基于胆固醇修饰的pH响应多肽聚合物及制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于生物医药用高分子聚合物材料技术领域，特别涉及一种基于胆固醇修 饰的pH响应多肽聚合物及制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 癌症（cancer)或恶性肿瘤（malignant neoplasm)是由于细胞生长增值控制机制 失常而引起的疾病。世界卫生组织指出，目前在全球每年癌症夺去700多万人的生命，而且 这一数字还会快速上升，到2030年可能将超过1310万，在我国，每年因癌症死亡病例达270 万之多，新发肿瘤病例约为312万例，平均每天8550人，全国每分钟有6人被诊断为癌症。 癌症已被列为人类面临的"第二号杀手"，癌症日益成为危害人类生命健康的主要杀手。目 前癌症的治疗主要分为手术治疗、放射治疗和化学治疗三种方法，其中化学治疗是最重要 最有效的治疗手段。但存在以下几个问题：（1)药物溶解性差：绝大多数抗癌药物，例如紫 杉醇，喜树碱，阿霉素等，均表现为疏水性，在血液循环中会发生沉淀聚集，极大地降低了药 物利用度和治疗效果；（2)毒副作用大：因药物在血液循环中无选择性的进入体内细胞包 括恶性肿瘤细胞和正常组织细胞，而绝大多数药物具有较强毒性，例如阿霉素具有心脏毒 性，使得正常组织细胞受到伤害，对机体产生较为严重的副作用，造成白细胞、红细胞及血 小板数量的减少，恶心，呕吐以及脱发等，甚至危及生命；（3)肿瘤（癌细胞）耐药性：在化 疗初期，患者体内癌细胞对抗癌药物有所反应，出现肿瘤体积减小等缓解现象，但是随着肿 瘤的耐药性机制作用的增强，最终往往导致化疗的失败、病人死亡的结果。因而对于这类抗 癌药物的应用仍然面临巨大挑战。
[0003] 由两亲性聚合物形成的纳米核/壳结构胶束作水难溶性抗癌药物的载体，可以控 制药物的释放。而且，胶束具有疏水的核，可高容量地包载疏水性药物，而亲水性的外壳可 以防止药物的水解或酶解，起到稳定胶束结构、保护药物的作用，另外，围绕在疏水核周围 的亲水性基团可以接枝某些抗体、寡糖等分子识别导向基团，便于实现给药系统的主动靶 向功能，此外，胶束可以提高药物的表观水溶性，避免体内网状内皮系统（RES)的吞噬或被 肝脾等组织吸收，因而有利于延长胶束在血液中的循环时间和在肿瘤组织部位的积累，提 高药物在特定部位的活性，从而有效提高药效，降低副作用；胶束具有较低的临界胶束浓 度，较大的增溶空间，结构稳定，且依据聚合物疏水链段的不同性质可以通过化学、物理以 及静电等作用包裹药物，对水难溶性药物有明显的增溶效果。
[0004] -个成功的抗癌药物载药体系必须具有较高的药物包载量，在人体血液循环环境 中较长期的稳定状态，良好的靶向功能，毒副作用小，生物相容性好等特点。PH响应性聚合 物胶束由于可以在人体正常pH环境下保持致密结构，减少药物的渗漏，而在弱酸环境（肿 瘤细胞）下发生溶胀或解离从而促进药物快速释放，因而被认为是难溶性抗癌药物靶向治 疗的理想载体。研宄已经表明，癌细胞由于较快的细胞分离导致无氧呼吸，产生大量乳酸等 酸性物质，使得癌细胞周围环境PH相对于体内正常值偏低，大约在6. 5-7. 0之间，而细胞内 溶酶体和内涵体的pH值更低，大约在5. 0-6. 5之间。肿瘤的酸性环境可以作为信号用于触 发载药胶束的快速药物释放，促进细胞内吞胶束及其细胞器靶向。
[0005] 当PH发生变化时，带胺基、吡啶或者咪唑基等碱性基团的弱碱性聚合物或带羧 基基团的弱酸性聚合物的离子化状态发生改变，导致其在水中的溶解性发生变化。常用 的弱碱性聚合物聚（N, N-二乙基胺基乙基甲基丙稀酸醋）[poly (N, N-diethylaminoethyl methacrylate) ,Η)ΕΑ]、聚组氨酸[poly (L-histidine) ,Phis]、聚（4-乙稀基卩比啶） [poly (4-vinylpyridine),PVP]和聚（β-胺基醋）[poly (β-amino esters)]等在碱性或 中性条件下不溶于水，而在酸性条件下，由于碱性基团发生质子化而带正电，发生相转变， 引起其胶束结构变化，从而实现载药体系在正常环境下保持稳定，而在弱酸PH环境下则有 较好的释放效率，因此可用作难溶性抗癌药物靶向治疗的载体。
[0006] 组氨酸（histidine)中含有咪唑基团，其等电点为6.0,该基团在pH〈6.0环境中 很容易捕获质子而带正电，表现为亲水性，可快速释放药物；而在pH>6.0环境中只能部分 捕获质子，表现为疏水性，一方面可增加载药量，另一方面可防治药物在此环境中的释放。 Lee[Journal of Controlled Release, 2003, 90 (3) :363-374]利用聚组氨酸（polyHis) 的pH敏感性制备了两亲性的polyHis-b-PEG胶束。在肿瘤组织的低pH环境下，组氨酸 咪唑基团上的孤对电子被质子化，使胶束带正电，因此，很容易与带负电的肿瘤细胞膜融 合，从而释放包封于其内的药物，使药物有效地靶向肿瘤组织。与其他氨基聚合物相比， 聚组氨酸易降解且其水解产物基本无毒。Kim[Small，2008, 4(11) :2043-2050]等制备了 pH 敏感的两亲性高分子 poly (His-co-Phe) -b-poly (ethylene glycol)和 poly (L-lactic acid) -b-poly (ethylene glycol)，所形成的纳米胶束用来作为药物载体，表现出满足要求 的pH敏感性能，在pH 7. 4下药物释放缓慢，在pH 5. 5时，药物释放明显加快。Guo等制备 了两种pH敏感的两亲性胆固醇修饰的多肽聚合物His5Argl〇-Chol和HislOArglO-Chol及 其自组装胶束用作阿霉素的载体材料，载药胶束表现出良好的药物控释性能，且聚合物材 料毒性较低，但是仍存在载药量较低的缺点。
[0007] 从现有的研宄报道来看，如何有效提高载药量并且缓解或消除突释现象；如何有 效降低载体材料的毒副作用，仍是当前面临的两个最主要的难题。通常的胶束载药体系，分 为外部保护层和内部载药核，使得载药内核同时起到了 PH响应的作用，使得胶束的pH响应 和胶束通胀以及药物释放处在几乎同时的过程，药物释放速率过快，突释效应明显，又会使 其载药能力下降，使得整个载药体系的药物效果不理想。
【发明内容】
[0008] 为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种基于胆固 醇修饰的PH响应多肽聚合物。该聚合物分子在水溶液中自组装为纳米胶束，有效包载水难 溶性药物，可应用作为水难溶性抗癌药物的靶向载药系统。
[0009] 本发明另一目的在于提供一种上述基于胆固醇修饰的PH响应多肽聚合物的制备 方法。本发明制备方法先合成胆固醇修饰多肽的两嵌段聚合物，再在多肽一侧修饰亲水性 聚乙二醇单甲醚，即得到pH响应两亲性三嵌段聚合物材料。
[0010] 本发明再一目的在于提供上述基于胆固醇修饰的PH响应多肽聚合物在医药领域 中的应用。
[0011] 本发明的目的通过下述方案实现：
[0012] 一种基于胆固醇修饰的pH响应多肽聚合物（mPEG-b-PolyPeptides-b-Chol)，具 有公式（1)所示结构：
[0013] mPEG-R-Chol (1)
[0014] 其中，mPEG为氨基聚乙二醇单甲醚，结构式
【主权项】
1. 一种基于胆固醇修饰的PH响应多肽聚合物，其特征在于具有公式（1)所示结构： mPEG-R-Chol (1)
其中，mPEG为氨基聚乙二醇单甲醚，结构式： η = 44 ; Chol为胆固醇甲酰基，结构式为：结构式为
R为多肽，结构式J-R1-R2-R1-I
2. -种根据权利要求1所述的基于胆固醇修饰的pH响应多肽聚合物的制备方法，其特 征在于包括以下具体步骤： (1)制备中间产物D :将单体A、催化剂B和溶剂混合，搅拌反应后再滴加单体C溶液， 继续反应，得到中间产物D ; (3)将步骤（2)制备得到的中间产物D、催化剂E、脱水剂F和溶剂混合，搅拌反应，再加 入单体G溶液，继续反应，得到基于胆固醇修饰的pH响应多肽聚合物； 所述的单体A为多肽，具有如下式（2)?（4)所示结构中的一种：
其中，X = 4?30 ; 所述的单体C为胆固醇甲酰氯，其结构式如下式（5):
所述单体G为氨基聚乙二醇单甲醚，其结构式如下式（6):
其中，η = 44。
3.根据权利要求2所述的基于胆固醇修饰的pH响应多肽聚合物的制备方法，其特征 在于：步骤⑴中所用单体A和单体C的质量比为1: (5?15);步骤⑵中所用中间产物 D和单体G的质量比为1: (5?15)。
4. 根据权利要求2所述的基于胆固醇修饰的pH响应多肽聚合物的制备方法，其特征 在于：步骤（1)中所述的催化剂B为三乙胺；步骤（2)所述的催化剂E为N-羟基琥珀酰亚 胺；步骤⑵所述的脱水剂F为二环己基碳二亚胺。
5. 根据权利要求2所述的基于胆固醇修饰的pH响应多肽聚合物的制备方法，其特征在 于：步骤（1)中搅拌反应的时间为0. 5?Ih ;所述继续反应的时间为48?96h。
6. 根据权利要求2所述的基于胆固醇修饰的pH响应多肽聚合物的制备方法，其特征在 于：步骤（2)中所述搅拌反应的时间为0. 5?Ih ;所述继续反应的时间为24?72h。
7. 根据权利要求1所述的基于胆固醇修饰的pH响应多肽聚合物在医药领域中的应用。
8. 根据权利要求1所述的基于胆固醇修饰的pH响应多肽聚合物在制备水难溶性药物 的胶束载药系统中的应用。
9. 一种基于权利要求1所述的基于胆固醇修饰的pH响应多肽聚合物的水难溶性药物 的胶束载药系统，其特征在于通过将所述的基于胆固醇修饰的PH响应多肽聚合物和水难 溶性药物溶于有机溶剂中，搅拌6?12h后用pH缓冲液透析24?48h后冷冻干燥得到。
10. 根据权利要求9所述的水难溶性药物的胶束载药系统，其特征在于：所述水难溶性 药物是指在IL水中溶解度小于或等于Ig的药物。
【专利摘要】本发明属于生物医药用高分子聚合物材料技术领域，公开了一种基于胆固醇修饰的pH响应多肽聚合物及制备方法和应用。该多肽聚合物具有公式(1)所示结构：mPEG-R-Chol(1)。本发明多肽聚合物为聚乙二醇单甲醚亲水修饰、胆固醇疏水修饰的多肽pH响应两亲性三嵌段聚合物材料，在水溶液中自组装为纳米胶束，有效包载水难溶性药物，可应用于医药领域，特别适用于制备水难溶性抗癌药物的靶向载药系统。且其拓扑结构可调控，合成工艺简单，可通过调节具有pH响应的多肽含量调控药物的释放速率，满足不同药物的释放要求。本发明的多肽聚合物的临界聚集浓度较低，仅为1.8～4.8mg/L，因而其载药胶束的稳定性高。
【IPC分类】C08G81-00, A61P35-00, A61K47-42, A61K9-10
【公开号】CN104530438
【申请号】CN201410768010
【发明人】章莉娟, 张灿阳, 陈 全, 吴文胜, 姚娜
【申请人】华南理工大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月11日