一种两亲性羟乙基淀粉接枝聚乳酸纳米胶束的制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种羟乙基淀粉-聚乳酸接枝共聚物纳米胶束的制备方法。该方法首先将羟乙基淀粉中的部分羟基加以保护，在催化剂辛酸亚锡的作用下剩余羟基与丙交酯单体发生接枝共聚反应，从而得到一种生物相容性好，可降解的两亲性羟乙基淀粉-聚乳酸接枝共聚物。这种两亲性共聚物可以通过自乳化溶剂挥发法快速形成粒径为65~130nm，且分布均匀的纳米胶束。其内部疏水结构可负载脂溶性药物，利用共聚物中不同聚乳酸侧链长度可控制药物的释放。
【专利说明】一种两亲性羟乙基淀粉接枝聚乳酸纳米胶束的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于化学和医药领域，涉及生物相容和生物降解类新型药物载体技术，具体涉及两亲性羟乙基淀粉接枝聚乳酸共聚物及其纳米胶束的制备方法。
【背景技术】
[0002]合成聚合物纳米粒作为药物传递和控制释放的载体已受到广泛的关注和深入的研究。但就生物相容性和生物降解性而言，合成聚合物纳米粒仍无法与天然多糖类聚合物相比。天然多糖类聚合物虽然具良好的生物相容性和生物降解性，也可有效避免和降低纳米载体本身带来的毒副作用，但由于天然多糖的水溶性较差，不仅在负载水溶性药物，而且在负载脂溶性药物方面均存在一定的局限性。因此，改性的天然多糖，以及两亲性多糖作为药物载体受到了越来越多的关注。
[0003]羟乙基淀粉(以下简记为HES)是高分支支链淀粉经酸水解、并与环氧乙烷反应(羟乙基化)的产物。淀粉羟乙基化后不仅具有良好的水溶性，也显著提高了淀粉在体内的半衰期。同时，HES还具有良好的生物降解性，其降解速度依赖于2号位羟基和6号位羟基摩尔取代度的比值(C2/C6 ratio) (J.Treib, A.Haass, G.Pindur, et al, HES 200/0.5is not HES 200/0.5 influence of C2/C6 hydroxyethylation ratio of hydroxyethylstarch(HES)on the morheology, coagulation and elimination kinetics, Thrombosisand Haemostasis 1995，741452_1456)。目前HES常用于血浆代用品，也是治疗低血容量和休克的首选药物。但作为药物载体的研究报道甚少。最近，Wdhl-Bmhn等制备了 HES和聚乙二醇-甲基丙烯酸酯共聚物，以及HES与甲基丙烯酸酯的两种共聚物水凝胶(S.WoM-Bruhn5 M.Badar, A.Bertz, et al., Comparison of in vitro and in vivoprotein release from hydrogel systems, Journal of Controlled Release,2012,162,127-133)。研究了这两种水凝胶负载水溶性蛋白药物的体内和体外释放。Besheer等在早些时候研究了 HES与十八酸、十六酸的偶联反应，产物能够在水中自组装形成胶束和囊泡混合存在的体系，故粒径分布从20到350nm(A.Besheer, G.Hause, J.Kressler, etal.Hydrophobically modified hydroxyethyl starch:synthesis, characterization,and aqueous self-assembly into nano-sized polymeric micelles and vesicles,Biomacromolecules 2007，8，359-367)。最近，该课题组通过希夫碱反应将HES涂覆在载有DNA的聚乙烯胺(polyethylenimine,PEI)的表面,通过α _淀粉酶调节表面涂覆和去涂覆，实现对 DNA 的控制释放(Μ.Noga, D.Edinger, R.Klager5 et al., The effect of molar massand degree of hydroxyethylation on the controlled shielding and deshielding ofhydroxyethyl starch-coated polyplexes, Biomaterials 2013,34,2530-2538)。聚乙二醇通常作为聚合物纳米粒的表面亲水改性剂，以改善纳米粒的长循环性能。然而，需要指出的是，聚乙二醇本身不能被降解，且连续使用容易产生副作用(R.Webster, V.Elliott,B.K.Park, et al., PEG and PEG conjugates toxicity:towards an understandingof the toxicity of PEG and its relevance to PEGylated biological.PEGylatedProtein Drugs:Basic Science and Clinical Applications, Series:Milestones inDrug Therapy, Birkhauser5 Basel 2009,127-146)。同时，聚乙二醇亲水性强，其在溶酶体内的累积会影响溶酶体酶的活性(S.M.Moghimi, J.Szebeni, Stealth liposomes and longcirculating nanoparticles:critical issues in pharmacokinetics,opsonization andprotein-binding properties,Prog.Lipid Res.2003,42,463-478)。而轻乙基淀粉不存在这些问题，将有可能取代聚乙二醇作为表面亲水改性剂。
[0004]作为药物载体材料，生物相容性和生物降解性无疑是重要的性能参数。但在实际应用中，如何调控药物的释放是一个更重要的问题。从已知的文献报道来看，大多数的调控手段是通过药物载体对环境的响应性来实现。这方面的典型例子是环境响应的聚合物水凝胶(Y.Qiu, K.Park, Environment-sensitive hydrogels for drug delivery, Adv.DrugDeliver.Rev.2012,64,49-60 ；A.S.Hoffman, Hydrogels for biomedical applications,Adv.Drug Deliver.Rev.2012,64,18-23)。这些外部的刺激作用包括pH、热、电场等。目前，关于通过设计载体材料本身的化学结构来调控药物释放的尚未见报道。
【发明内容】
[0005]本发明的任务在于提供一种两亲性羟乙基淀粉接枝聚乳酸纳米胶束的制备方法，本方法通过丙交酯开环聚合将聚乳酸作为侧链接枝到羟乙基淀粉上，合成了不同聚乳酸链长的两亲性羟乙基淀粉和聚乳酸接枝共聚物(简记为HES-g-PLA)。该共聚物HES-g-PLA能够在水溶液中形成稳定的、粒径均匀的纳米胶束。这种材料生物相容性好，可生物降解，可作为药物载体来调控药物的释放行为。
[0006]实现本发明的技术方案是:
[0007]本发明提供的两亲性羟乙基淀粉接枝聚乳酸共聚物纳米胶束的制备方法，包括以下步骤:
[0008]步骤一:羟乙基淀粉与羟基摩尔数0.1~5倍的羟基保护剂反应，得到部分羟基被羟基保护剂保护的羟乙基淀粉；所述的羟基保护剂为六甲基二硅胺烷或三甲基氯硅烷；
[0009]步骤二:在辛酸亚锡的催化下，使步骤一得到的部分羟基被羟基保护剂保护的羟乙基淀粉与丙交酯单体进行接枝共聚反应得到反应粗产物。羟乙基淀粉的单元糖环数与丙交酯单体的摩尔数之比为1:1~30;反应粗产物再经醇解脱保护得到两亲性羟乙基淀粉接枝聚乳酸共聚物(HES-g-PLA)；
[0010]步骤三:两亲性羟乙基淀粉接枝聚乳酸共聚物(HES-g-PLA)经自乳化溶剂挥发法处理，得到粒径为65~130nm，且分布均匀的两亲性HES-g-PLA纳米胶束。
[0011]上述步骤一所述的羟乙基淀粉与羟基摩尔数0.1~5倍的羟基保护剂反应得到部分羟基被羟基保护剂保护的羟乙基淀粉的具体方法是:室温下，将I~3g羟乙基淀粉(130/0.4)溶解于30ml 二甲亚砜中至澄清透明，氮气保护下加入羟基摩尔数0.1~5倍的羟基保护剂，在40~80°C下反应18~36小时，加入甲醇使反应物沉淀，洗涤，得到白色固体状的羟基保护剂保护的羟乙基淀粉，于真空干燥箱中干燥，备用；
[0012]上述步骤二所述的在辛酸亚锡的催化下，使步骤一得到的部分羟基被羟基保护剂保护的羟乙基淀粉与丙交酯单体进行接枝共聚反应的具体方法是:在氮气保护下，将三甲基氯硅烷保护的羟乙基淀粉溶解在20ml甲苯中，60~100°C下溶解完全后，加入总含量I~10%的催化剂辛酸亚锡和丙交酯，在80~150°C条件下搅拌24~48小时，经旋转蒸发、干燥后得到接枝共聚反应的粗产物。
[0013]上述步骤二所述的反应粗产物再经醇解脱保护得到两亲性羟乙基淀粉接枝聚乳酸共聚物(HES-g-PLA)的具体方法是:将反应粗产物溶解在二氯甲烷/甲醇的混合溶剂中，室温下搅拌3~5天，用过量的正己烷沉淀聚合物，并用正己烷抽提24~48小时，然后在45°C于真空干燥，即得到两亲性羟乙基淀粉接枝聚乳酸共聚物(HES-g-PLA)。
[0014]上述步骤三所述的将两亲性羟乙基淀粉接枝聚乳酸共聚物(HES-g-PLA)经自乳化溶剂挥发法处理，得到粒径为65~130nm，且分布均匀的两亲性HES-g-PLA纳米胶束的具体方法是:将两亲性羟乙基淀粉接枝聚乳酸共聚物(HES-g-PLA) 5~20mg溶解在I~3ml丙酮中，缓慢滴加到5~IOml超纯水中，室温下搅拌24~36小时，经旋转蒸发去除丙酮，即得到两亲性羟乙基淀粉接枝聚乳酸共聚物纳米胶束。
[0015]本发明提供的两亲性羟乙基淀粉接枝聚乳酸共聚物(HES-g-PLA)是具有以下结
构的两亲性羟乙基淀粉接枝聚乳酸共聚物:
[0016]
【权利要求】
1.一种两亲性羟乙基淀粉接枝聚乳酸共聚物纳米胶束的制备方法，其特征在于: 步骤一:羟乙基淀粉与羟基摩尔数0.1~5倍的羟基保护剂反应，得到部分羟基被羟基保护剂保护的羟乙基淀粉；所述的羟基保护剂为六甲基二硅胺烷或三甲基氯硅烷； 步骤二:在辛酸亚锡的催化下，使步骤一得到的部分羟基被羟基保护剂保护的羟乙基淀粉与丙交酯单体进行接枝共聚反应得到反应粗产物，羟乙基淀粉的单元糖环数与丙交酯单体的摩尔数之比为1:1~30;反应粗产物再经醇解脱保护得到两亲性羟乙基淀粉接枝聚乳酸共聚物(HES-g-PLA)； 步骤三:两亲性羟乙基淀粉接枝聚乳酸共聚物(HES-g-PLA)经自乳化溶剂挥发法处理，得到粒径为65~130nm，且分布均匀的两亲性HES-g-PLA纳米胶束。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤一所述的羟乙基淀粉与羟基摩尔数0.1~5倍的羟基保护剂反应得到部分羟基被羟基保护剂保护的羟乙基淀粉的具体方法是:室温下，将I~3g羟乙基淀粉(130/0.4)溶解于30ml 二甲亚砜中至澄清透明，氮气保护下加入羟基摩尔数0.1~5倍的羟基保护剂，在40~80°C下反应18~36小时，加入甲醇使反应物沉淀，洗涤，得到白色固体状的羟基保护剂保护的羟乙基淀粉，于真空干燥箱中干燥，备用。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤二所述的在辛酸亚锡的催化下，使步骤一得到的部分羟基被羟基保护剂保护的羟乙基淀粉与丙交酯单体进行接枝共聚反应的具体方法是:在氮气保护下，将三甲基氯硅烷保护的羟乙基淀粉溶解在20ml甲苯中，60~100°C下溶解完全加入总含量I~10%的催化剂辛酸亚锡和丙交酯，在80~150°C条件下搅拌24~48小时，经旋转蒸发、干燥后得到接枝共聚反应的粗产物。
4.根据权利要求1所.述的制备方法，其特征在于，步骤二所述的反应粗产物再经醇解脱保护得到两亲性羟乙基淀粉接枝聚乳酸共聚物(HES-g-PLA)的具体方法是:将该粗产物溶解在二氯甲烷/甲醇的混合溶剂中，室温下搅拌3~5天，用过量的正己烷沉淀聚合物，并用正己烷抽提24~48小时，然后在45°C下真空干燥，即得到两亲性羟乙基淀粉接枝聚乳酸共聚物(HES-g-PLA)。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤三所述的将两亲性羟乙基淀粉接枝聚乳酸共聚物(HES-g-PLA)经自乳化溶剂挥发法处理，得到粒径为65~130nm，且分布均匀的两亲性HES-g-PLA纳米胶束的具体方法是:将两亲性羟乙基淀粉接枝聚乳酸共聚物(HES-g-PLA) 5~20mg溶解在I~3ml丙酮中，缓慢滴加到5~IOml超纯水中，室温下搅拌24~36小时，经旋转蒸发去除丙酮，即得到两亲性羟乙基淀粉接枝聚乳酸共聚物纳米胶束。
6.按照权利要求1至5中任一项所述的方法制备的两亲性羟乙基淀粉接枝聚乳酸共聚物纳米胶束。
7.按照权利要求1至5中任一项所述的方法制备的两亲性羟乙基淀粉接枝聚乳酸共聚物纳米胶束作为药物载体的应用。
8.具有以下结构的两亲性羟乙基淀粉接枝聚乳酸共聚物(HES-g-PLA)，
【文档编号】C08G63/85GK103467753SQ201310397383
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月4日 优先权日:2013年9月4日
【发明者】杨祥良, 杨亚江, 徐辉碧, 柳轻瑶, 万江陵 申请人:华中科技大学