以双亲性化合物为载体的具有抗肿瘤和降低心脏毒性作用的缓释药物纳米微球及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了以双亲性化合物为载体的具有抗肿瘤和降低心脏毒性作用的缓释药物纳米微球及其制备方法，该纳米微球是由双亲性化合物为载体材料制备而成，具有双壳层核壳结构，抗肿瘤药物一部分被化学连接于双亲性化合物上，另一部分被物理包裹于核心，功能分子被物理包裹于核心。其特点是：药物通过化学连接和物理包裹的方法负载于纳米微球，增加了药物在纳米微球中的质量分数，减缓初期释放以及补充后期释放。该微球能使药物在体内具有缓释作用，减少病人痛苦和二次给药。有机硅氧烷水解在亲水和疏水层间形成另一层壳为释药又产生了一层屏障。磷酸肌酸在提高机体能量的同时能减少对人体正常组织、器官的损伤。
【专利说明】以双亲性化合物为载体的具有抗肿瘤和降低心脏毒性作用的缓释药物纳米微球及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于化学药物【技术领域】，涉及一种以双亲性化合物为中心载体的能降低心脏毒性的抗肿瘤药物及其微球的制法。
【背景技术】
[0002]恶性肿瘤是目前危害人类生命最严重的疾病之一，恶性肿瘤因为其顽固性在治疗中需要综合治疗，化学治疗是必不可少的手段之一。
[0003]阿霉素是一种广谱抗肿瘤药物，主要用于肺癌、乳腺癌、肝癌、胃癌、前列腺癌等的治疗，但其注射给药后全身毒副作用较大，特别是对心脏的毒性比较严重，影响了药物的治疗效果。在肿瘤化学治疗中，通常在阿霉素给药的同时还要注射一定量的心肌保护药物来减少副作用。最常见的心肌保护剂即为磷酸肌酸。磷酸肌酸是一种高能磷酸化合物，在医疗上主要用于心脏问题。其应用能更好地恢复自发窦性心律，降低心肺复苏后心律失常和房室阻滞的发生以及降低直流电除颤的强度及所需的总脉冲次数。将磷酸肌酸和阿霉素同时连接到载体上，可以在治疗肿瘤的同时减少心肌损伤，提高给药效率。
[0004]近年来，国内外学者对于阿霉素单独或协同其他药物的临床做了很多研究，但是将其与功能基团磷酸肌酸共同应用于纳米药物载体上，并用于缓释剂型的研究还未受到重视。
[0005]微球是一种以适宜高分子材料为载体包裹或吸附药物而制成的球形或类球形的微粒。具有长效作用的贮库式生物降解的微球，将药物包裹在胶束或微球核心，可降低网状内皮吞噬系统(RES)对其的识别和吞噬，改变原药体内分布，也可减少在正常部位释药而导致的损害，实现药物在靶器官、靶组织的聚集和释放，提高药效，降低毒性为疾病的治疗提供了新的给药途径。
[0006]以两亲性嵌段高分子化合物作为微球载体的研究已经取得了很多的成就。因为其具有良好的生物相容性和安全性。同时伴随着它的降解，药物缓慢释放，没有明显的额崩解现象。聚乙二醇及其衍生物在用作药物载体发挥了巨大作用，因其是形成双亲性化合物的亲水段，分子式两端是羟基，很容易进行化学修饰成端羧基、端氨基或马来酰亚胺基。这些基团可以与其他化合物进行反应，连接化学药物和其他功能基团。聚乙二醇的分子量不同，其溶解度不同，在体内的降解速度不同，其与药物之间的键合方式也不同。据此，可以通过控制聚乙二醇的分子量来控制药物在人体内的释放速度。
【发明内容】
[0007]本发明的目的之一提供一种以双亲性化合物为载体的具有抗肿瘤和降低心脏毒性作用的缓释药物纳米微球。所述纳米微球具有双壳层核壳结构，其中壳层为双亲性化合物的亲水段，核为双亲性化合物的疏水段，所述纳米微球的另一层壳层位于双亲性化合物所形成的的壳层与核之间，由有机硅氧烷水解形成，抗肿瘤药物一部分被化学连接于双亲性化合物上，另一部分被物理包裹于核心，功能分子被物理包裹于核心。所述功能分子为磷酸肌酸；所述抗肿瘤药物为阿霉素，所述有机硅氧烷为四甲氧基硅烷。
[0008]本发明的另一目的是提供实现第一目的的载药纳米球的制备方法。
[0009]由以下步骤制备:
[0010]以具有良好生物相容性聚合物聚乙二醇为载体中心，通过使其活化，后连接疏水化合物，制备成双亲性化合物，该双亲性化合物的疏水端连接上抗肿瘤药物后，与有机硅氧烷混合，利用微乳技术物理包裹抗肿瘤药物和功能分子，制备成具有核壳结构的载药纳米微球；所述双亲性化合物为双亲性两嵌段化合物。
[0011]上述制备方法中，所述双亲性化合物为聚乙二醇-聚(乳酸-羟基乙酸)、聚乙二醇-聚乳酸、聚乙二醇-壳聚糖或聚乙二醇-聚己内酯。
[0012]上述制备方法中，所述功能分子为磷酸肌酸；所述抗肿瘤药物为阿霉素，所述有机硅氧烷为四甲氧基硅烷。
[0013]上述制备方法中，抗肿瘤药物与双亲性化合物进行化学连接的基团为能水解的酯
基或酰胺基。
[0014]上述制备方法中，所述微乳技术为双乳化溶剂挥发法、纳米沉淀-透析法或旋转蒸发法。
[0015]上述制备方法中，所述的双亲性化合物由以下步骤制备得到:
[0016](I)聚乙二醇的修饰活化:将聚乙二醇与丁二酸酐进行反应，将聚乙二醇两端羟基活化为双端羧基；具体步骤为`将聚乙二醇(PEG)l-lOg、丁二酸酐0.01-0.lg、4-二甲氨基吡啶(DMAP) 0.01-0.2g 和三乙胺 0.01-1ml 加入到 20_40mL 二氯甲烷(CH2Cl2)中，于 60-90°C搅拌12-24h后，以3%-5%稀盐酸洗涤2-4次以除去DMAP，再加入50_70mL冰无水乙醚使其结晶，取沉淀，40-50°C真空干燥，得到双端羧基聚乙二醇H00C-PEG-C00H ;其化学反应式为:
【权利要求】
1.一种以双亲性化合物为载体的具有抗肿瘤和降低心脏毒性作用的缓释药物纳米微球，其特征在于，所述纳米微球具有双壳层核壳结构，其中壳层为双亲性化合物的亲水段，核为双亲性化合物的疏水段，所述纳米微球的另一层壳层位于双亲性化合物所形成的的壳层与核之间，由有机硅氧烷水解形成，抗肿瘤药物一部分被化学连接于双亲性化合物上，另一部分被物理包裹于核心，功能分子被物理包裹于核心。
2.权利要求1所述的一种以双亲性化合物为载体的具有抗肿瘤和降低心脏毒性作用的缓释药物纳米微球的制备方法，其特征在于，由以下步骤制备: 以具有良好生物相容性的聚乙二醇为载体中心，通过使其活化，后连接疏水化合物，制备成双亲性化合物，该双亲性化合物的疏水端连接上抗肿瘤药物后，与有机硅氧烷混合，利用微乳技术物理包裹抗肿瘤药物和功能分子，制备成具有核壳结构的载药纳米微球；所述双亲性化合物为双亲性两嵌段化合物。
3.根据权利要求2所述的一种以双亲性化合物为载体的具有抗肿瘤和降低心脏毒性作用的缓释药物纳米微球的制备方法，其特征在于，所述双亲性化合物为聚乙二醇-聚(乳酸-羟基乙酸)、聚乙二醇-聚乳酸、聚乙二醇-壳聚糖或聚乙二醇-聚己内酯。
4.根据权利要求2所述的一种以双亲性化合物为载体的具有抗肿瘤和降低心脏毒性作用的缓释药物纳米微球的制备方法，其特征在于，所述功能分子为磷酸肌酸；所述抗肿瘤药物为阿霉素，所述有机硅氧烷为四甲氧基硅烷。
5.根据权利要求2所述的一种以双亲性化合物为载体的具有抗肿瘤和降低心脏毒性作用的缓释药物纳米微球的制备方法，其特征在于，抗肿瘤药物与双亲性化合物进行化学连接的基团为能水解的酯基或酰胺基。
6.根据权利要求2所述的一种以双亲性化合物为载体的具有抗肿瘤和降低心脏毒性作用的缓释药物纳米微球的制备方法，其特征在于，所述微乳技术为乳化溶剂挥发法、纳米沉淀-透析法或旋转蒸`发法。
7.根据权利要求2所述的一种以双亲性化合物为载体的具有抗肿瘤和降低心脏毒性作用的缓释药物纳米微球的制备方法，其特征在于，所述的双亲性化合物由以下步骤制备得到: (1)聚乙二醇的修饰活化:将聚乙二醇与丁二酸酐进行反应，将聚乙二醇两端羟基活化为双端羧基；具体步骤为将聚乙二醇(PEG) l-10g、丁二酸酐0.01-0.lg、4-二甲氨基吡啶(DMAP) 0.01-0.2g 和三乙胺 0.01-1ml 加入到 20_40mL 二氯甲烷(CH2Cl2)中，于 60-90。。搅拌12-24h后，以3%-5%稀盐酸洗涤2-4次以除去DMAP，再加入50_70mL冰无水乙醚使其结晶，取沉淀，40-50°C真空干燥，得到双端羧基聚乙二醇HOOC-PEG-COOH ； (2)将步骤(1)产物一端羧基在叔丁醇保护下，连接疏水化合物，该疏水化合物有可反应化学官能团，所述疏水化合物包括聚(乳酸-羟基乙酸)、聚乳酸、壳聚糖或聚己内酯； 其具体步骤为:将l_5g步骤(1)产物(HOOC-PEG-COOH)、0.02-0.1g的叔丁醇(BuOH)和 200-300 uL 三乙胺(Et3N)加入到 20_30mLCH2Cl2 中，于 O °C 反应 3_5h，再向其中加入0.02-0.1g DMAP、0.02-0.25g 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)和I_8g疏水化合物(HOOC-R1-OH),在10-30°C反应12_24h，得到产物反应产物HOOC-RiOOC-PEG-COOC (CH3) 3 ； (3)将步骤(2)产物与阿霉素进行反应，阿霉素的氨基与载体化合物疏水端的羧基酯化反应连接，之后去保护； 其具体步骤为:取步骤(2)反应产物Hooc-R1-Ooc-PEG-CooC(CH3)3 2-5g溶于20-30mL二氯甲烷中，然后加入0.02-0.08gEDC，0.01-0.08g NHS,以及0.01-0.2g药物阿霉素，其中阿霉素与Hooc-R1-Ooc-Peg-CooC(CH3)3的物质的量之比为1.2-1.3，该体系于室温下反应12-24h，之后再向该反应体系中加入10%的三氟乙酸二氯甲烷溶液20-30mL，20-30°C下反应1-3小时，加入50-70mL冰无水乙醚使其结晶，取沉淀，40-50°C真空干燥，得到连接有药物的双亲性化合物R2HNOC-R1OOC-PEG-COOiL
8.根据权利要求6所述一种以双亲性化合物为载体的具有抗肿瘤和降低心脏毒性作用的缓释药物纳米微球的制备方法，其特征在于，所述乳化溶剂挥发法包括如下步骤: (O以连接有药物的双亲性化合物R2Hnoc-R1OoC-PEG-CooH为溶质，配制浓度为10-200mg/mL的油相溶液；将药物阿霉素分散于上述基质溶液形成油相；再向所述的油相中加入四甲氧基硅烷，在300-500rpm的转速下搅拌15_30min使其混合均匀；其中所述油相溶液以二氯甲烷、四氢呋喃或丙酮为溶剂；所述药物的质量为R2Hnoc-R1OoC-PEG-COOH的5%-20%，所述四甲氧基硅烷(TMOS)的质量为 R2Hnoc-R1OoC-PEG-CooH 的 6%-30% ； (2)以磷酸肌酸为溶质，配制浓度为l-20mg/mL的油相溶液，并与(I)的溶液混合，得到溶液A ;其中其中所述油相溶液以二氯甲烷、四氢呋喃或丙酮为溶剂； (3)以聚乙烯醇为溶质，以水为溶剂，配置质量分数为0.5%-2.5%的水相溶液B ； (4)再将溶液A以30-40滴/min的速度加到步骤(3)所述B水溶液中，该水溶液的体积为A溶液体积的5-20倍，将该混合液于500-1000rpm的速度搅拌12_24h，使有机溶剂充分挥发； (5)将步骤(4)所得的水/油乳液高速离心，取沉淀，加蒸馏水分散再重复离心取沉淀的步骤，该步骤重复2-4次，直至聚乙`烯醇被洗干净，最后将沉淀冷冻干燥，即得到以双亲性化合物为载体材料的具有抗肿瘤和降低心脏毒性作用作用的缓释药物纳米微球；所述离心速度 8000-10000rpm。
9.根据权利要求6所述一种以双亲性化合物为载体的具有抗肿瘤和降低心脏毒性作用的缓释药物纳米微球的制备方法，其特征在于，所述纳米沉淀-透析法包括如下步骤: (O以连接有药物的双亲性化合物R2Hnoc-R1OoC-Peg-CooH为溶质，配制浓度为10-200mg/mL的油相溶液；将药物阿霉素分散于上述基质溶液形成油相；再向所述的油相中地加入四甲氧基硅烷，在300-500rpm的转速下搅拌15_30min使其混合均匀；其中所述油相溶液以二氯甲烷、四氢呋喃或丙酮为溶剂；所述药物的质量为R2Hnoc-R1OoC-PEG-COOH的5%-20%，所述四甲氧基硅烷的质量为R2Hnoc-R1OoC-PEG-CooH的6%-30% ； (2)以磷酸肌酸为溶质，配制成浓度为l-20mg/mL的油相溶液，并与(I)的溶液混合得到溶液A ;所述油相溶液是以二氯甲烷、四氢呋喃或丙酮为溶剂； (3)以聚乙烯醇为溶质，以水为溶剂，配置质量分数为0.5%-2.5%的水相溶液B ； (4)再将B溶液逐滴滴加到A油相溶液，水相的体积是油相的1-2倍； (5)将步骤(4)所述的溶液以300-600rpm继续搅拌2_4小时； (6)将步骤5)的产物在蒸馏水介质中进行透析，每2-5小时换一次水，透析36-48小时； (7)将步骤(6)的产物冷冻干燥即得到以双亲性化合物为载体的具有抗肿瘤和降低心脏毒性作用的缓释药物纳米微球。
10.根据权利要求6所述一种以双亲性化合物为载体的具有抗肿瘤和降低心脏毒性作用的缓释药物纳米微球的制备方法，其特征在于，所述旋转蒸发法包括如下步骤: (1）以连接有药物的双亲性化合物R2Hnoc-R1OoC-PEG-CooH为溶质，配制浓度为10-200mg/mL的油相溶液；将药物阿霉素分散于上述基质溶液形成油相；再向所述的油相中加入四甲氧基硅烷，在300-500rpm的转速下搅拌15_30min使其混合均匀；其中所述油相溶液以二氯甲烷、四氢呋喃或丙酮为溶剂；所述药物的质量为R2Hnoc-R1OoC-PEG-COOH的5%-20%，所述四甲氧基硅烷的质量为R2Hnoc-R1OoC-PEG-CooH的6%-30% ；(2)以磷酸肌酸为溶质，配制成浓度为l_20mg/mL的油相溶液，并与(1)的溶液混合得到溶液A ;所述油相溶液是以二氯甲烷、四氢呋喃或丙酮为溶剂； (3)将步骤(2)所述的油相逐滴滴加于蒸馏水中，蒸馏水的体积是油相的5-20倍； (4)将步骤(3)所述的溶液以300-600rpm继续搅拌2_3小时； (5)将步骤(4)所得的溶液转移至旋转蒸发仪，45°C-60°C旋转蒸发除去有机溶剂，再过0.22 μ m微孔滤膜，滤液冷冻干燥，得到以双亲性化合物为载体的具有抗肿瘤和降低心脏毒性作用的缓释药物纳米微球。
【文档编号】C08G81/00GK103768037SQ201410013411
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月11日 优先权日:2014年1月11日
【发明者】魏坤, 彭小敏, 邹芬 申请人:华南理工大学