一种三元嵌段共聚物及其制备方法和利用其制成的滴眼液的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高分子化学与生物医学工程技术领域，具体涉及一种三元嵌段共聚物 及其制备方法和利用其制成的滴眼液。
【背景技术】
[0002] 由于其易用性、低侵袭和简单的配方，局部点眼是眼用药物给药的首选方法，特别 是在治疗与角膜、眼表和眼前节相关疾病方面。然而，角膜特殊的生理结构和生化特征限制 了药物的透过性。另外，局部给药后眼睛特定的防御机制，例如，流泪、泪液稀释和泪液替换 可以使药物溶液在前角膜区域的驻留时间减少至5~6分钟，仅1-3%的药物溶液可以渗透入 角膜并到达眼内组织。
[0003] 低渗透的主要原因是点药后药物进入眼内时角膜屏障的存在，主要表现在角膜上 皮细胞排列紧密，以及存在的具有亲脂性上皮层和亲水性基质层的相反的物理化学性质。 上皮和基质呈现不同的理化性质，亲水性化合物仅能通过上皮层，而亲脂性化合物的移动 则被限制在基质层内。因此，角膜的相反的极性结构严重地阻碍药物通过角膜进入眼球。因 此，增强滴眼液的角膜穿透性是一个在眼科药物开发中极具有挑战性的研究方向之一。
[0004] 在过去的几十年中，两亲性嵌段共聚物自组装的聚合物胶束作为药物传输体系有 效地增溶难溶性药物已引起越来越多的关注。聚合物胶束是具有众多优良性能的药物传输 体系，例如动力学和热力学稳定性好，尺寸分布均匀（20 ~100nm)，可调的表面电位，良好的 生物相容性，组织内有效聚集和渗透，优越的控制释放性能，低毒性。最近，为了提高药物的 释放性能，研究者已经将聚合物纳米颗粒用于眼部给药系统的开发研究中。聚合物纳米颗 粒载药系统具有优越的生物性能，例如可生物相容性，可生物降解性，粘膜粘附性，无毒性 和药物控制释放。聚合物胶束载药系统用于眼部药物的局部给药具有良好的应用前景。
[0005]聚合物胶束的粒径和表面电位是影响其在眼科药物应用的两个主要因素。小粒径 并且表面带正电的纳米粒子有助于增加药物在眼部的通过性。小粒径的纳米胶束易于通过 角膜屏障。表面带有正电的聚合物胶束与眼表带负电的粘蛋白存在静电相互作用，在眼表 表现出粘附性质。而且，正电聚合物胶束与带负电的细胞之间的具有非特异性静电相互作 用，可以促进细胞对纳米粒子的摄取。因此，具有正表面电荷的聚合物胶束可以延长在眼部 的停留时间，增强聚合物胶束药物的角膜渗透。两亲性嵌段共聚物聚（乙二醇）-聚（￡-己 内酯）（PEG-PCL)已经吸引越来越多的关注，已有自组装核壳结构的纳米级胶束用于药物传 送。PEG是生物相容聚合物，作为聚合物胶束壳，形成亲水性嵌段。因为具有亲水性、电中 性、链柔性，不具有免疫原性，PEG被广泛应用于两亲嵌段共聚物的设计。PEG在水性和油性 溶剂中均具有优越的溶解性能，从而使得高分子胶束能有效地通过角膜屏障，增加药物的 角膜通透性。而聚己内酯的降解产物具有生物相容性，被美国食品和药物管理局批准可应 用用于人体。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种三元嵌段共聚物及其制备方法和利用其制成的滴眼 液。
[0007] 为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下： 一种三元嵌段共聚物，分子式为：PEG-PCL-PEI，结构式为：
即包括以下步骤： 51. 合成PEG-PCL-OH:以PEG-OH为引发剂，Sn(Oct)2S催化剂，催化引发e-己内酯 开环聚合；反应结束后，后处理得PEG-PCL-OH; 52. 合成PEG-PCL-C00H=PEG-PCL-OH与琥珀酸酐，于惰性气氛下，羟基酯化反应；反应 结束后，后处理得PEG-PCL-C00H; 53. 合成PEG-PCL-PEI:PEG-PCL-C00H、NHS、DCC和PEI在氯仿中，于惰性气氛下，室温 搅拌反应；反应结束后，后处理得PEG-PCL-PEI; S1-S3 中，PEG-PCL_0H、PEG-PCL-C00H、PEG-PCL-PEI的结构式分别为：
、
[0008] 具体地，步骤为： 51. 合成PEG-PCL-OH:首先，将PEG-OH和e-己内酯放入烧瓶中，减压干燥；接 着，在惰性气氛下向烧瓶中加入Sn(Oct)2，然后密封烧瓶并浸渍在油浴中，110~120°C开 环聚合20~28h;分离反应液，将固体物溶解在THF中，加入乙醚，收集沉淀，干燥后即得 PEG-PCL-OH； 52. 合成PEG-PCL-C00H:将PEG-PCL-OH和马来酸酐溶解在事先干燥好的氯仿中，在惰 性气氛下，60~80°C搅拌回流反应60~84h;分离反应液，固体物经乙醚沉淀纯化得到粗品， 重新溶解在DCM中；将DCM溶液先用盐酸洗涤，再用饱和NaCl溶液洗涤；然后，分离出有机 相，用硫酸镁干燥，并过滤，加入乙醚，收集沉淀，干燥后即得PEG-PCL-C00H; 53. 合成PEG-PCLPEG-PCL-PEI:将PEG-PCL-C00H和NHS溶解在氯仿中，并放置在配有 磁力搅拌棒的烧瓶中，烧瓶置于冰水浴中，加入DCC，然后将烧瓶在惰性气氛下密封后，搅拌 均匀，加入PEI的氯仿溶液，继续搅拌均匀，再在室温下搅拌20~28h;过滤，将滤液加入到过 量的乙醚中，收集沉淀物，干燥后即得PEG-PCL-PEI。
[0009] 利用所述的三元嵌段共聚物制成的滴眼液，按下法制备：将10~20mg的 PEG-PCL-PEI与0. 5~lmg的治疗眼科疾病常用药物溶解在l~2mL由甲醇与乙腈以体积比 1:1~3组成的混合溶剂中；然后，在超声搅拌下，将混合液滴加到20~30mL的PBS中，真空蒸 馏除去有机溶剂，重复洗涤浓缩除去游离的药物，过滤得载药聚合物胶束；该载药聚合物胶 束和生理盐水以的体积比混合，即制成滴眼液。
[0010] 与现有技术相比，本发明的有益效果： 本发明三元嵌段共聚物可以自组装形成胶束体系进而制成滴眼液，克服了角膜障碍传 送药物，具有较高的角膜渗透性，延长了药物在眼部的停留时间。
【附图说明】
[0011] 图I:PEG-〇H，PEG-PCL-OH，PEG-PCL-C00H以及PEG-PCL-PEI的1HNMR谱图。
[0012] 图 2 :PEG-PCL-C00H(a)和PEG-PCL-PEI(b)的红外谱图。
[0013] 图3:聚合物胶束载药过程示意图。
[0014] 图4:(a)聚合物胶束的电镜图片(标尺200nm);(b)载药聚合物胶束的体外释放 曲线。
[0015] 图5 :C57BL/6鼠局部给药后的角膜透过行为双光子显微镜检测图。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合说明书附图和具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明 本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照 本领域常规条件或按照制造厂商建议的条件。本领域的技术人员在本发明的基础上所做的 任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
[0017] 实施例1三元嵌段共聚物的合成 三元嵌段共聚物，分子式为：PEG-PCL-PEI，结构式为：
[0018] 合成步骤： SL合成PEG-PCL-0H:首先，将 10.0gPEG-0H(Mff:2000)和 20.6g￡-己内酯放入 烧瓶中，70°C减压干燥2h;接着，在氩气气氛下向烧瓶中加入占e-己内酯0.Imol%的 Sn(Oct)2，然后密封烧瓶并浸渍在油浴中，115°C开环聚合24h;分离反应液，将固体物溶解 在THF中，加入乙醚沉淀两次进行纯化，收集沉淀，40°C真空干燥后即得PEG-PCL-0H，产率： > 96% ； 52. 合成PEG-PCL-C00H:lmmolPEG-PCL-OH和IOmmol马来酸酐溶解在100mL事先干 燥好的氯仿中，置于装有磁力搅拌棒和回流冷凝器的两颈烧瓶中，将混合物在氩气气氛下， 70°C搅拌回流反应72h;过滤反应液，固体物经乙醚沉淀纯化得到粗品，重新溶解在DCM中； 将DCM溶液先用盐酸（10%，v/v)洗涤3次，再用饱和NaCl溶液洗涤4次；然后，分离出有 机相，用硫酸镁干燥，并过滤，加入乙醚，收集沉淀，50°C下真空干燥至恒重，以消除水和马 来酸酐残基，即得PEG-PCL-C00H，产率：> 90% ; 53. 合成PEG-PCL-PEI:将 1.84gPEG-PCL-C00H和 85mgNHS溶解在 20ml氯仿中，并放 置在配有磁力搅拌棒的烧瓶中，烧瓶置于冰水浴中，加入148mgDCC，然后将烧瓶在氩气气 氛下密封后，在〇°C搅拌1小时，然后加入含I. 26gPEI(Mff: 1800)的氯仿溶液10ml，在0°C 继续搅拌1小时，再在室温下搅拌24小时；过滤，将滤液加入到过量的乙醚中，收集沉淀物， 室温下真空干燥后即得PEG-PCL-PEI，产率：>85%; S1-S3 中，PEG-OH，PEG-PCL-OH，PEG-PCL-C00H以及PEG-PCL-PEI的1HNMR谱图见图I;PEG-PCL-C00H和PEG-PCL-PEI的红外谱图见图 2 (a)和（b)。
[0019] 图1中：出现在3. 64ppm的尖峰归因于PEG嵌段的亚甲基质子；PCL嵌段的亚 甲基质子的典型信号出现在1.32,1.56, 2. 31，4. 06ppm;在2. 5~2. 9ppm中观察到的强而 宽的吸收峰被归属于到PEI的亚甲基。1HNMR结果表明，成功地合成了三元嵌段共聚物 peg-pcl-pei。
[0020] 图2中：PEG和PCL的特征吸收峰分别在1190cm1 (S，VC-O)和1726cm1 (S， VC= 0)，显然，这两个PEG和PCL嵌段存在于中间预聚物PEG-PCL-C00H和最终的共聚 物PEG-PCL-PEI中；两个大约在1644(^^1562cm1处新的、强的吸收归属于酰胺键（S， vamide，C= 0)的特征吸收峰；此外，3300cm1处强而宽的吸收归属于胺（S，VN-H)的特征 吸收峰。
[0021 ] 三元嵌段共聚物PEG-PCL-PEI的嵌段组成通过1HNMR的峰的积分强度计算得出， 三个嵌段分别具有2000, 2500和1800的分子量，聚合物可以表示为PEG2。。。-PCL25。。-PE