一種靶向光動力治療用兩親性共聚物的制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種靶向光動力治療用兩親性共聚物的制備方法，屬于光動態治療【技術領域】。由5,10,15,20-四(2-羥乙基)苯基卟啉引發L-丙交酯的開環聚合制備以卟啉為核端羥基化星型聚乳酸；由以卟啉為核端羥基化星型聚乳酸經酯化反應制備以卟啉為核的大分子鏈轉移劑的聚乳酸；利用可逆加成-斷裂鏈轉移聚合法，由大分子鏈轉移劑和甲基丙烯酸-2-(N-乳糖酰胺)乙酯單體制備以卟啉為核的星型聚乳酸-嵌段-聚甲基丙烯酸-2-(N-乳糖酰胺)乙酯材料；反應溫度為70℃，反應時間12h，本發明用溫和的條件，可以方便地制得含親水和疏水比例可以調節的兩親性生物材料，設計合理，操作方便，有望適用于工業化生產。
【專利說明】—種靶向光動力治療用兩親性共聚物的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于光動態治療【技術領域】，具體是一種具有靶向效應的光動力治療兩親性共聚物的制備方法。
[0002]【背景技術】
近年來，卟啉及其衍生物廣泛的應用于藥物緩釋和腫瘤的光動態治療領域，因此設計和合成以卟啉為核的聚合物和樹枝狀高分子受到越來越多研究者的關注。以卟啉衍生物為內核，通過高分子功能化，特別是星狀或樹枝狀高分子，由于外殼的聚合物可以防止卟啉內核的自猝滅，因此有望高效地把高濃度的光敏藥物遞送到病灶部位。現在，聚乳酸在生物醫藥領域如藥物釋放、組織工程得到了廣泛的使用，但由于其高結晶性使其在體內和體外的降解速率很難控制，通常會導致藥物的突釋。但通過調節聚合物的親水一疏水平衡，共聚、共混或超支化等方法可以克服這些缺陷。近年來，仿生的水溶性糖聚合物(側鏈含糖的聚合物)被應用在生物體中糖與蛋白間特定的識別研究因此，通過甲基丙烯酸-2_(N-乳糖酰胺)乙酯與聚乳酸共聚，不僅破壞了聚乳酸的結構規整性，使其結晶性能下降，，有效的調節了材料的物理機械性能和表面性能，使其成為性能更加優良的生物醫用高分子材料，而且利用糖與蛋白特定的識別作用，這種含糖聚合物可用于靶向藥物釋放體系。因此，以卟啉為核，把生物降解聚酯聚乳酸和乳糖聚合物結合起來，制備一種以卟啉為核的星型聚乳酸-嵌段-聚甲基丙烯酸-2- (N-乳糖酰胺)乙酯生物材料，利用糖分子與細胞表面受體蛋白的特異性識別，有望用與癌癥的靶向光動力治療。經對現有技術的文獻檢索發現，周圍等在2008年生物科學大分子(Macromolecular Bioscience)雜志上發表的“Biodegradableand Biomimetic Poly (caprolactone)/Poly (lactobionamidoethylmethacrylate，，(生物可降解的仿生型聚己內酯/聚甲基丙烯酸-2_(N-乳糖酰胺)乙酯)，該文提出由季戊四醇引發己內酯的開環聚合反應，通過基團轉化后，生成含有溴代官能團的聚合物，然后引發原子轉移自由基聚合(ATRP)，從而制備出四臂星型的聚己內酯-嵌段-聚甲基丙烯酸-2- (N-乳糖酰胺)乙酯共聚物。其不足之·處在于:1.聚合反應里應用了催化劑辛酸亞錫，會有金屬離子殘留，并且聚合反應條件相對苛刻，使其在實驗室和工業生產中受到限制。2.相對于文獻的合成方法，本實驗采用可逆加成斷裂鏈轉移聚合(RAFT)合成方法，設計的聚合物中引入了卟啉分子，把光動力治療和乳糖聚合物結合起來。迄今為止，以卟啉為核的聚乳酸-嵌段-聚甲基丙烯酸-2-(N-乳糖酰胺)乙酯共聚物的制備方法生物材料尚未見報道。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種以卟啉為核的聚乳酸-嵌段-乳糖聚合物雜化生物材料的制備方法，使其采用相對溫和的聚合條件(可逆加成斷裂鏈轉移聚合(RAFT)，可以方便地制得含乳糖量可以調節的以卟啉為核的聚乳酸-嵌段-乳糖聚合物雜化生物材料，設計合理，操作方便，有望適用于工業化生產。
[0004]本發明是通過以下技術方案實現的，本發明由三步反應完成:
(I)由5，10，15，20-四(2-羥乙基)苯基卟啉引發L-丙交酯的開環聚合，制備星型端羥基化以卟啉為核的聚乳酸(SPPLA-OH);其中反應溫度為50°C，反應時間24h ;其中以臂支長度為20的聚乳酸為例，5，10，15，20-四(2-羥乙基)苯基卟啉與L-丙交酯的摩爾比為1:80 ；
(2)由星型端羥基化以卟啉為核的聚乳酸和芐基三代碳酸酯基丙酸(BSPA)通過酯化反應制備大分子鏈轉移劑的聚乳酸(SPPLA-BSPA);室溫(25°C)條件下，反應72h ;其中端羥基化以卟啉為核的星型聚乳酸(SPPLA-OH)和芐基三代碳酸酯基丙酸(BSPA)的摩爾比為1:16 ；
(3)利用可逆加成-斷裂鏈轉移(RAFT)聚合法，由大分子鏈轉移劑(SPPLA-BSPA)和甲基丙烯酸-2-(N-乳糖酰胺)乙酯單體制備以卟啉為核的星型聚乳酸-嵌段-聚甲基丙烯酸-2-(N-乳糖酰胺)乙酯；反應溫度為70°C，反應時間12h。
[0005]本發明具有如下優點:I)采用可逆加成斷裂鏈轉移聚合(RAFT)，反應溫和，易于操作；2)糖聚合物的長度可以由糖單體和聚乳酸大分子引發劑的摩爾比例來準確控制，即可以方便地制得含糖量可以調節的聚乳酸-嵌段-糖聚合物雜化生物材料；3)利用大分子自組裝，可方便地獲得糖分子介導的高分子納米膠束或囊泡；4)為制備新型的光動力治療腫瘤細胞靶向型高分子藥物控制釋放載體提供了一種簡單而有效的途徑。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0006]圖1為本發明合成路線圖，
圖2為兩種不同物質在特定波長光照條件下單線態氧產生的能力圖。
[0007]本發明實施例的合成路線如圖1所示。
[0008]實施例1:以卟啉為核的聚乳酸-嵌段-聚甲基丙烯酸-2_(N-乳糖酰胺)乙酯糖聚合物雜化生物材料的制備方法`
5，10，15，20-四(2-羥乙基)苯基卟啉(68.4mg，0.08mmol)為引發劑，DMAP (78.2mg,
0.64mmol), L-丙交酯(922mg,6.4mmol)先后加入到已經充分干燥的燒瓶中，用翻口塞封口，真空線操作抽真空通氮氣來回三次后，加入0.2mLTHF，放入50°C恒溫油浴中，反應24h后，將試管冷卻到室溫，所得固體溶解于5mLCH2Cl2，磁力攪拌下逐滴沉降于50mL的冰甲醇中。過濾后所得產物，在40°C下真空恒溫干燥至恒重。產量931.7mg，產率87.2%。
[0009]可逆加成-斷裂鏈轉移(RAFT)大分子引發劑(SPPLA-BSPA)的合成如下:在試管中加入干燥好的以B卜啉為核端羥基化的星型聚乳酸(SPPLA-OH) (110.4mg,0.01mmol),
基三硫代碳酸酯基丙酸(BSPA) (21.76mg, 0.08mmol)、4_ 二甲氨基吡啶(DMAP) (4.89mg，0.04mmol)和雙環己基碳酰亞胺(DCC) (16.51mg, 0.08mmol)。將試管放入冰鹽浴中抽真空，通氮氣3次，然后加入3mLCH2Cl2，真空線抽真空通氮氣三次后，在室溫下反應72小時。旋轉蒸發除去溶劑后，在燒瓶中加入少量CH2Cl2溶解，最后，沉降在無水乙醚中，得到棕紅色固體粉末，再用無水乙醚洗滌除去過量的芐基三硫代碳酸酯基丙酸(BSPA)。真空恒溫干燥至恒重，得到大分子鏈轉移劑(SPPLA-BSPA)，產量78.7mg,產率59%。
[0010]在試管中加入大分子引發劑(SPPLA-BSPA) (43.3.mg，0.002mmol)，甲基丙烯酸-2-(N-乳糖酰胺)乙酯單體(140!^，0.298臟01)以及偶氮二異丁腈(AIBN)，然后加入
0.44ml的氮-甲基吡咯烷酮(NMP)使之充分溶解。抽真空，通氮氣三次后在70°C的恒溫油浴中反應12小時。反應結束后現在冰水浴中冷卻，然后沉降在無水乙醚中，再用甲醇洗2次，無水乙醚洗2次，真空恒溫干燥至恒重，得到68.0mg產物(產率30%)。
[0011 ] 實施例2:以卟啉為核的聚乳酸-嵌段-聚甲基丙烯酸-2- (N-乳糖酰胺)乙酯雜化生物材料的制備方法
端羥基化聚乳酸(SPPLA-OH)和引發活性種的聚乳酸(SPPLA-BSPA)的制備同實施例1。
[0012]在試管中加入大分子引發劑SPPLA-BSPA (43.3mg，0.002mmol),甲基丙烯酸-2_(N-乳糖酰胺)乙酯單體(65mg，0.138mmol)以及偶氮二異丁腈(AIBN)，然后加入
0.33ml的氮-甲基吡咯烷酮(NMP)使之充分溶解。抽真空，通氮氣三次后在70°C的恒溫油浴中反應12小時。反應結束后現在冰水浴中冷卻，然后沉降在無水乙醚中，再用甲醇洗2次，無水乙醚洗2次，真空恒溫干燥至恒重，得到36.0mg產物(產率27%)。
[0013]實施例3:以卟啉為核的聚乳酸-嵌段-聚甲基丙烯酸-2-(N-乳糖酰胺)乙酯雜化生物材料的制備方法
端羥基化聚乳酸(SPPLA-OH)和引發活性種的聚乳酸(SPPLA-BSPA)的制備同實施例1。
[0014]在試管中加入大分子引發劑SPPLA-BSPA (21.6mg，0.0Olmmol),甲基丙烯酸-2-(N-乳糖酰胺)乙酯單體(120!^，0.256臟01)以及偶氮二異丁腈(AIBN)，然后加入
0.33ml的氮-甲基吡咯烷酮(NMP)使之充分溶解。抽真空，通氮氣三次后在70°C的恒溫油浴中反應12小時。反應結束后現在冰水浴中冷卻，然后沉降在無水乙醚中，再用甲醇洗2次,無水乙醚洗2次，真空恒溫干燥至恒重，得到43.0mg產物(產率31%)。
[0015]
實施例4以卟啉為核的聚乳酸-嵌段-聚甲基丙烯酸-2-(N-乳糖酰胺)乙酯聚合物雜化生物材料產生單線態氧能力
作為聚合物內核的卟啉在可見光的激發下將三線態的氧轉化為單線態的氧，單線態氧及其活潑，能破壞細胞組織，導致細胞死亡。卟啉的這一特點是它在腫瘤的光動力治療中得到廣泛的應用。單線態氧產率的高低即在一定程度決定了卟啉作為光敏劑的潛在能力大小，I, 3- 二苯基異苯并呋喃(DPBF)是一種優良的單線態氧捕捉劑，能夠快速與單線態氧發生反應使其共軛結構被破壞而生成無色產物，因而可檢測卟啉產生單線態氧的能力。因此我們使用1，3- 二苯基異苯并呋喃(DPBF)作為單線態氧捕捉劑，通過熒光分光光度計分別測定了四苯基卟啉小分子和以卟啉為核的聚乳酸-嵌段-聚甲基丙烯酸-2-(N-乳糖酰胺)乙酯兩種不同物質在特定波長光照條件下單線態氧產生的能力，得圖2。圖中可以看到，小分子化合物四苯基卟啉在光照2分鐘內，1，3_ 二苯基異苯并呋喃(DPBF)的熒光強度迅速下降，說明在此期間產生大量的單線態氧，并與1，3- 二苯基異苯并呋喃(DPBF)迅速結合反應，使得1，3-二苯基異苯并呋喃(DPBF)的熒光強度大大下降。而以卟啉為核的聚乳酸-嵌段-聚甲基丙烯酸-2- (N-乳糖酰胺)乙酯隨著光照時間的增加，1，3- 二苯基異苯并呋喃(DPBF)的熒光強度逐漸降低，因而可通過光照時間的控制單線態氧的產生能力。因此以卟啉為核的聚乳酸-嵌段-聚甲基丙烯酸-2-(N-乳糖酰胺)乙酯聚合物是一種新型可用于光動力治療癌癥的生物材料。
【權利要求】
1.一種具有靶向效應的光動力治療用兩親性共聚物的制備方法，其特征在于按照下述步驟進行: (1)由5，10，15，20-四(2-羥乙基)苯基卟啉引發L-丙交酯的開環聚合，制備星型端羥基化以卟啉為核的聚乳酸(SPPLA-OH);其中反應溫度為50°C，反應時間24h ;其中以臂支長度為20的聚乳酸為例，5，10，15，20-四(2-羥乙基)苯基卟啉與L-丙交酯的摩爾比為1:80 ； (2)由以卟啉為核的端羥基化聚乳酸和芐基三代碳酸酯基丙酸(BSPA)通過酯化反應制備大分子鏈轉移劑的聚乳酸(SPPLA-BSPA);室溫(25°C)條件下，反應72h ;其中以卟啉為核的端羥基化聚乳酸和芐基三代碳酸酯基丙酸(BSPA)的摩爾比為1:16 ; (3)利用可逆加成-斷裂鏈轉移(RAFT)聚合法，由大分子鏈轉移劑(SPPLA-BSPA)和甲基丙烯酸-2-(N-乳糖酰胺)乙酯單體制備以卟啉為核的星型聚乳酸-嵌段-聚甲基丙烯酸-2-(N-乳糖酰胺)乙酯；反應溫`度為70°C，反應時間12h。
【文檔編號】C08G63/91GK103588966SQ201310487938
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年10月17日 優先權日:2013年10月17日
【發明者】戴曉暉, 王志明 申請人:江蘇大學