单甲氧基聚乙二醇-聚L-色氨酸两亲性嵌段共聚物及其制备方法以及其载药胶束溶液的制备方法

摘要

本发明公开了一种单甲氧基聚乙二醇-聚L-色氨酸两亲性嵌段共聚物及其制备方法，用于解决现有的制备方法活化过程使用三聚光气易造成环境污染的技术问题。技术方案是以含有苯环和氮杂环的聚色氨酸作为疏水链段，利用辛酸亚锡催化聚合，将L-色氨酸通过酰胺键与端氨基聚乙二醇单甲醚连接，得到了单甲氧基聚乙二醇-聚L-色氨酸两亲性嵌段共聚物。由于活化过程不需要使用三聚光气，故制备过程没有环境污染。

说明书

技术领域

本发明涉及一种两亲性嵌段共聚物，特别是一种单甲氧基聚乙二醇-聚L-色氨酸两亲性嵌段共聚物。还涉及这种单甲氧基聚乙二醇-聚L-色氨酸两亲性嵌段共聚物的制备方法。还涉及这种单甲氧基聚乙二醇-聚L-色氨酸两亲性嵌段共聚物载药胶束溶液的制备方法。 

背景技术

两亲性嵌段共聚物分子中含有亲水链段和疏水链段，与小分子表面活性剂相似，此类聚合物分子在低浓度时独立存在；当浓度增加至一定值后，在疏水作用、静电相互作用、氢键、和范德华力等推动下在水溶液中发生微相分离，自组装形成具有球形核-壳结构的共聚物胶束，其疏水链段构成胶束的内核，而亲水链段构成外壳。两亲性嵌段共聚物因其良好的生物相容性、在体内可生物降解等优点，作为药物包裹的载体，显示出优良的性能。在水溶液中，疏水油相内核能够为水难溶性药物提供若干个疏水微环境，从而对药物起到增溶作用。 

文献1“专利公开号是CN 101829046A”的中国发明专利，公开了一种两亲性嵌段聚合物胶束纳米载药系统及制备方法，用于制备胶束的两亲性嵌段共聚物的亲水链段包括：聚乙二醇(PEG)、聚氧乙烯(PEO)等，其中，PEG由于其具有良好的生物相容性和体内安全性而被广泛使用。疏水链段包括：聚酯类(如聚乳酸(PLA)、聚乳酸/乙醇酸(PLGA)、聚己内酯(PCL)等)，磷脂酰乙醇胺和磷脂酰胆碱等合成磷脂，低聚的疏水性氨基酸(如聚组氨酸、聚苯丙氨酸等)。其中，低聚的疏水性氨基酸作为疏水链段具有广阔的发展前景，因为其在体内可发生降解，降解产物为氨基酸，不会产生蓄积和毒副作用。 

根据共聚物胶束与水难溶性药物的结合方式不同，共聚物胶束的载药方法主要分为三类：物理方法、化学键合法和静电作用法。其中，物理方式是胶束对药物进行包裹的主要方式。胶束的内核是水难溶性药物的结合部位，疏水链段的性质直接影响着胶束的理化性质和载药量。根据相似相容原理，当共聚物胶束疏水链段带有与药物分子相似的基团时，疏水链段与药物的理化性质接近，相容性较好，此时胶束疏水性内核将会最大限度的吸附水难溶性药物，并能得到能量较低的稳定体系。分析发现，许 多典型的水难溶性药物，例如，尼莫地平、紫杉醇、布洛芬、他莫昔芬等，它们的分子结构中都含有苯环。 

文献2“公开号为CN101284896A”的中国发明专利公开了一种壳寡糖-聚L-色氨酸接枝共聚物及其均相合成方法。L-色氨酸与三光气反应得L-色氨酸环内酸酐。然后将L-色氨酸环内酸酐的乙酸乙酯溶液滴加到壳寡糖水溶液中，反应得产物与L-色氨酸和壳寡糖的混合物，滤渣依次用四氢呋喃、蒸馏水洗涤，除去残余的L-色氨酸和壳寡糖，真空干燥得灰白色壳寡糖-聚L-色氨酸接枝共聚物。文献2所述合成采用溶液法，合成时需要用三光气将L-色氨酸活化再进行后续反应，制备过程污染环境，且反应步骤多、条件较苛刻。 

发明内容

为了克服现有的制备方法在制备聚色氨酸共聚物时，主反应发生前先将L-色氨酸活化，活化过程需要使用三聚光气这一剧毒物质，易造成环境污染的不足，本发明提供一种单甲氧基聚乙二醇-聚L-色氨酸两亲性嵌段共聚物及其制备方法，以含有苯环和氮杂环的聚色氨酸作为疏水链段，利用辛酸亚锡催化聚合，将L-色氨酸通过酰胺键与端氨基聚乙二醇单甲醚连接，得到了单甲氧基聚乙二醇-聚L-色氨酸两亲性嵌段共聚物。制备过程没有环境污染。 

本发明还提供这种单甲氧基聚乙二醇-聚L-色氨酸两亲性嵌段共聚物载药胶束溶液的制备方法。以单甲氧基聚乙二醇-聚L-色氨酸两亲性嵌段共聚物作为载体材料，通过乳化法制备出单甲氧基聚乙二醇-聚L-色氨酸两亲性嵌段共聚物载药胶束溶液。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种单甲氧基聚乙二醇-聚L-色氨酸两亲性嵌段共聚物，其结构式为： 

一种上述单甲氧基聚乙二醇-聚L-色氨酸两亲性嵌段共聚物的制备方法，其特征在于采用下述步骤： 

(a)将分子量为2000或5000的端甲氧基聚乙二醇活化为端氨基聚乙二醇单甲醚。 

(b)将步骤(a)得到的端氨基聚乙二醇单甲醚与L-色氨酸按质量比1∶2～1∶9混合 均匀，加入熔封管。 

(c)称取质量为L-色氨酸质量的5‰的催化剂辛酸亚锡，配置成0.02％的二氯甲烷溶液，滴加进熔封管中，减压除去二氯甲烷，待二氯甲烷挥发完全，将熔封管熔封。 

(d)将熔封好的熔封管放入真空干燥箱，在真空环境、225℃～230℃下反应5～8h，待反应产物冷却至室温，得到黄色至棕色半固体状混合物。 

(e)将步骤(d)得到的黄色至棕色半固体状混合物用乙醇溶解，静置8～15min，待上层溶液变澄清，取出上层清液旋转蒸发除去溶剂，得到黄色固体粉末。 

(f)将步骤(e)得到的黄色固体粉末用二氯甲烷溶解，在乙醚中滴加沉淀，过滤，弃去棕色滤渣，滤液旋转蒸发除去溶剂，得到黄色半固体状物质。 

(g)将步骤(f)得到的黄色半固体状物质用丙酮溶解，旋转蒸发除去溶剂得到黄色固体粉末，即单甲氧基聚乙二醇-聚L-色氨酸两亲性嵌段共聚物。 

一种上述单甲氧基聚乙二醇-聚L-色氨酸两亲性嵌段共聚物载药胶束溶液的制备方法，其特征在于采用下述步骤： 

(h)按质量比4∶1～10∶1称取单甲氧基聚乙二醇-聚L-色氨酸两亲性嵌段共聚物和药物，按单甲氧基聚乙二醇-聚L-色氨酸与二氯甲烷为1mg∶1ml的比例量取二氯甲烷，将单甲氧基聚乙二醇-聚L-色氨酸和药物溶解在二氯甲烷中，得到溶液。 

(i)量取超纯水，超纯水与二氯甲烷的体积比为5∶1～8∶1，快速搅拌下将步骤(h)制备得到的溶液滴加到超纯水中，滴加速度1滴/6s，得O/W乳液，滴加完毕继续搅拌4～7小时，直至有机溶剂挥发完全，得到单甲氧基聚乙二醇-聚L-色氨酸两亲性嵌段共聚物载药胶束溶液。 

所述药物是水难溶性药物，即尼莫地平、紫杉醇、布洛芬或者他莫昔芬任一种。 

本发明的有益效果是：由于本发明以含有苯环和氮杂环的聚色氨酸作为疏水链段，利用辛酸亚锡催化聚合，将L-色氨酸通过酰胺键与端氨基聚乙二醇单甲醚连接，得到了单甲氧基聚乙二醇-聚L-色氨酸两亲性嵌段共聚物。活化过程不需要使用三聚光气，故制备过程没有环境污染。 

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。 

附图说明

图1是本发明方法制备的单甲氧基聚乙二醇-聚L-色氨酸两亲性嵌段共聚物的FT-IR谱图。 

图2是本发明方法制备的单甲氧基聚乙二醇-聚L-色氨酸两亲性嵌段共聚物的 ¹H-NMR谱图。 

图3是本发明方法制备的单甲氧基聚乙二醇-聚L-色氨酸两亲性嵌段共聚物载药胶束溶液的TEM照片。 

具体实施方式

实施例1：将分子量为5000的端甲氧基聚乙二醇活化为端氨基聚乙二醇单甲醚，称取10mg，与25mg L-色氨酸混合均匀加入熔封管。称取1.25mg辛酸亚锡，配置成0.02％的二氯甲烷溶液，滴加到熔封管中，减压除去二氯甲烷，待二氯甲烷挥发完全，将熔封管熔封，放入真空干燥箱。在真空环境、225℃下反应8h，待反应产物冷却至室温，用热乙醇溶解产物，静置15min，待上层溶液变澄清，取出上层清液旋转蒸发除去溶剂，得到的黄色固体粉末用二氯甲烷溶解，乙醚中沉淀后除去反应副产物，滤液旋转蒸发除去溶剂，半固体状物质用丙酮溶解再旋转蒸发除去溶剂，得到黄色固体粉末，即单甲氧基聚乙二醇-聚L-色氨酸两亲性嵌段共聚物。 

实施例2：将分子量为2000的端甲氧基聚乙二醇活化为端氨基聚乙二醇单甲醚，称取10mg，与35mg L-色氨酸混合均匀加入熔封管。称取1.75mg辛酸亚锡，配置成0.02％的二氯甲烷溶液，滴加到熔封管中，减压除去二氯甲烷，待二氯甲烷挥发完全，将熔封管熔封，放入真空干燥箱。在真空环境、227℃下反应7h，待反应产物冷却至室温，用热乙醇溶解产物，静置13min，待上层溶液变澄清，取出上层清液旋转蒸发除去溶剂，得到的黄色固体粉末用二氯甲烷溶解，乙醚中沉淀后除去反应副产物，滤液旋转蒸发除去溶剂，半固体状物质用丙酮溶解再旋转蒸发除去溶剂，得到黄色固体粉末，即单甲氧基聚乙二醇-聚L-色氨酸两亲性嵌段共聚物。 

实施例3：将分子量为5000的端甲氧基聚乙二醇活化为端氨基聚乙二醇单甲醚，称取10mg，与90mg L-色氨酸混合均匀加入熔封管。称取4.5mg辛酸亚锡，配置成0.02％的二氯甲烷溶液，滴加到熔封管中，减压除去二氯甲烷，待二氯甲烷挥发完全，将熔封管熔封，放入真空干燥箱。在真空环境、228℃下反应6h，待反应产物冷却至室温，用热乙醇溶解产物，静置10min，待上层溶液变澄清，取出上层清液旋转蒸发除去溶剂，得到的黄色固体粉末用二氯甲烷溶解，乙醚中沉淀后除去反应副产物，滤液旋转蒸发除去溶剂，半固体状物质用丙酮溶解再旋转蒸发除去溶剂，得到黄色固体粉末，即单甲氧基聚乙二醇-聚L-色氨酸两亲性嵌段共聚物。 

实施例4：将分子量为2000的端甲氧基聚乙二醇活化为端氨基聚乙二醇单甲醚，称取10mg，与35mg L-色氨酸混合均匀加入熔封管。称取1.75mg辛酸亚锡，配置成0.02％的二氯甲烷溶液，滴加到熔封管中，减压除去二氯甲烷，待二氯甲烷挥发完全，将熔封管熔封，放入真空干燥箱。在真空环境、230℃下反应5h，待反应产物冷却至室温，用热乙醇溶解产物，静置8min，待上层溶液变澄清，取出上层清液旋转蒸发除去溶剂，得到的黄色固体粉末用二氯甲烷溶解，乙醚中沉淀后除去反应副产物，滤液旋转蒸发除去溶剂，半固体状物质用丙酮溶解再旋转蒸发除去溶剂，得到黄色固体粉末，即单甲氧基聚乙二醇-聚L-色氨酸两亲性嵌段共聚物。 

实施例5：称取单甲氧基聚乙二醇-聚L-色氨酸两亲性嵌段共聚物8mg，紫杉醇2mg，用8ml二氯甲烷溶解，将该溶液滴加到40ml超纯水中，滴加速度1滴/6s，滴加完毕继续搅拌7h，直至有机溶剂挥发完全，得到单甲氧基聚乙二醇-聚L-色氨酸两亲性嵌段共聚物载药胶束溶液。 

实施例6：称取单甲氧基聚乙二醇-聚L-色氨酸两亲性嵌段共聚物7mg，布洛芬1.6mg，用7ml二氯甲烷溶解，将该溶液滴加到43ml超纯水中，滴加速度1滴/6s，滴加完毕继续搅拌6h，直至有机溶剂挥发完全，得到单甲氧基聚乙二醇-聚L-色氨酸两亲性嵌段共聚物载药胶束溶液。 

实施例7：称取单甲氧基聚乙二醇-聚L-色氨酸两亲性嵌段共聚物7mg，他莫昔芬1.6mg，用7ml二氯甲烷溶解，将该溶液滴加到43ml超纯水中，滴加速度1滴/6s，滴加完毕继续搅拌5h，直至有机溶剂挥发完全，得到单甲氧基聚乙二醇-聚L-色氨酸两亲性嵌段共聚物载药胶束溶液。 

实施例8：称取单甲氧基聚乙二醇-聚L-色氨酸两亲性嵌段共聚物6mg，尼莫地平0.8mg，用6ml二氯甲烷溶解，将该溶液滴加到45ml超纯水中，滴加速度1滴/6s，滴加完毕继续搅拌4h，直至有机溶剂挥发完全，得到单甲氧基聚乙二醇-聚L-色氨酸两亲性嵌段共聚物载药胶束溶液。 

采用KBr压片法，用Tenson 27 FT-IR红外光谱仪进行测定，结果如图1所示。曲线1表示端氨基聚乙二醇单甲醚的红外光谱，曲线2表示单甲氧基聚乙二醇-聚L-色氨酸的红外光谱。3253cm^-1为N-H伸缩振动，2913cm^-1为CH₂伸缩振动，1669cm^-1为酰胺吸收Ⅰ带，1457cm^-1为酰胺吸收Ⅱ带，1233cm^-1为酰胺吸收Ⅲ带。端氨基聚乙二醇单甲醚与单甲氧基聚乙二醇-聚L-色氨酸相比，末端氨基在1648cm^-1和1561cm^-1 的双吸收峰消失，3452cm^-1的吸收峰向低波数移动。 

用AVANCF300MHZ超导傅立叶数字化核磁共振谱仪测定¹H-NMR谱图，结果如图2所示。1.2ppm为-CH₃的H，1.8ppm为-CH₂NH上-NH-的H，3.7ppm为单甲氧基聚乙二醇的-CH₂的H，5.8～7.2ppm为色氨酸吲哚环上的H，8.2ppm为酰胺键上的H。 

用JEM-2000EX透射电子显微镜(TEM)观察所制备的单甲氧基聚乙二醇-聚L-色氨酸两亲性嵌段共聚物载药胶束形貌。将制备的载药胶束溶液沾于铜网上，待网上液滴将干而未干时，滴加一滴2％磷钨酸溶液进行负染，一段时间后镊起铜网，用滤纸吸取多余染液，铜网在室温下自然干燥，然后在透射电子显微镜上进行观测，透射电子显微镜的加速电压为100KV。如图3所示，观察透射电镜可知，单甲氧基聚乙二醇-聚L-色氨酸嵌段聚合物形成球形胶束，粒径60～100nm。