一种可还原降解聚两性离子纳米胶束及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及生物医用材料技术领域，尤其涉及一种可还原降解聚两性离子纳米胶 束及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 聚合物纳米胶束作为化疗药物载体在恶性肿瘤治疗领域凸显出光明前景。注射剂 型的纳米胶束随血液循环，可穿过身体组织的某些屏障，到达肿瘤部位，使药物在病灶位置 释放，大大提高药物的生物利用度和降低毒副作用。理想的纳米胶束作为药物载体需满足 下列基本条件：合适的胶束粒径，一般在200纳米以内；在体内长期循环时稳定，不发生非 特异性蛋白质吸附；具有一定的载药率和靶向控制释放特性；良好的生物相容性和可降解 性。
[0003] 为了保证纳米胶束在水性介质中的的稳定性，人们通常用亲水性材料修饰胶束外 层，目前最常用的是亲水材料是聚乙二醇（PEG)。但是近年来研宄认为：PEG除了亲水性之 外还具有一定的疏水性，在氧和过渡金属离子（存在于大多数生物化学相关的溶液）存在 下被氧化；PEG修饰的蛋白质药物可能的免疫反应也被观察到；另外纳米胶束的PEG外壳屏 蔽作用，不利于纳米胶束细胞内的摄取。
[0004] 近年来，一些研宄者对非结垢材料有了较多的研宄，发现聚两性离子具有独特的 抗污染性能。常见的两性离子聚电解质有：聚（磺基甜菜碱2-甲基丙烯酸甲酯）（PSBM)， 聚（羧基甜菜碱2-甲基丙烯酸甲酯）（PCBM)，聚（2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱） (PMPC)等，如图1所示，这些材料已被确认为有效的非结垢材料，它们能保持胶束在复合介 质如血清中的稳定性。因此聚两性离子材料可能是PEG的优秀替代品。
[0005] 但是目前文献报道的聚两性离子通常是由含正、负电荷基团的烯类单体聚合得 到，具有不可降解性，在体内排泄困难，不满足人体内使用的要求，因而成为此类材料实际 应用的瓶颈问题。
【发明内容】
[0006] 为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种具有良好的生物相容性、在体内 可完全降解无残留的可还原降解聚两性离子纳米胶束及其制备方法。
[0007] 本发明提供一种可还原降解聚两性离子纳米胶束，包含由N，N-双（丙烯酰基） 胱胺、脂肪胺和牛磺酸三种单体合成的三元共聚物，其中所述脂肪胺的碳链长度范围为 C8-C16,若碳链长度小于C8,则三元共聚物的疏水性较差，难以形成胶束，若碳链长度大于 C16,则三元共聚物的溶解性会变差，也难以形成胶束；为了防止三元共聚物分子量变小， 所述三元共聚物中N，N-双（丙烯酰基）胱胺的摩尔数与脂肪胺和牛磺酸的摩尔数之和相 等，并且所述三元共聚物中N，N-双（丙烯酰基）胱胺、牛磺酸和脂肪胺的摩尔数之比为1 : 0.2~0.9 :0.8~0. 1。三种单体单元在纳米胶束中具有各自的功能作用：1)N，N-双（丙 烯酰基）胱胺分子中含有双硫键，在非还原性环境中稳定，但在还原性环境中发生断裂，使 胶束具有还原响应性；2)脂肪胺，无毒无害，能溶于甲醇、乙醇等溶剂，有一定的疏水性，常 用于表面活性剂的合成，其疏水性为高聚物的自组装和载药性奠定基础；3)牛磺酸具有多 种生理功能，是人体健康必不可少的营养素，牛磺酸分子中同时含有氨基和磺酸基团，因而 具有两性离子性质，并赋予纳米胶束优异的抗蛋白质非特异吸附性能。
[0008] 本发明中采用的脂肪胺，为了有效平衡三元共聚物的疏水性和溶解性，较为优选 的，选择碳链长度为C12的十二胺作为三元共聚物的单体之一，十二胺是直链脂肪族伯胺， 具有较为平衡的疏水性和溶解性。
[0009] 本发明还提供一种可还原降解聚两性离子纳米胶束的制备方法，依次包括以下步 骤：
[0010] 1)将N，N-双（丙烯酰基）胱胺、脂肪胺和牛磺酸三种单体通过共缩聚反应得到三 元共聚物，所述脂肪胺的碳链长度范围为C8-C16 ;
[0011] 2)将三元共聚物经过纯化干燥后溶解，溶剂选用四氢呋喃、或N，N-二甲基甲酰 胺、或二氧六环、或异丙醇或无水乙醇，得到三元共聚物溶液，这些溶剂均为有机合成反应 中较为优良的溶剂，较为优选的，溶剂选用四氢呋喃，四氢呋喃是一类杂环有机化合物。它 是强的极性醚类之一，在化学反应时用做一种中等极性的溶剂，无色易挥发液体；
[0012] 3)持续搅拌下，向三元共聚物溶液中滴加超纯水；
[0013] 4)将步骤3)得到的三元共聚物溶液，透析处理得到纳米胶束。
[0014] 具体的，所述步骤1)中，共缩聚反应的反应体系为包含去离子水、甲醇和乙醇的 混合溶剂。具体的，所述去离子水、甲醇和乙醇的体积比为7:2:1~1. 5,该混合溶剂中各组 分的比例可根据反应条件适当调整。
[0015] 具体的，所述步骤1)中，共缩聚反应的反应条件为氮气保护下50°C油浴锅加热不 少于3天。
[0016] 具体的，所述步骤2)中，将三元共聚物经过透析纯化、干燥后，溶解于四氢呋喃 中，得到三元共聚物溶液。
[0017] 具体的，所述步骤4)中，使用截留分子量为3500的透析袋，透析处理不少于48小 时，得到纳米胶束。透析袋的目的在于除去未反应的小分子和低聚物，因为分子量太低的聚 合物不易形成胶束，透析袋有各种规格，选择3500的可达到目的。
[0018] 迈克尔加成（Michael addition)是亲核试剂对α，β-不饱和羰基化合物发生的 加成反应。N，N-双（丙烯酰基）胱胺分子中含双键，而牛磺酸和十二胺分子中含伯氨基，双 键与伯氨基可以发生典型的迈克尔加成，形成缩聚反应产物。根据缩聚反应原理，当参与缩 聚反应的两种类型的基团数等摩尔比时，可以得到高分子量聚合物。因此本发明在设计合 成配方时，采取N，N-双（丙烯酰基）胱胺的摩尔数与牛磺酸和十二胺摩尔数之和相等，并 且N，N-双（丙烯酰基）胱胺、牛磺酸和脂肪胺的摩尔数之比为1 :0. 2~0. 9 :0. 8~0. 1， 因而有效地得到了高分子量的共聚物。该共聚物链段中同时含有氨基、双硫键和两性离子 等结构单元。
[0019] 本发明还提供一种可还原降解聚两性离子纳米胶束，在制备化疗药物载体中的应 用。谷胱甘肽是一种还原性三肽，其在肿瘤细胞内的浓度比在体液内高100到1000倍。载 药纳米胶束进入肿瘤细胞内，在谷胱甘肽的还原作用下，聚合物中的双硫键断链，聚合物发 生降解，释放出药物；同时肿瘤细胞内呈弱酸性环境，该纳米胶束含氨基，因此该纳米胶束 同时具有pH和还原敏感性，在肿瘤细胞内环境刺激下胶束结构发生变化，促使药物释放。
[0020] 借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
[0021] 1.由于该共聚物链段中同时含有氨基、双硫键等结构单元，因而具有灵敏的pH和 还原响应性，在肿瘤细胞内部的弱酸性和还原性环境中，胶束结构变化，促使药物释放；
[0022] 2.纳米胶束中的聚两性离子，赋予纳米胶束优异的抗蛋白质非特异吸附性能，因 而纳米胶束具有特殊的抗污染性能；
[0023] 3.双硫键位于聚合物主链，纳米胶束进入肿瘤细胞后，在细胞内高浓度谷胱甘肽 的刺激下被还原，双硫键断裂，因此该纳米胶束在体内完全降解，无残留，作为抗癌药物载 体具有实际的应用价值；
[0024] 4.纳米胶束无细胞毒性，满足人体使用的安全性标准；
[0025] 5.将迈克尔加成用