氧化还原敏感的交联纳米胶束的制备

摘要

本发明公开了一种具有氧化还原敏感性能的交联纳米胶束及其制备方法，采用可逆加成-断裂链转移聚合法，首先合成大分子链转移剂，并与聚乙二醇甲基丙烯酸酯聚合合成了可进一步修饰的嵌段聚合物，在其自组装的基础上，引入可化学链接的含二硫键的交联剂，以先组装后交联的方式，构筑一种稳定交联的且具有氧化还原响应性能的纳米胶束。该方法易于控制、反应条件温和、无金属催化剂且产物易纯化，获得的交联纳米胶束不仅可以封装疏水药物，而且可防止其在血液循环中提前释放。

说明书

技术领域

本发明涉及有机合成领域，具体涉及一种化学交联且具有氧化还原敏感性能的胶束及其 制备方法。

背景技术

聚合物自组装体以其可调的形貌、尺寸和功能，在各领域中具有潜在的应用价值。在药 物释放领域，为了促进肿瘤特异性药物聚集及释放，多功能环境响应性聚合物自组装体被广 泛研究。通常选用将药物化学连接或物理封装于环境响应性自组装体中，在外界环境的刺激 下，自组装体通过改变其自身结构、形态、性能来实现对药物的可控释放。

目前报道的因共价键断裂所引起的氧化还原反应仅限于二硫键。生物体内的二硫键可 通过小分子引发剂还原型谷胱甘肽、硫氧还蛋白及酶的作用而生成两个巯基，更重要的是这 些还原剂在癌症细胞及正常细胞存在显著的浓度差异。Chen wei等采用二硫键连接聚合物的 亲水链段和疏水链段可实现胞内阿霉素的可控释放(Wei Chen,Ping Zhong and Fenghua  Meng,et al.Journal of Controlled Release,2013,169,171–179)。Ja-Hyoung Ryu等合成了二硫 键位于大分子侧链的交联稳定自组装纳米胶束，探索了其在氧化还原刺激下的解交联、解组 装过程(Ja-Hyoung Ryu,Reuben T.Chacko and Siriporn Jiwpanich,et al.J.Am.Chem.Soc., 2010,132,17227–17235)。Liangliang Wu等选用硫辛酸及顺-1,2-环己烷二甲酸功能化聚乙二 醇-b-聚(L-赖氨酸)获得核交联的纳米胶束，研究了此胶束在细胞外环境下的稳定行为及 在谷胱甘肽刺激下的快速解组装行为(Liangliang Wu,Yan Zou and Chao Deng,et al. Biomaterials,2013,34,5262–5272)。上述自组装体的特点是二硫键被引入聚合物的主链或侧 链，但是可进一步修饰性较低，合成过程比较繁琐，需要多步纯化处理。

发明内容

本发明旨在提供采用可逆加成-断裂链转移法合成含有可进一步功能化的嵌段聚合物， 通过含有二硫键的交联剂对其自组装体进行交联，获得具有氧化还原敏感性能的纳米胶束。

本发明的方法包括以下步骤：

1)将链转移剂、单体1及引发剂(链转移剂：单体1：引发剂的摩尔比可为：1： 100～200：0.1～0.4)加入四氢呋喃溶液中(四氢呋喃的加入量可为链转移剂、单体1及引发 剂总质量的1～5倍)，经连续冻融脱气3～5次，充氩气保护后置于40～90℃的油浴锅中聚 合反应6～32h。结束后液氮猝冷停止反应，采用正己烷沉淀四氢呋喃溶解的方法，反复提 纯2～8次后获得大分子链转移剂；

2)将大分子链转移剂、单体2及引发剂(大分子链转移剂：单体2：引发剂的摩尔比 可为：1：30～100：0.1～0.4)加入四氢呋喃溶液中(四氢呋喃的加入量可为大分子链转移剂、 单体2及引发剂总质量的1.5～5倍)，经连续冻融脱气3～5次，充氩气保护后置于40～90℃ 的油浴锅中聚合反应12～48h。结束后液氮猝冷停止反应，采用正己烷沉淀四氢呋喃溶解的 方法，反复提纯2～8次后获得嵌段聚合物；

3)将嵌段聚合物溶于四氢呋喃，逐滴滴入水或甲醇中；溶解于水或甲醇的交联剂及三 乙胺加入聚合物溶液，室温下搅拌反应。最后将交联的纳米胶束加入透析袋于大量水中透 析，即得纯化的交联纳米胶束。

在步骤1)中，所述链转移剂可为二硫代苯甲酸枯基酯、4-氰基-4-(苯基硫代甲酰硫基) 戊酸中的一种；所述单体1可为甲基丙烯酸缩水甘油酯、4-(甲酰基)甲基丙烯酸苯基酯 中的一种；所述引发剂可采用偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰中的一种。

在步骤2)中，所述单体2为聚乙二醇甲基丙烯酸酯；所述引发剂可采用偶氮二异丁 腈、过氧化苯甲酰中的一种。

在步骤3)中，所述溶剂四氢呋喃：水或甲醇体积比为1：5～10；所述的交联剂为胱胺 二盐酸盐，胱胺二盐酸盐：三乙胺：嵌段聚合物中单体1的摩尔比为：1：2～3：3～6。

本发明具有以下优点：

(1)本发明合成了可进一步修饰的嵌段聚合物，在其自组装的基础上，引入可化学链接 的含二硫键的交联剂，获得具有氧化还原敏感性能的交联纳米胶束，此交联纳米胶束不仅可 以封装疏水药物，而且可防止其在血液循环中提前释放。

(2)选用含二硫键的交联剂，可以赋予此胶束氧化还原敏感性；当疏水单体为4-(甲酰 基)甲基丙烯酸苯基酯时，交联剂的氨基可与其醛基反应形成动态亚胺键，使其兼具pH敏 感性。

(3)胱胺二盐酸盐与环氧或醛基官能团的反应，在室温下就可以实现，不需要加入金属 催化剂，反应条件温和，易于控制，且产物易纯化。

(4)此交联胶束具有足够多的自由官能团，可根据需要对其进行功能化修饰，如化学链 接其他药物或靶向分子。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的氧化还原敏感的交联 纳米胶束的制备不局限于实施例。

附图说明

图1为实施例1所制备的交联胶束的透射电镜(TEM)照片；

图2为实施例1所制备的交联胶束的药物释放图，其中曲线1为交联的胶束加入还原 型谷胱甘肽的释放曲线，曲线2为交联的胶束未加入还原型谷胱甘肽的释放曲线。

具体实施方式

实施例1：

将13mg二硫代苯甲酸枯基酯、1.06g甲基丙烯酸缩水甘油酯及3mg偶氮二异丁腈溶 于1.5mL四氢呋喃，经连续冻融脱气3次，充氩气保护后置于70℃的油浴锅中聚合反应8 h。结束后液氮猝冷停止反应，采用正己烷沉淀四氢呋喃溶解的方法，反复提纯3次后获得 聚(甲基丙稀酸缩水甘油酯)大分子链转移剂；

将0.24g聚(甲基丙稀酸缩水甘油酯)大分子链转移剂、0.16g聚乙二醇甲基丙烯酸酯 及3mg偶氮二异丁腈溶于1mL四氢呋喃，经连续冻融脱气5次，充氩气保护后置于65℃ 的油浴锅中聚合反应12h。结束后液氮猝冷停止反应，采用正己烷沉淀四氢呋喃溶解的方法， 反复提纯3次后获得聚(甲基丙稀酸缩水甘油酯-b-聚乙二醇甲基丙稀酸酯)；

将25mg聚(甲基丙稀酸缩水甘油酯-b-聚乙二醇甲基丙稀酸酯)溶于0.5mL四氢呋喃， 逐滴滴入5mL水中；0.5mL胱胺二盐酸盐/水溶液(16mg/mL)及10mg三乙胺，再次逐 滴滴入上述水中，室温下搅拌反应。最后将交联的纳米胶束加入透析袋于大量水中透析，即 得纯化的交联纳米胶束。该交联纳米胶束的透射电镜图如图1所示，可见生成了纳米级别的 均一的球形结构。稳定性及氧化还原敏感性通过药物释放表征，如图2所示，由图中可见与 未加入还原剂相比，本发明制备的交联纳米胶束在还原剂的刺激下可以更多的释放药物。

实施例2：

将14mg 4-氰基-4-(苯基硫代甲酰硫基)戊酸、1.42g 4-(甲酰基)甲基丙烯酸苯基酯 及3mg偶氮二异丁腈溶于2.5mL四氢呋喃，经连续冻融脱气4次，充氩气保护后置于80℃ 的油浴锅中聚合反应24h。结束后液氮猝冷停止反应，采用正己烷沉淀四氢呋喃溶解的方法， 反复提纯5次后获得聚(4-(甲酰基)甲基丙烯酸苯基酯)大分子链转移剂；

将0.48g聚(4-(甲酰基)甲基丙烯酸苯基酯)大分子链转移剂、0.8g聚乙二醇甲基丙 烯酸酯及3mg偶氮二异丁腈溶于1mL四氢呋喃，经连续冻融脱气3次，充氩气保护后置 于75℃的油浴锅中聚合反应36h。结束后液氮猝冷停止反应，采用正己烷沉淀四氢呋喃溶 解的方法，反复提纯3次后获得聚(4-(甲酰基)甲基丙烯酸苯基酯-b-聚乙二醇甲基丙稀酸 酯)；

将50mg聚(4-(甲酰基)甲基丙烯酸苯基酯-b-聚乙二醇甲基丙稀酸酯)溶于1mL四氢 呋喃，逐滴滴入5mL甲醇中；0.75mL胱胺二盐酸盐/甲醇溶液(24mg/mL)及15mg三乙 胺，再次逐滴滴入上述甲醇中，室温下搅拌反应。最后将交联的纳米胶束加入透析袋于大量 水中透析，即得纯化的交联纳米胶束。

实施例3：

将14mg 4-氰基-4-(苯基硫代甲酰硫基)戊酸、0.95g 4-(甲酰基)甲基丙烯酸苯基酯 及3mg偶氮二异丁腈溶于2mL四氢呋喃，经连续冻融脱气5次，充氩气保护后置于65℃ 的油浴锅中聚合反应48h。结束后液氮猝冷停止反应，采用正己烷沉淀四氢呋喃溶解的方法， 反复提纯5次后获得聚(4-(甲酰基)甲基丙烯酸苯基酯)大分子链转移剂；

将0.32g聚(4-(甲酰基)甲基丙烯酸苯基酯)大分子链转移剂、0.15g聚乙二醇甲基 丙烯酸酯及3mg偶氮二异丁腈溶于1.5mL四氢呋喃，经连续冻融脱气3次，充氩气保护后 置于80℃的油浴锅中聚合反应24h。结束后液氮猝冷停止反应，采用正己烷沉淀四氢呋喃 溶解的方法，反复提纯3次后获得聚(4-(甲酰基)甲基丙烯酸苯基酯-b-聚乙二醇甲基丙稀 酸酯)；

将50mg聚(4-(甲酰基)甲基丙烯酸苯基酯-b-聚乙二醇甲基丙稀酸酯)溶于1mL四氢 呋喃，逐滴滴入6mL甲醇中；0.25mL胱胺二盐酸盐/甲醇溶液(16mg/mL)及8mg三乙 胺，再次逐滴滴入上述甲醇中，室温下搅拌反应。最后将交联的纳米胶束加入透析袋于大量 水中透析，即得纯化的交联纳米胶束。

实施例4：

将13mg二硫代苯甲酸枯基酯、1.06g甲基丙烯酸缩水甘油酯及5mg过氧化苯甲酰溶 于1.5mL四氢呋喃，经连续冻融脱气3次，充氩气保护后置于80℃的油浴锅中聚合反应8 h。结束后液氮猝冷停止反应，采用正己烷沉淀四氢呋喃溶解的方法，反复提纯3次后获得 聚(甲基丙稀酸缩水甘油酯)大分子链转移剂；

将0.24g聚(甲基丙稀酸缩水甘油酯)大分子链转移剂、0.16g聚乙二醇甲基丙烯酸酯 及5mg过氧化苯甲酰溶于1mL四氢呋喃，经连续冻融脱气5次，充氩气保护后置于65℃ 的油浴锅中聚合反应12h。结束后液氮猝冷停止反应，采用正己烷沉淀四氢呋喃溶解的方法， 反复提纯3次后获得聚(甲基丙稀酸缩水甘油酯-b-聚乙二醇甲基丙稀酸酯)；

将50mg聚(甲基丙稀酸缩水甘油酯-b-聚乙二醇甲基丙稀酸酯)溶于1mL四氢呋喃，逐 滴滴入5mL水中；1mL胱胺二盐酸盐/水溶液(33mg/mL)及20mg三乙胺，再次逐滴滴 入上述水中，室温下搅拌反应。最后将交联的纳米胶束加入透析袋于大量水中透析，即得纯 化的交联纳米胶束。

实施例5：

将13mg二硫代苯甲酸枯基酯、1.42g甲基丙烯酸缩水甘油酯及3mg偶氮二异丁腈溶 于1.5mL四氢呋喃，经连续冻融脱气5次，充氩气保护后置于75℃的油浴锅中聚合反应6 h。结束后液氮猝冷停止反应，采用正己烷沉淀四氢呋喃溶解的方法，反复提纯3次后获得 聚(甲基丙稀酸缩水甘油酯)大分子链转移剂；

将0.48g聚(甲基丙稀酸缩水甘油酯)大分子链转移剂、0.36g聚乙二醇甲基丙烯酸酯 及3mg偶氮二异丁腈溶于2mL四氢呋喃，经连续冻融脱气5次，充氩气保护后置于65℃ 的油浴锅中聚合反应24h。结束后液氮猝冷停止反应，采用正己烷沉淀四氢呋喃溶解的方法， 反复提纯3次后获得聚(甲基丙稀酸缩水甘油酯-b-聚乙二醇甲基丙稀酸酯)；

将25mg聚(甲基丙稀酸缩水甘油酯-b-聚乙二醇甲基丙稀酸酯)溶于0.5mL四氢呋喃， 逐滴滴入5mL水中；0.5mL胱胺二盐酸盐/水溶液(16mg/mL)及10mg三乙胺，再次逐 滴滴入上述水中，室温下搅拌反应。最后将交联的纳米胶束加入透析袋于大量水中透析，即 得纯化的交联纳米胶束。

上述实施例仅用来进一步说明本发明的氧化还原敏感的交联纳米胶束的制备，但本发 明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同 变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。