗透。与以往的研究不同，本发明使用相对低分子量的葡聚糖(40kda)和缩丙酮连接的前药平台构建了用于癌症治疗的小于30nm尺寸的dkp nps，并通过调整dkp的ptx含量，可以调节dkp nps的大小、药物释放率、肿瘤积累和最终的抗癌性能。在8-38wt％的药物含量范围内，我们发现随着药物含量的降低，nps的尺寸略有减小，药前的水解加速，药代动力学相似，肿瘤蓄积增加，增强了低药含量nps的药效。

50、相对于现有技术，本发明具有以下优势：

51、本发明所述的线性缩丙酮连接的葡聚糖接枝紫杉醇聚合物前药以分子量为40kda的葡聚糖为亲水聚合物，ptx作为疏水模型药物，利用应变促进叠氮-炔环加成(spaac)反应、由ptx通过酸敏感缩丙酮与葡聚糖接枝合成了葡聚糖-ptx偶联物(dkp)；低分子量葡聚糖与疏水药物组成的葡聚糖-药物偶联物自组装纳米药物可以保证药物的体内长循环时间以及药物释放后葡聚糖被快速清除；由于具有时空控制药物释放特点，线性缩丙酮在构建酸响应抗肿瘤前药中显示出巨大的潜力，是连接葡聚糖和ptx的极佳选择。

52、本发明所述的线性缩丙酮连接的葡聚糖接枝紫杉醇聚合物前药的制备方法条件温和，简便易行，纯化方便，偶联点击效率高，适合扩大生产；该前药具有两亲性，能够在水中自组装成为前药纳米制剂。

53、本发明所述的纳米制剂具有良好的酸敏感特性，在体内血液循环过程中保持稳定，在到达肿瘤部位后由于粒径较小，可在肿瘤部位有效累积和渗透；同时，至肿瘤内部的酸性环境下，线性缩丙酮键发生断裂，快速释放药物分子紫杉醇，发挥抗肿瘤效果；该制剂大大提高了紫杉醇的水溶性，减少其毒副作用，增强药物的肿瘤靶向作用，提高了药物生物的利用度。