一种光触发NO供体型生物可降解聚合物纳米凝胶的制备方法和应用

本发明涉及高分子材料制备方法和用途，特别涉及一种光触发no供体型生物可降解聚合物纳米凝胶的制备方法和应用。

背景技术：

1、聚合物纳米凝胶(ngs)是一种水溶性的交联三维网络结构，尺寸通常在1-1000纳米之间，因含孔隙故药物包载效率高、稳定性强，表面积大，易于进行表面化学修饰，它具有响应ph值、氧化还原、生物分子识别等内源性生物触发器以及温度和光等外源刺激触发的能力，可被应用于抗肿瘤治疗和诊断，如细胞内的药物和核苷酸递送、光动力疗法、光热疗法、生物成像和传感等应用。相较于其它纳米粒子，纳米凝胶的突出优势在于它良好的生物相容性和交联结构中丰富的孔隙，通过控制交联程度可以有效地调控孔隙大小，以包载不同分子量的治疗剂，包括小分子药物、蛋白质、核酸等，延长体内循环时间，确保它们顺利到达肿瘤部位。通过对纳米凝胶骨架表面的官能团进行修饰改造，可以有效包载不同物理化学性质的药物，将其作为共载多种药物的载体应用于靶向治疗，是一项有应用前景的研究方向。而以透明质酸作为纳米凝胶药物载体呈现出的靶向性则利用了其特殊的cd44受体结合能力。透明质酸(ha)，又名糖醛酸、玻尿酸，是以d-葡萄糖醛酸和n-乙酰葡糖胺为双糖单元，通过β酰葡糖胺和β酰葡糖胺糖苷键重复连接而成的天然酸性黏多糖。ha广泛分布于生物体的体液、组织和细胞间质中，在细胞的迁移、增殖、分化及基因表达等方面发挥着重要作用。ha具有良好的生物相容性、非免疫原性、靶向性且含有多种功能基团，因此被广泛用于药物递送载体材料。

2、no是一种广泛存在于机体各种组织中重要的生物信号和效应分子，内源性no由no合酶氧化l-精氨酸产生，参与多种生理病理过程。如在抗肿瘤转移方面，一定浓度的no介导snail蛋白的s-亚硝基化，从而下调上皮间质转化(emt)诱导剂snail的表达，降低肿瘤细胞增殖及转移能力，进而抑制肿瘤在体内的转移风险。然而，内源性no浓度难以满足机体应对病变的需要，外源性no供体是一种非常重要的补给措施。目前，no供体类型主要有有机硝酸酯类、s-亚硝基硫醇、硝普盐、偶氮鎓二醇盐。这些小分子no供体在疾病治疗中已取得喜人的成果，但也存在no负载量低，半衰期短，靶向性差，易产生耐受性等不足。

3、近年来，文献报道了许多聚合物负载或键连不同类型的no供体。例如，gao等(acsmacro letters，2019，8(12)：1552-1558)合成了一种释放no的硝酸酯类聚合物(mpeg-pntc)。该纳米药物能释放no，发挥显著的细胞毒性，并且与阿霉素(dox)联用对肿瘤细胞的治疗显示出协同作用。然而，其中no释放效率仍有不足。liu等(biomaterials，2021，277：121118)通过将光热剂和no供体整合到纳米粒子中，制造了用于治疗癌症的近红外光触发的no纳米药物，其产生的no分子可通过抑制p-糖蛋白的表达而成功实现多药耐药性的逆转。越来越多的研究关注于no供体型药物传输系统及其在抗肿瘤方面的应用，将no和一些抗肿瘤化药联用，以此达到协同治疗或增强化药的治疗效果。但目前no供体聚合物多存在no负载量低，制备过程复杂，可控性差，不可降解等不足。所以研究高负载、主动靶向、精准递送no的智能系统仍有广泛的应用价值。

技术实现思路

1、发明目的：本发明目的是提供一种光触发no供体型生物可降解聚合物纳米凝胶的制备方法。

2、本发明另一目的是提供所述光触发no供体型生物可降解聚合物纳米凝胶的用途。

3、技术方案：光触发no供体型生物可降解聚合物纳米凝胶，由如下方法制得：聚乙二醇引发硝酸酯类环碳酸酯和叠氮基环碳酸酯类单体开环聚合，得到带有叠氮官能团的no供体型聚碳酸酯聚合物；带有炔基官能团的透明质酸键连光敏剂ir 780；最后将功能性no供体型叠氮基聚碳酸酯聚合物和带有光敏剂的透明质酸进行click点击化学反应，即得所述光触发no供体型生物可降解聚合物纳米凝胶。

4、进一步地，所述硝酸酯类环碳酸酯类单体选自如下所示结构的化合物：

5、其中，r选自c1-c6烷基、c1-c6杂烷基。(通式i所示的环碳酸酯单体来自中国专利申请cn 201910121791.6)。

6、所述叠氮基环碳酸酯类单体选自如下所示结构的化合物：

7、其中，r选自c1-c6烷基、c1-c6杂烷基。

8、所述聚乙二醇或其衍生物选自但不限于不同分子量的聚乙二醇不同分子量的马来酰亚胺-聚乙二醇不同分子量的琥珀酰亚胺酯-聚乙二醇和不同分子量叠氮-聚乙二醇等。

9、所述开环聚合，是以有机金属为催化剂，聚乙二醇或其衍生物作为引发剂，和环碳酸酯单体在有机溶剂中进行开环聚合反应。进一步优选，所述有机金属选自有机锌或辛酸亚锡；所述有机溶剂选自二氯甲烷、氯仿或甲苯。

10、所述透明质酸化合物选自如下结构所示的化合物：

11、透明质酸分子量为5000-50000。

12、所述的带有炔基官能团的透明质酸，炔基可以为线性炔基或环辛炔。所述的透明质酸键连光敏剂ir 780，光敏剂ir 780可以是氨基或羧基改性。

13、所述的通过叠氮和炔基的click点击化学反应制备的纳米凝胶，其组分可以为带有叠氮官能团的no供体型聚碳酸酯聚合物和带有炔基官能团的透明质酸，或带有炔基官能团的no供体型聚碳酸酯聚合物和带有叠氮官能团的透明质酸的组合。

14、click点击化学反应可以为铜离子催化或无需催化剂。

15、所述的光触发no供体型生物可降解聚合物纳米凝胶的制备方法，以优选的工艺条件为例，包括以下步骤：

16、(1)利用聚乙二醇作为引发剂，与生物可降解的硝酸酯环碳酸酯单体(ntc)和叠氮基环碳酸酯类单体(atc)开环共聚，得到带有叠氮官能团的no供体型聚碳酸酯聚合物(mpeg-p(ntc-co-atc))。

17、(2)ir780与6-氨基己酸发生取代反应，引入羧基，得到ir780-cooh。透明质酸(ha)与赖氨酸-叔丁氧基(lys-boc)的盐酸盐反应，得到透明质酸-赖氨酸-叔丁氧基聚合物(ha-lys-boc)，经盐酸和三氟乙酸作用后，再与丙炔酸(phpa)反应，得到透明质酸-炔丙酸(ha-lys-phpa)。透明质酸-炔丙酸与ir780-cooh发生酰胺反应，侧链上引入光敏剂ir780，得到透明质酸-炔丙酸/ir 780(ha-lys-phpa/ir780)聚合物。

18、(3)将(1)(2)制得的聚合物，按照叠氮基∶炔基＝1∶1在水中进行click点击化学反应，最终得到光触发no供体型生物可降解聚合物纳米凝胶(ha-ir-pntc)。

19、本发明最后提供了所述的光触发no供体型生物可降解聚合物纳米凝胶(ha-ir-pntc)在肿瘤杀伤和抗肿瘤转移中的应用。

20、该生物可降解聚合物纳米凝胶引入光敏剂ir 780，解决了纳米凝胶进入肿瘤组织后no释放速率不足的问题。该纳米凝胶经由被动靶向epr效应和ha主动靶向至肿瘤组织后，在近红外光照射下产生光热效应，提高纳米凝胶no释放效率，发挥杀伤肿瘤细胞作用的同时，产生的no介导snail蛋白的s-亚硝基化，下调上皮间质转化(emt)诱导剂snail的表达，有效抑制肿瘤的转移能力。因此，本发明将多种技术共建于一体，不但大大提高肿瘤靶向性，同时还可以抗肿瘤转移，显著加强治疗效果、提高生存期。

21、有益效果：本发明与现有技术相比，具有如下优势：

22、1、本发明提供了一种简单便捷、反应条件温和的no供体型生物可降解聚合物纳米凝胶(ha-ir-pntc)的制备方法。

23、2、本发明提供了一种修饰光敏剂的透明质酸-炔丙酸/ir 780聚合物(ha-lys-phpa/ir780)的合成方法。

24、3、本发明提供的方法在制备no供体型生物可降解聚合物纳米凝胶的同时实现远程光调控一氧化氮的释放，扩展了其在肿瘤杀伤和抗肿瘤转移中的应用。