一种具有脑-靶向性的高分子药物输送材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种具有脑-靶向性的高分子药物输送材料及其制备方法，属于生物材料领域，其结构式为

说明书

技术领域

本发明属于生物材料领域，具体涉及聚维生素C丙烯酸酯为亲水片断，聚 [(胆固醇醚-2-乙氧基)乙基]丙烯酸酯为疏水片断具有脑-靶向性的新型高分子 药物输送材料及其制备方法。

背景技术

随着全世界范围内老龄化社会的到来，脑部疾病病发率在日益增高。脑部 疾病治疗中面临的一个最主要挑战是使药物通过血脑屏障(BBB)进入病灶处 起到治疗功效。通常的给药途径是：亲脂的前药(pre-drug)、BBB开放法、脂 质体载药等。但这些给药方式都各有不足：前药分子结构和分子量都受到严格 限制；而利用BBB开放法完全打开血脑屏障，很可能导致一些有害物质进入脑 部；载药脂质体容易被体内RES系统识别吞噬，PEG修饰后的脂质体跨BBB 率低等。目前，利用生物友好性的功能纳米材料实现体内给药是科学技术发展 的一个方向，它避免了给药过程中所带来的一些不良副作用。它具有小尺寸、 表面效应和界面效应等优良特点，能够避免被体内的RES系统所吞噬并具有通 过血脑屏障的能力。因此，利用生物友好性的功能纳米材料载药是治疗脑部疾 病上的一朵奇葩。胆固醇分子是自然界普遍存在的甾体化合物，它是生物细胞 膜中重要组成成分之一，它能够根据细胞膜温度调整细胞膜的流动性与渗透性。 根据文献记载，胆固醇在细胞与外界直接的信息及物质传递中起非常重要的作 用。材料含有胆固醇结构，有利于其包裹药物、促进与病患细胞之间的交互行 为；维生素C是一种生物友好性的分子，它还是人体内不可缺少又无法自身合 成的一种化学营养物质。研究发现：在人体大脑中含有高浓度的维生素C衍生 物。许多文献证实：维生素C分子能够在一些转运体的作用下，转移进入脑内。 含有衍生化维生素C的功能纳米输送材料生物相容性好，并在脑-靶向递送药物 中有潜在应用前景。

发明内容

本发明的聚维生素C丙烯酸酯为亲水片断，聚[(胆固醇醚-2-乙氧基)乙基] 丙烯酸酯为疏水片断具有脑-靶向性的新型高分子药物输送材料及其制备方法。

本发明所提供的具有脑-靶向性的新型高分子药物输送材料的化学结构如通 式I所示：

式中，0≤z≤50，0≤m≤50，2≤n≤50，1≤m+z≤50，z，m，n为整数，R 为引发剂的官能团。(R＝异丁腈基、苯甲酰基、4’-腈基-戊酸基)

本发明所提供的具有脑-靶向性新型药物输送材料的制备方法，包括以下步 骤：

1)按现有合成技术得到化合物II；

II

2)利用化合物II按现有合成技术得到化合物III；

3)在0℃和氮气保护下，将化合物III和三乙胺按摩尔比为1∶1-5溶于二氯 甲烷后，向反应液滴加丙烯酰氯的二氯甲烷溶液，丙烯酰氯与化合物III的摩尔 比为1∶1-5，反应2-8小时，除去体系溶剂后用乙酸乙酯溶解，有机相过滤并用 水洗涤，干燥，浓缩，柱层析分离，得化合物IV；

4)按现有技术合成得到化合物V；

5)按现有技术合成得到化合物VI；

VI

6)在氮气保护下，偶氮类引发剂、链转移试剂V和化合物IV以摩尔比为 1∶1-30∶10-200溶于溶剂中，在60-90℃下，搅拌2-48小时，浓缩后在沉淀剂中 沉淀，得到聚合物VII；

式中，2≤n≤50，n为整数。

7)在氮气保护下，偶氮类引发剂、化合物VI和聚合物VII以摩尔比为 1∶1-30∶10-250溶于溶剂中，在60-90℃下，搅拌1-48小时，浓缩后在沉淀剂中 沉淀，得到聚合物VIII；

式中，1≤x≤50，2≤n≤50，x，n为整数。

8)在氮气保护下，聚合物VIII和引发剂、以摩尔比为1∶1-100溶于溶剂中， 在60-110℃下，搅拌4-48小时，浓缩后在沉淀剂中沉淀，得到聚合物IX；

式中，1≤x≤50，2≤n≤50，m，n为整数，R为引发剂上官能团(R＝异丁 腈基、苯甲酰基、4’-腈基-戊酸基)。

9)在氢气保护下，聚合物IX和钯碳以摩尔比为1∶1-16溶于溶剂中，在20-45 ℃下，搅拌0-96小时(当不搅拌时z为0)，浓缩后在沉淀剂中沉淀，得到聚合 物I；

式中，0≤z≤50，0≤m≤50，2≤n≤50，1≤m+z≤50，z，m，n为整数，R 为引发剂上官能团。

步骤6)中所述偶氮引发剂为偶氮二异丁腈或4′-偶氮双-4-氰戊酸；溶剂为 甲苯或二氧六环；沉淀剂为甲醇/丙酮或乙醇/丙酮或乙酸乙酯/丙酮。

步骤7)中所述偶氮引发剂为偶氮二异丁腈或4′-偶氮双-4-氰戊酸；溶剂为 甲苯或二氧六环。

步骤8)中所述引发剂为过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈或4′-偶氮双-4-氰戊 酸；溶剂为四氢呋喃或四氢呋喃/异丙醇；沉淀剂为甲醇/丙酮或乙醇/丙酮或乙酸 乙酯/丙酮。

步骤9)中所述溶剂为甲醇/四氢呋喃或异丙醇/四氢呋喃；钯碳为Pd/C(10％) 或Pd/C(5％)；沉淀剂为甲醇或乙醇或乙酸乙酯。

本发明具有以下有益效果：

1)本发明所提供的高分子药物输送材料具有良好生物相容性与无毒害性， 具有脑-靶向性功能。

2)本发明所提供的高分子药物输送材料，其疏水链段结构能提供强自组装 动力，增加载药能力。

附图说明

图1本发明实施例3的聚合物化学结构的碳核磁表征图；

图2本发明实施例3的聚合物化学结构的氢核磁表征图

具体实施方式

实施例1

1)在氮气保护下，在250mL三口圆底烧瓶中将胆固醇(10.0g，25.8mmol) 溶于吡啶(20mL)，向反应液滴加对甲苯磺酰氯(10.0g，52mmol)的吡啶溶 液(40mL)，避光反应24小时，反应液注入碳酸钾溶液，过滤固体，滤渣用二 氯甲烷溶解并用水洗涤，干燥，浓缩，丙酮重结晶得到化合物II；

2)在氮气保护下，在250mL三口圆底烧瓶中将化合物II(4.0g，7.4mmol) 和一缩二乙二醇(37.8g，32mL)溶于二氧六环溶液(30mL)中，加热至二氧 六环回流，搅拌5小时后，除去体系溶剂后用乙酸乙酯溶解，有机相依次用饱 和碳酸氢钠溶液和水洗涤，干燥，浓缩，柱层析分离，得化合物III；

3)在0℃和氮气保护下，在100mL三口圆底烧瓶中将化合物III(7.0g， 14.7mmol)和三乙胺(6.0g，59.5mmol)溶于二氯甲烷(20mL)后，向反应 液滴加丙烯酰氯(4.6g，51mmol)的二氯甲烷溶液(20mL)，反应4小时，除 去体系溶剂后用乙酸乙酯溶解，有机相过滤并用水洗涤，干燥，浓缩，柱层析 分离，得化合物IV；

4)在氮气保护下，在100mL三口圆底烧瓶中加入镁粉(2.0g)和碘粒加 入四氢呋喃(20mL)中，向反应液滴加溴苯(9.4g，60mmol)的四氢呋喃溶 液(20mL)数滴后，升温引发反应，并继续滴加，滴加完毕后继续反应12小 时，向反应液中滴加二硫化碳(4.6g，60mmol)，过滤，滤液中滴加浓盐酸，用 乙醚萃取水相，有机相干燥，过滤，除去溶剂，加入二甲基亚砜(9.36g，120mmol) 的乙酸乙酯溶液(30mL)，避光反应15小时，反应液用水洗涤，干燥，浓缩， 乙醇重结晶，加入4′-偶氮双-4-氰戊酸(16.9g，60mmol)的乙酸乙酯溶液(70 mL)，加热至90℃回流，避光搅拌10小时后，反应液浓缩，柱层析分离，得到 链转移试剂V；

5)在氮气保护下，在100mL三口圆底烧瓶中加入维生素C(6.0g，34mmol) 和无水碳酸钾(12.0g，80mmol)加入N，N-二甲基甲酰胺(20mL)中，加热 50℃搅拌40分钟后，滴加N，N-二甲基甲酰胺稀释后的溴化苄(14.5g，84.8mmol) 稀溶液，反应4小时，反应液过滤，乙酸乙酯萃取，有机相用水洗涤，干燥， 过滤，浓缩，柱层析分离，浓缩，加入三乙胺(4.2g，41.5mmol)的二氯甲烷 溶液(10mL)，向反应液滴加丙烯酰氯(3.4g，37.4mmol)的二氯甲烷溶液(10 mL)，反应4小时，反应液过滤并浓缩，柱层析分离，得化合物VI；

6)在氮气保护下，在除氧后的Schlenk瓶中依次加入4′-偶氮双-4-氰戊酸(5.0 mg，0.02mmol)、链转移试剂V(27.9mg，0.1mmol)、化合物IV(2.1g，4mmol)， 加入除氧后的二氧六环(3.4mL)搅拌溶解，冷冻循环除氧，置于80℃油浴中 反应8小时，将Schlenk瓶冷却并通大气，在丙酮/无水乙醇(体积/体积)＝1∶1 混合溶液中沉淀4次，得到聚合物VII-1；

式中，n＝22，n为整数。

7)在氮气保护下，在除氧后的Schlenk瓶中依次加入偶氮二异丁腈(1.6mg， 0.01mmol)、聚合物VII-1(0.6g，0.06mmol)、化合物VI(0.9g，2.3mmol)， 加入除氧后的甲苯(6mL)搅拌溶解，冷冻循环除氧，置于65℃油浴中反应8 小时，将Schlenk瓶冷却并通大气，在丙酮/无水乙醇(体积/体积)＝1∶1混合 溶液中沉淀4次，得到聚合物VIII-1；

式中，x＝6，n＝22，x，n为整数。

8)在氮气保护下，在除氧后的Schlenk瓶中加入聚合物VIII-1(0.6g，0.045 mmol)、4′-偶氮双-4-氰戊酸(1.0g，3.7mmol)，加入除氧后的四氢呋喃(8mL) 及异丙醇(10mL)搅拌溶解，冷冻循环除氧，置于65℃油浴中反应12小时， 将Schlenk瓶冷却并通大气，在丙酮/无水甲醇(体积/体积)＝1∶1混合溶液中 沉淀4次，得到聚合物IX-1；

式中，x＝6，n＝22，m，n为整数。

9)50mL圆底烧瓶加入聚合物IX-1(0.05mmol)、钯碳[钯碳种类为 Pd/C(10％)](0.4mmol)，加入的四氢呋喃/甲醇(体积/体积)＝1∶1混合溶液(10 mL)溶解，用氢气置换瓶中空气，在30℃下搅拌48小时，过滤，浓缩，在甲 醇中沉淀2次，得到聚合物I-1；

式中，z＝5，m＝1，n＝22，z+m＝6，z，m，n为整数。

实施例2

1)同实施例1步骤1)

2)同实施例1步骤2)

3)同实施例1步骤3)

4)同实施例1步骤4)

5)同实施例1步骤5)

6)在氮气保护下，在除氧后的Schlenk瓶中依次加入4′-偶氮双-4-氰戊酸 (20.0mg，0.08mmol)、链转移试剂V(0.1g，0.4mmol)、化合物IV(4.2g， 8mmol)，加入除氧后的二氧六环(13.6mL)搅拌溶解，冷冻循环除氧，置于 80℃油浴中反应13小时，将Schlenk瓶冷却并通大气，在丙酮/无水乙醇(体积 /体积)＝1∶1混合溶液中沉淀4次，得到聚合物VII-2；

式中，n＝13，n为整数。

7)在氮气保护下，在除氧后的Schlenk瓶中依次加入偶氮二异丁腈(3.6mg， 0.001mmol)、聚合物VII-2(0.7g，0.01mmol)、化合物VI(1.8g，4.5mmol)， 加入除氧后的甲苯(13.5mL)搅拌溶解，冷冻循环除氧，置于65℃油浴中反应 3小时，将Schlenk瓶冷却并通大气，在丙酮/无水乙醇(体积/体积)＝1∶1混合 溶液中沉淀4次，得到聚合物VIII-2；

式中，x＝5，n＝13，m，n为整数。

8)在氮气保护下，在除氧后的Schlenk瓶中加入聚合物VIII-2(0.7g，0.074 mmol)、过氧化苯甲酰(0.4g，2.6mmol)，加入除氧后的四氢呋喃(8mL)搅 拌溶解，冷冻循环除氧，置于65℃油浴中反应12小时，将Schlenk瓶冷却并通 大气，在丙酮/无水甲醇(体积/体积)＝1∶1混合溶液中沉淀4次，得到聚合物 IX-2；

式中，x＝5，n＝13，m，n为整数。

9)50mL圆底烧瓶加入聚合物IX-2(0.04mmol)、钯碳[钯碳种类为 Pd/C(10％)](0.2mmol)，加入的四氢呋喃/甲醇(体积/体积)＝1∶1混合溶液(10 mL)溶解，用氢气置换瓶中空气，在30℃下搅拌48小时，过滤，浓缩，在甲 醇中沉淀2次，得到聚合物I-2；

式中，z＝4，m＝1，n＝13，z+m＝5，z，m，n为整数。

实施例3

1)同实施例1步骤1)

2)同实施例1步骤2)

3)同实施例1步骤3)

4)同实施例1步骤4)

5)同实施例1步骤5)

6)同实施例2步骤6)

7)在氮气保护下，在除氧后的Schlenk瓶中依次加入偶氮二异丁腈(4.3mg， 0.026mmol)、聚合物VII-3(0.7g，0.1mmol)、化合物VI(2.2g，5.4mmol)， 加入除氧后的甲苯(16.2mL)搅拌溶解，冷冻循环除氧，置于65℃油浴中反应 5小时，将Schlenk瓶冷却并通大气，在丙酮/无水乙醇(体积/体积)＝1∶1混合 溶液中沉淀4次，得到聚合物VIII-3；

式中，x＝14，n＝13，x，n为整数。

8)在氮气保护下，在除氧后的Schlenk瓶中加入聚合物VIII-3(0.8g，0.062 mmol)、偶氮二异丁腈(0.2g，1.2mmol)，加入除氧后的四氢呋喃(10mL)及 异丙醇(10mL)搅拌溶解，冷冻循环除氧，置于65℃油浴中反应12小时，将 Schlenk瓶冷却并通大气，在丙酮/无水甲醇(体积/体积)＝1∶1混合溶液中沉淀 4次，得到聚合物IX-3；

式中，X＝14，n＝13，m，n为整数。

9)50mL圆底烧瓶加入聚合物IX-3(0.03mmol)、钯碳[钯碳种类为 Pd/C(10％)](0.2mmol)，加入的四氢呋喃/甲醇(体积/体积)＝1∶1混合溶液(10 mL)溶解，用氢气置换瓶中空气，在30℃下搅拌48小时，过滤，浓缩，在甲 醇中沉淀2次，得到聚合物I-3；

式中，z＝12，m＝2，n＝13，z+m＝14，z，m，n为整数。