蛋白结合型精准聚乙二醇的合成方法及应用

本公开涉及高分子材料领域，具体涉及一种蛋白结合型精准聚乙二醇、合成方法及应用。

背景技术：

1、聚乙二醇(polyethylene glycol，peg)因其独特的内部结构，在水溶液中具有亲水性、生物相容性，因而被广泛用于高分子聚合物的修饰改性中。同时，聚乙二醇可以作为生物材料的功能化剂，使得生物材料具有更好的相容性、更高的负载效率、寿命更可调、成本更低等优点，延长生物医学应用中体内药物体系的稳定存在。因此，聚乙二醇作为在药物载体和生物医疗等方面受到了非常广泛的关注。

2、聚乙二醇包裹药物是一种常用的获得长时间血液循环的方法。在相关技术中，聚乙二醇被引入脂质体中，使其在静脉给药后延长了血液循环时间，因此，聚乙二醇包裹药物作为载体的研究吸引了广泛的关注。虽然聚乙二醇聚乙二醇在生物医学中发挥着重要的作用，但聚乙二醇分子的多分散性阻碍了其在生物医学上的应用。首先，作为一类合成聚合物，普通聚乙二醇总是具有广泛的多分散同源混合物。常规聚乙二醇的分子量实际上是复杂的同源混合物的平均分子量。第二，在药物聚乙二醇化过程中，聚乙二醇的多分散性不仅传递到聚乙二醇化产物中，而且还会放大副反应、不完全反应等，导致难以去除副产品，影响了药剂的安全性和药物效果。

技术实现思路

1、有鉴于此，为解决相关技术中的所述以及其他方面的至少一种技术问题，本公开提出了一种蛋白结合型单一分子量聚乙二醇，其结构如下式(i)所示：

2、

3、其中，n＝5～500；m＝0～5；

4、r1用于与蛋白质进行结合，选自邻醛基苯硼酸基、邻乙酰基苯硼酸基、巯基、氨基、马来酰亚氨基、琥珀酰亚胺酯基、邻苯二醛基中的一种；

5、x为单键、nh、o或c1～c5亚烷基；

6、r2选自甲基或h。

7、根据本公开实施例，r1可选自以下任一所示结构：

8、

9、根据本公开实施例，蛋白结合型单一分子量聚乙二醇的结构如下式a～f所示：

10、

11、其中，r选自以下任一所示结构：

12、

13、根据本公开实施例，蛋白结合型单一分子量聚乙二醇的结构如下式所示：

14、

15、如下基团可以等位替换掉上式中的邻醛基苯硼酸基团，用于制备不同蛋白亲和能力的单一分子量聚乙二醇

16、

17、根据本公开实施例，蛋白结合型单一分子量聚乙二醇的数均分子量为500～25000。

18、在本公开的另一方面公开了一种合成上述蛋白结合型单一分子量聚乙二醇的方法，包括：

19、将含有特征官能团的化合物进行酰基叠氮化、酯化或酰胺化处理，然后与单一分子量聚合度聚乙二醇的一端羟基连接，得到蛋白结合型单一分子量聚乙二醇。

20、在本公开的另一方面公开了一种蛋白包被聚乙二醇化的方法，包括：

21、将蛋白质水相溶液与如上述蛋白结合型单一分子量聚乙二醇油相溶液以1:50-1:500的摩尔量比混合，搅拌透析后，纯化得到聚乙二醇化蛋白。

22、根据本公开实施例，蛋白质水相溶液通过蛋白质溶解于磷酸盐缓冲溶液得到，磷酸盐缓冲溶液的ph为7.4，摩尔浓度为10mm；蛋白结合型单一分子量聚乙二醇油相溶液通过蛋白结合型单一分子量聚乙二醇溶解于乙腈溶液中得到。

23、在本公开的另一方面公开了一种由上述蛋白包被聚乙二醇化的方法得到的聚乙二醇化蛋白，包括：蛋白质，以及蛋白结合型单一分子量聚乙二醇，蛋白结合型单一分子量聚乙二醇通过特征官能团与蛋白质表面的氨基形成动态共价键的，聚乙二醇化蛋白的直径比蛋白质大2～5nm。

24、在本公开的另一方面公开了一种使用上述聚乙二醇化蛋白在体内蛋白药物中的应用。

25、根据本公开实施例，通过合成多种单一分子量的聚乙二醇，从而修饰蛋白质类药物，保证了聚合物的分子质量稳定，减少了相关反应副产物。其中，聚乙二醇的蛋白结合能力通过结构中特征官能团实现，特征官能团可以快速捕获蛋白质表面的自由氨基形成动态共价键。由聚乙二醇包裹的蛋白质减少了生物体内的清除作用，增加了蛋白质药物在体内的循环时间，减弱了蛋白药物注射入体后的免疫不良反应。

26、根据本公开实施例，通过单一分子量聚乙二醇合成聚乙二醇化蛋白可以通过控制分子量(或聚合度)精准调控不同生产批次的聚乙二醇化蛋白药物的质量稳定性。

技术特征：

1.一种蛋白结合型单一分子量聚乙二醇，其结构如下式(i)所示：

2.根据权利要求1所述的蛋白结合型单一分子量聚乙二醇，其中，r1可选自以下任一所示结构：

3.根据权利要求1或2所述的蛋白结合型单一分子量聚乙二醇，其中，所述蛋白结合型单一分子量聚乙二醇的结构如下式a～f所示：

4.根据权利要求1或2所述的蛋白结合型单一分子量聚乙二醇，其结构如下式所示：

5.根据权利要求1所述的蛋白结合型单一分子量聚乙二醇，其中，所述蛋白结合型单一分子量聚乙二醇的数均分子量为500～25000。

6.一种合成如权利要求1～5中任一项所述的蛋白结合型单一分子量聚乙二醇的方法，包括：

7.一种蛋白包被聚乙二醇化的方法，包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其中，

9.一种由权利要求7或8所述的蛋白包被聚乙二醇化的方法得到的聚乙二醇化蛋白，包括：蛋白质，以及蛋白结合型单一分子量聚乙二醇，所述蛋白结合型单一分子量聚乙二醇通过特征官能团与蛋白质表面的氨基形成动态共价键的，所述聚乙二醇化蛋白的直径比所述蛋白质大2～5nm。

10.一种使用如权利要求9所述的聚乙二醇化蛋白在体内蛋白药物中的应用。

技术总结
本公开提出了一种蛋白结合型单一分子量聚乙二醇，其结构如下式(I)所示：其中，n＝5～500；m＝0～5；R1用于与蛋白质进行结合，选自邻醛基苯硼酸基、邻乙酰基苯硼酸基、巯基、氨基、马来酰亚氨基、琥珀酰亚胺酯基、邻苯二醛基中的一种；X为单键、NH、O或C1～C5亚烷基；R2选自甲基或H。本公开中还提出了一种使用前述蛋白结合型单一分子量聚乙二醇用于蛋白包被聚乙二醇化的方法以及制备得到的聚乙二醇化蛋白。

技术研发人员：刘世勇,宋润迪,岑杰,刘妙一
受保护的技术使用者：中国科学技术大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16