一種靶向光動(dòng)力治療用兩親性共聚物的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種靶向光動(dòng)力治療用兩親性共聚物的制備方法，屬于光動(dòng)態(tài)治療【技術(shù)領(lǐng)域】。由5,10,15,20-四(2-羥乙基)苯基卟啉引發(fā)L-丙交酯的開環(huán)聚合制備以卟啉為核端羥基化星型聚乳酸；由以卟啉為核端羥基化星型聚乳酸經(jīng)酯化反應(yīng)制備以卟啉為核的大分子鏈轉(zhuǎn)移劑的聚乳酸；利用可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移聚合法，由大分子鏈轉(zhuǎn)移劑和甲基丙烯酸-2-(N-乳糖酰胺)乙酯單體制備以卟啉為核的星型聚乳酸-嵌段-聚甲基丙烯酸-2-(N-乳糖酰胺)乙酯材料；反應(yīng)溫度為70℃，反應(yīng)時(shí)間12h，本發(fā)明用溫和的條件，可以方便地制得含親水和疏水比例可以調(diào)節(jié)的兩親性生物材料，設(shè)計(jì)合理，操作方便，有望適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說(shuō)明】—種靶向光動(dòng)力治療用兩親性共聚物的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光動(dòng)態(tài)治療【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種具有靶向效應(yīng)的光動(dòng)力治療兩親性共聚物的制備方法。
[0002]【背景技術(shù)】
近年來(lái)，卟啉及其衍生物廣泛的應(yīng)用于藥物緩釋和腫瘤的光動(dòng)態(tài)治療領(lǐng)域，因此設(shè)計(jì)和合成以卟啉為核的聚合物和樹枝狀高分子受到越來(lái)越多研究者的關(guān)注。以卟啉衍生物為內(nèi)核，通過(guò)高分子功能化，特別是星狀或樹枝狀高分子，由于外殼的聚合物可以防止卟啉內(nèi)核的自猝滅，因此有望高效地把高濃度的光敏藥物遞送到病灶部位。現(xiàn)在，聚乳酸在生物醫(yī)藥領(lǐng)域如藥物釋放、組織工程得到了廣泛的使用，但由于其高結(jié)晶性使其在體內(nèi)和體外的降解速率很難控制，通常會(huì)導(dǎo)致藥物的突釋。但通過(guò)調(diào)節(jié)聚合物的親水一疏水平衡，共聚、共混或超支化等方法可以克服這些缺陷。近年來(lái)，仿生的水溶性糖聚合物(側(cè)鏈含糖的聚合物)被應(yīng)用在生物體中糖與蛋白間特定的識(shí)別研究因此，通過(guò)甲基丙烯酸-2_(N-乳糖酰胺)乙酯與聚乳酸共聚，不僅破壞了聚乳酸的結(jié)構(gòu)規(guī)整性，使其結(jié)晶性能下降，，有效的調(diào)節(jié)了材料的物理機(jī)械性能和表面性能，使其成為性能更加優(yōu)良的生物醫(yī)用高分子材料，而且利用糖與蛋白特定的識(shí)別作用，這種含糖聚合物可用于靶向藥物釋放體系。因此，以卟啉為核，把生物降解聚酯聚乳酸和乳糖聚合物結(jié)合起來(lái)，制備一種以卟啉為核的星型聚乳酸-嵌段-聚甲基丙烯酸-2- (N-乳糖酰胺)乙酯生物材料，利用糖分子與細(xì)胞表面受體蛋白的特異性識(shí)別，有望用與癌癥的靶向光動(dòng)力治療。經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，周圍等在2008年生物科學(xué)大分子(Macromolecular Bioscience)雜志上發(fā)表的“Biodegradableand Biomimetic Poly (caprolactone)/Poly (lactobionamidoethylmethacrylate，，(生物可降解的仿生型聚己內(nèi)酯/聚甲基丙烯酸-2_(N-乳糖酰胺)乙酯)，該文提出由季戊四醇引發(fā)己內(nèi)酯的開環(huán)聚合反應(yīng)，通過(guò)基團(tuán)轉(zhuǎn)化后，生成含有溴代官能團(tuán)的聚合物，然后引發(fā)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)，從而制備出四臂星型的聚己內(nèi)酯-嵌段-聚甲基丙烯酸-2- (N-乳糖酰胺)乙酯共聚物。其不足之·處在于:1.聚合反應(yīng)里應(yīng)用了催化劑辛酸亞錫，會(huì)有金屬離子殘留，并且聚合反應(yīng)條件相對(duì)苛刻，使其在實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)生產(chǎn)中受到限制。2.相對(duì)于文獻(xiàn)的合成方法，本實(shí)驗(yàn)采用可逆加成斷裂鏈轉(zhuǎn)移聚合(RAFT)合成方法，設(shè)計(jì)的聚合物中引入了卟啉分子，把光動(dòng)力治療和乳糖聚合物結(jié)合起來(lái)。迄今為止，以卟啉為核的聚乳酸-嵌段-聚甲基丙烯酸-2-(N-乳糖酰胺)乙酯共聚物的制備方法生物材料尚未見報(bào)道。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種以卟啉為核的聚乳酸-嵌段-乳糖聚合物雜化生物材料的制備方法，使其采用相對(duì)溫和的聚合條件(可逆加成斷裂鏈轉(zhuǎn)移聚合(RAFT)，可以方便地制得含乳糖量可以調(diào)節(jié)的以卟啉為核的聚乳酸-嵌段-乳糖聚合物雜化生物材料，設(shè)計(jì)合理，操作方便，有望適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0004]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明由三步反應(yīng)完成:
(I)由5，10，15，20-四(2-羥乙基)苯基卟啉引發(fā)L-丙交酯的開環(huán)聚合，制備星型端羥基化以卟啉為核的聚乳酸(SPPLA-OH);其中反應(yīng)溫度為50°C，反應(yīng)時(shí)間24h ;其中以臂支長(zhǎng)度為20的聚乳酸為例，5，10，15，20-四(2-羥乙基)苯基卟啉與L-丙交酯的摩爾比為1:80 ；
(2)由星型端羥基化以卟啉為核的聚乳酸和芐基三代碳酸酯基丙酸(BSPA)通過(guò)酯化反應(yīng)制備大分子鏈轉(zhuǎn)移劑的聚乳酸(SPPLA-BSPA);室溫(25°C)條件下，反應(yīng)72h ;其中端羥基化以卟啉為核的星型聚乳酸(SPPLA-OH)和芐基三代碳酸酯基丙酸(BSPA)的摩爾比為1:16 ；
(3)利用可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移(RAFT)聚合法，由大分子鏈轉(zhuǎn)移劑(SPPLA-BSPA)和甲基丙烯酸-2-(N-乳糖酰胺)乙酯單體制備以卟啉為核的星型聚乳酸-嵌段-聚甲基丙烯酸-2-(N-乳糖酰胺)乙酯；反應(yīng)溫度為70°C，反應(yīng)時(shí)間12h。
[0005]本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):I)采用可逆加成斷裂鏈轉(zhuǎn)移聚合(RAFT)，反應(yīng)溫和，易于操作；2)糖聚合物的長(zhǎng)度可以由糖單體和聚乳酸大分子引發(fā)劑的摩爾比例來(lái)準(zhǔn)確控制，即可以方便地制得含糖量可以調(diào)節(jié)的聚乳酸-嵌段-糖聚合物雜化生物材料；3)利用大分子自組裝，可方便地獲得糖分子介導(dǎo)的高分子納米膠束或囊泡；4)為制備新型的光動(dòng)力治療腫瘤細(xì)胞靶向型高分子藥物控制釋放載體提供了一種簡(jiǎn)單而有效的途徑。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1為本發(fā)明合成路線圖，
圖2為兩種不同物質(zhì)在特定波長(zhǎng)光照條件下單線態(tài)氧產(chǎn)生的能力圖。
[0007]本發(fā)明實(shí)施例的合成路線如圖1所示。
[0008]實(shí)施例1:以卟啉為核的聚乳酸-嵌段-聚甲基丙烯酸-2_(N-乳糖酰胺)乙酯糖聚合物雜化生物材料的制備方法`
5，10，15，20-四(2-羥乙基)苯基卟啉(68.4mg，0.08mmol)為引發(fā)劑，DMAP (78.2mg,
0.64mmol), L-丙交酯(922mg,6.4mmol)先后加入到已經(jīng)充分干燥的燒瓶中，用翻口塞封口，真空線操作抽真空通氮?dú)鈦?lái)回三次后，加入0.2mLTHF，放入50°C恒溫油浴中，反應(yīng)24h后，將試管冷卻到室溫，所得固體溶解于5mLCH2Cl2，磁力攪拌下逐滴沉降于50mL的冰甲醇中。過(guò)濾后所得產(chǎn)物，在40°C下真空恒溫干燥至恒重。產(chǎn)量931.7mg，產(chǎn)率87.2%。
[0009]可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移(RAFT)大分子引發(fā)劑(SPPLA-BSPA)的合成如下:在試管中加入干燥好的以B卜啉為核端羥基化的星型聚乳酸(SPPLA-OH) (110.4mg,0.01mmol),
基三硫代碳酸酯基丙酸(BSPA) (21.76mg, 0.08mmol)、4_ 二甲氨基吡啶(DMAP) (4.89mg，0.04mmol)和雙環(huán)己基碳酰亞胺(DCC) (16.51mg, 0.08mmol)。將試管放入冰鹽浴中抽真空，通氮?dú)?次，然后加入3mLCH2Cl2，真空線抽真空通氮?dú)馊魏?，在室溫下反?yīng)72小時(shí)。旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑后，在燒瓶中加入少量CH2Cl2溶解，最后，沉降在無(wú)水乙醚中，得到棕紅色固體粉末，再用無(wú)水乙醚洗滌除去過(guò)量的芐基三硫代碳酸酯基丙酸(BSPA)。真空恒溫干燥至恒重，得到大分子鏈轉(zhuǎn)移劑(SPPLA-BSPA)，產(chǎn)量78.7mg,產(chǎn)率59%。
[0010]在試管中加入大分子引發(fā)劑(SPPLA-BSPA) (43.3.mg，0.002mmol)，甲基丙烯酸-2-(N-乳糖酰胺)乙酯單體(140!^，0.298臟01)以及偶氮二異丁腈(AIBN)，然后加入
0.44ml的氮-甲基吡咯烷酮(NMP)使之充分溶解。抽真空，通氮?dú)馊魏笤?0°C的恒溫油浴中反應(yīng)12小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后現(xiàn)在冰水浴中冷卻，然后沉降在無(wú)水乙醚中，再用甲醇洗2次，無(wú)水乙醚洗2次，真空恒溫干燥至恒重，得到68.0mg產(chǎn)物(產(chǎn)率30%)。
[0011 ] 實(shí)施例2:以卟啉為核的聚乳酸-嵌段-聚甲基丙烯酸-2- (N-乳糖酰胺)乙酯雜化生物材料的制備方法
端羥基化聚乳酸(SPPLA-OH)和引發(fā)活性種的聚乳酸(SPPLA-BSPA)的制備同實(shí)施例1。
[0012]在試管中加入大分子引發(fā)劑SPPLA-BSPA (43.3mg，0.002mmol),甲基丙烯酸-2_(N-乳糖酰胺)乙酯單體(65mg，0.138mmol)以及偶氮二異丁腈(AIBN)，然后加入
0.33ml的氮-甲基吡咯烷酮(NMP)使之充分溶解。抽真空，通氮?dú)馊魏笤?0°C的恒溫油浴中反應(yīng)12小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后現(xiàn)在冰水浴中冷卻，然后沉降在無(wú)水乙醚中，再用甲醇洗2次，無(wú)水乙醚洗2次，真空恒溫干燥至恒重，得到36.0mg產(chǎn)物(產(chǎn)率27%)。
[0013]實(shí)施例3:以卟啉為核的聚乳酸-嵌段-聚甲基丙烯酸-2-(N-乳糖酰胺)乙酯雜化生物材料的制備方法
端羥基化聚乳酸(SPPLA-OH)和引發(fā)活性種的聚乳酸(SPPLA-BSPA)的制備同實(shí)施例1。
[0014]在試管中加入大分子引發(fā)劑SPPLA-BSPA (21.6mg，0.0Olmmol),甲基丙烯酸-2-(N-乳糖酰胺)乙酯單體(120!^，0.256臟01)以及偶氮二異丁腈(AIBN)，然后加入
0.33ml的氮-甲基吡咯烷酮(NMP)使之充分溶解。抽真空，通氮?dú)馊魏笤?0°C的恒溫油浴中反應(yīng)12小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后現(xiàn)在冰水浴中冷卻，然后沉降在無(wú)水乙醚中，再用甲醇洗2次,無(wú)水乙醚洗2次，真空恒溫干燥至恒重，得到43.0mg產(chǎn)物(產(chǎn)率31%)。
[0015]
實(shí)施例4以卟啉為核的聚乳酸-嵌段-聚甲基丙烯酸-2-(N-乳糖酰胺)乙酯聚合物雜化生物材料產(chǎn)生單線態(tài)氧能力
作為聚合物內(nèi)核的卟啉在可見光的激發(fā)下將三線態(tài)的氧轉(zhuǎn)化為單線態(tài)的氧，單線態(tài)氧及其活潑，能破壞細(xì)胞組織，導(dǎo)致細(xì)胞死亡。卟啉的這一特點(diǎn)是它在腫瘤的光動(dòng)力治療中得到廣泛的應(yīng)用。單線態(tài)氧產(chǎn)率的高低即在一定程度決定了卟啉作為光敏劑的潛在能力大小，I, 3- 二苯基異苯并呋喃(DPBF)是一種優(yōu)良的單線態(tài)氧捕捉劑，能夠快速與單線態(tài)氧發(fā)生反應(yīng)使其共軛結(jié)構(gòu)被破壞而生成無(wú)色產(chǎn)物，因而可檢測(cè)卟啉產(chǎn)生單線態(tài)氧的能力。因此我們使用1，3- 二苯基異苯并呋喃(DPBF)作為單線態(tài)氧捕捉劑，通過(guò)熒光分光光度計(jì)分別測(cè)定了四苯基卟啉小分子和以卟啉為核的聚乳酸-嵌段-聚甲基丙烯酸-2-(N-乳糖酰胺)乙酯兩種不同物質(zhì)在特定波長(zhǎng)光照條件下單線態(tài)氧產(chǎn)生的能力，得圖2。圖中可以看到，小分子化合物四苯基卟啉在光照2分鐘內(nèi)，1，3_ 二苯基異苯并呋喃(DPBF)的熒光強(qiáng)度迅速下降，說(shuō)明在此期間產(chǎn)生大量的單線態(tài)氧，并與1，3- 二苯基異苯并呋喃(DPBF)迅速結(jié)合反應(yīng)，使得1，3-二苯基異苯并呋喃(DPBF)的熒光強(qiáng)度大大下降。而以卟啉為核的聚乳酸-嵌段-聚甲基丙烯酸-2- (N-乳糖酰胺)乙酯隨著光照時(shí)間的增加，1，3- 二苯基異苯并呋喃(DPBF)的熒光強(qiáng)度逐漸降低，因而可通過(guò)光照時(shí)間的控制單線態(tài)氧的產(chǎn)生能力。因此以卟啉為核的聚乳酸-嵌段-聚甲基丙烯酸-2-(N-乳糖酰胺)乙酯聚合物是一種新型可用于光動(dòng)力治療癌癥的生物材料。
【權(quán)利要求】
1.一種具有靶向效應(yīng)的光動(dòng)力治療用兩親性共聚物的制備方法，其特征在于按照下述步驟進(jìn)行: (1)由5，10，15，20-四(2-羥乙基)苯基卟啉引發(fā)L-丙交酯的開環(huán)聚合，制備星型端羥基化以卟啉為核的聚乳酸(SPPLA-OH);其中反應(yīng)溫度為50°C，反應(yīng)時(shí)間24h ;其中以臂支長(zhǎng)度為20的聚乳酸為例，5，10，15，20-四(2-羥乙基)苯基卟啉與L-丙交酯的摩爾比為1:80 ； (2)由以卟啉為核的端羥基化聚乳酸和芐基三代碳酸酯基丙酸(BSPA)通過(guò)酯化反應(yīng)制備大分子鏈轉(zhuǎn)移劑的聚乳酸(SPPLA-BSPA);室溫(25°C)條件下，反應(yīng)72h ;其中以卟啉為核的端羥基化聚乳酸和芐基三代碳酸酯基丙酸(BSPA)的摩爾比為1:16 ; (3)利用可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移(RAFT)聚合法，由大分子鏈轉(zhuǎn)移劑(SPPLA-BSPA)和甲基丙烯酸-2-(N-乳糖酰胺)乙酯單體制備以卟啉為核的星型聚乳酸-嵌段-聚甲基丙烯酸-2-(N-乳糖酰胺)乙酯；反應(yīng)溫`度為70°C，反應(yīng)時(shí)間12h。
【文檔編號(hào)】C08G63/91GK103588966SQ201310487938
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月17日
【發(fā)明者】戴曉暉, 王志明 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)