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CN101940792A - PCL-b-PEG-b-PCL载疏水性药物聚合物囊泡及制备方法及用途 - Google Patents

PCL-b-PEG-b-PCL载疏水性药物聚合物囊泡及制备方法及用途 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种PCL-b-PEG-b-PCL载疏水性药物聚合物囊泡及制备方法及用途：该聚合物囊泡用下述方法制成：(1)将两亲性三嵌段共聚物和疏水性药物溶于有机溶剂中，蒸发除去有机溶剂制成薄膜，吹干，干燥；(2)在一容器中加入双蒸水和步骤(1)的产物，水化，震荡混匀，超声形成稳定乳液，通过膜过滤后，收集滤液，冷冻；本发明制备的囊泡具有脂质体和纳米粒等微粒载药系统的主要优点，并且其体内外稳定性显著优于脂质体；其膜层较厚，有利于包封疏水性药物；在制备过程中无需使用乳化剂或表面活性剂，克服了传统制备药物缓控释系统需要大量使用乳化剂或表面活性剂的不足，避免了使用试剂而造成的对生物体的毒、副作用。

Description

PCL-b-PEG-b-PCL载疏水性药物聚合物囊泡及制备方法及用途
技术领域
本发明涉及一种两亲性嵌段共聚物载药聚合物囊泡及制备方法及应用
背景技术
囊泡是由双亲分子自组装形成的一种超分子聚集体，它们是由密闭双分子层所形成的球形的单腔室或多腔室的缔合结构，类似于细胞膜结构。囊泡作为药物载体，具有改变药物在体内的分布、防止药物降解失活、延长药物的作用时间以及降低药的毒、副作用等特性。与胶束相比，囊泡有如下特点：(1)囊泡有着很大的比表面积，可以吸附比胶束更多的反应物；(2)由双层两亲性分子构成的囊泡膜即囊泡的双层膜具有很强的刚性，可以增溶大的药物分子或酶；(3)囊泡表面电荷更多，而且电性可以通过改变组成来调节，电场更强，因此在应用方面有巨大的潜力。
聚合物囊泡(Polymersome)是由具有两亲性质的聚合物分子自组装而成的封闭的有序双分子层结构。其结构类似于脂质体，由一个水溶性内腔和双层分子膜层构成。相对于表面活性剂、脂质体等小分子囊泡，聚合物囊泡有着分子可设计性好、囊泡强度高、稳定性好、渗透性强等优点。它具有脂质体和纳米粒等微粒载药系统的主要优点，而且其体内外稳定性显著优于脂质体；其水溶性的内腔结构对水溶性药物的包封量优于纳米粒；其膜层较厚，双分子层膜间有利于包封脂溶性药物，脂溶性药物可与水溶性内腔的水溶性药物共同发挥“鸡尾酒疗法”作用；此外，通过两亲聚合物分子的选择(种类、分子量、嵌段比例、共聚物结构等)，其构建的囊泡系统的理化特性(粒径、膜厚、渗透性、载药量等)乃至体内行为更具有主观的可控制性。近几年，由于大分子自组装的飞速发展，聚合物囊泡作为一类新型的药物载体，由于其特殊的稳定性、可设计性、结构和组成的多样性，已经吸引了越来越多研究者的积极关注，成为当前分子自组装新型药物载体研究的热点。
可形成聚合物囊泡的两亲性聚合物材料主要有两类。一类为不可生物降解的聚合物，代表性的有聚环氧乙烷-聚乙基乙烯(PEO-PEE)，聚环氧乙烷-聚丁二烯(PEO-PBD)，聚丙烯酸-聚苯乙烯(PAA-PS)等；另一类为可生物降解的聚合物，代表性的主要为聚酯类如聚乙二醇-聚乳酸(PEG-PLA)，聚乙二醇-聚己内酯(PEG-PCL)和聚乙二醇-聚丙交酯乙交酯(PEG-PLGA)。
此外，还有聚肽类两亲聚合物如聚丁二烯-聚谷氨酸(PBD-PG)，聚乙二醇-聚赖氨酸(PEG-PL)衍生物等。聚ε-己内酯(PCL)是一种生物相容性很好的生物可降解材料，同时也具有优良的药物通过性，可以用于体内植入材料及药物释放载体。聚乙二醇(PEG)具有独特的生物相容性和理化特性：如亲水性、能溶于水和有机溶剂、无毒性及无抗原性和免疫原性等，因而PEG在生物医药及生物技术方面得到了广泛的应用。
两亲性聚合物在水中可以自组装形成球状胶束、柱状胶束、蠕虫状胶束、聚合物囊泡等多种结构，其形成的结构取决于两亲聚合物中亲水部分与疏水部分的比例，该比例决定了两亲性聚合物的组装系数(packing parameter，p)。研究表明当1/2＜p≤1时，两亲聚合物形成囊泡。但对两亲性三嵌段共聚物PCL-b-PEG-b-PCL，目前尚无文献研究其形成囊泡。
恶性肿瘤是威胁人类健康的严重疾病，化疗药物的一般给药形式进入体内后，由于药物全身分布，毒副作用大，治疗效果不理想，因此，肿瘤治疗尤其需要靶向传释的给药系统。许多新的高分子材料和给药载体已应用于抗肿瘤药物靶向给药系统的研究之中，随着众多不同作用机制的抗肿瘤药物的发现和肿瘤治疗技术的发展需求，研究安全、高效、长效的抗肿瘤靶向给药系统越来越成为药物制剂研究的热点。聚合物囊泡对水溶性药物及脂溶性药物的载药量都较高，其表面的长链具有亲水性、柔性的特点，赋予了聚合物囊泡长循环特性，通过EPR效应，使载药囊泡有效聚集在肿瘤部位。
传统制备药物缓控释系统需要大量使用乳化剂或表面活性剂，在制备后需要采取一定的方法去除这些试剂，但不可避免地使这些试剂混杂在制备的药物缓控释系统中。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种具有生物相容性和可生物降解性、稳定性强、载药量高的PCL-b-PEG-b-PCL载疏水性药物聚合物囊泡。
本发明的第二个目的是提供一种PCL-b-PEG-b-PCL载疏水性药物聚合物囊泡的制备方法。
本发明的第三个目的是提供第二种具有生物相容性和可生物降解性、稳定性强、载药量高的PCL-b-PEG-b-PCL载疏水性药物聚合物囊泡的用途。
本发明的技术方案概述如下：
一种PCL-b-PEG-b-PCL载疏水性药物聚合物囊泡，用下述方法制成：
(1)将质量比为9～1∶1的PCL-b-PEG-b-PCL两亲性三嵌段共聚物和疏水性药物溶于有机溶剂中，蒸发除去有机溶剂并制成均匀的薄膜，氮气吹干残余的有机溶剂，真空干燥至有机溶剂除净；
(2)在一容器中加入双蒸水或磷酸盐缓冲液和步骤(1)的产物，使步骤(1)的产物的质量百分比为0.1％-10％，在50℃-70℃，水化2h-12h，再震荡混匀，冰浴下超声5min-35min形成稳定乳液，依次通过孔径为0.45μm、0.22μm的膜过滤后，收集滤液，冷冻干燥12-36h，即制成一种PCL-b-PEG-b-PCL载疏水性药物聚合物囊泡。
有机溶剂优选乙腈、二氯甲烷或三氯甲烷。
疏水性药物优选紫杉醇、羟基喜树碱、长春新碱或康普瑞汀。
所述步骤(2)优选为：在一容器中加入双蒸水或磷酸盐缓冲液和步骤(1)的产物，使步骤(1)的产物的质量百分比为2％-8％，在60℃，水化4h-6h，再震荡混匀，冰浴下超声10min-15min形成稳定乳液，依次通过孔径为0.45μm、0.22μm的膜过滤后，收集滤液，冷冻干燥12-36h，即制成一种PCL-b-PEG-b-PCL载疏水性药物聚合物囊泡。
一种PCL-b-PEG-b-PCL载疏水性药物聚合物囊泡的制备方法，包括如下步骤：
(1)将质量比为9～1∶1的PCL-b-PEG-b-PCL两亲性三嵌段共聚物和疏水性药物溶于有机溶剂中，蒸发除去有机溶剂并制成均匀的薄膜，氮气吹干残余的有机溶剂，真空干燥至有机溶剂除净；
(2)在一容器中加入双蒸水或磷酸盐缓冲液和步骤(1)的产物，使步骤(1)的产物的质量百分比为0.1％-10％，在50℃-70℃，水化2h-12h，再震荡混匀，冰浴下超声5min-35min形成稳定乳液，依次通过孔径为0.45μm、0.22μm的膜过滤后，收集滤液，冷冻干燥12-36h，即制成一种PCL-b-PEG-b-PCL载疏水性药物聚合物囊泡。
有机溶剂优选乙腈、二氯甲烷或三氯甲烷。
疏水性药物优选紫杉醇、羟基喜树碱、长春新碱或康普瑞汀。
所述步骤(2)优选为：在一容器中加入双蒸水或磷酸盐缓冲液和步骤(1)的产物，使步骤(1)的产物的质量百分比为2％-8％，在60℃，水化4h-6h，再震荡混匀，冰浴下超声10min-15min形成稳定乳液，依次通过孔径为0.45μm、0.22μm的膜过滤后，收集滤液，冷冻干燥12-36h，即制成一种PCL-b-PEG-b-PCL载疏水性药物聚合物囊泡。
PCL-b-PEG-b-PCL载疏水性药物聚合物囊泡在制备抗癌药物中的应用。
本发明的优点：
本发明利用具有良好生物相容性和可生物降解性的聚己内酯-b-聚乙二醇-b-聚己内酯(PCL-b-PEG-b-PCL)两亲性三嵌段共聚物为制备聚合物囊泡的高分子原料，通过分子自组装构建一类新型的强度高、稳定性好、渗透性强的PCL-b-PEG-b-PCL载疏水性药物聚合物囊泡并将其制备成缓控释药物，囊泡表面的PEG链具有亲水性、柔性的特点，赋予了聚合物囊泡长循环特性，可延长在血液中的循环时间而不被单核吞噬细胞系统(MPS)捕获；再通过EPR效应，使载药囊泡有效聚集在肿瘤部位，达到靶向治疗的目的。
本发明制备的PCL-b-PEG-b-PCL载疏水性药物聚合物囊泡具有脂质体和纳米粒等微粒载药系统的主要优点，并且其体内外稳定性显著优于脂质体；其膜层较厚(见图1)，有利于包封疏水性药物；此外，通过两亲聚合物分子量、嵌段比例的选择，构建的聚合物囊泡系统的理化特性(粒径、膜厚、渗透性、载药量、表面PEG修饰和靶向功能基修饰等)乃至体内行为更具有主观的可控制性。
在本发明的制备过程中无需使用乳化剂或表面活性剂，克服了传统制备药物缓控释系统需要大量使用乳化剂或表面活性剂的不足，避免了使用试剂而造成的对生物体的毒、副作用。
本发明制备出的PCL-b-PEG-b-PCL载疏水性药物聚合物囊泡在体内是完全可生物降解的，降解后不产生对生物有害的物质。
附图说明
图1为一种PCL-b-PEG-b-PCL载疏水性药物(紫杉醇)聚合物囊泡的透射电镜图。
图2为PCL-b-PEG-b-PCL载紫杉醇聚合物囊泡对小鼠EMT-6乳腺癌的抑制效果。
具体实施方式
聚己内酯-聚乙二醇-聚己内酯两亲性三嵌段共聚物(PCL-b-PEG-b-PCL两亲性三嵌段共聚物)的制备方法是公知技术，本发明在此公开了一种制备方法，但并不用于限定本发明，实验证明用其它方法获得的PCL-b-PEG-b-PCL两亲性三嵌段共聚物也可以做为本发明的原料。
聚己内酯-聚乙二醇-聚己内酯两亲性三嵌段共聚物制备过程为：
ε-己内酯(ε-CL)经氢化钙(CaH2)干燥减压蒸馏后备用；
选聚乙二醇(分子量为2000，4000，6000，8000或12000中任一种)用甲苯共沸脱水，备用；
称取一定量的PEG和ε-CL(质量比可以1∶1-10中选取)加入到经硅烷化处理的干燥聚合管中，加入辛酸亚锡为催化剂，所述催化剂的加入质量为反应原料物质量的0.1％，再将体系进行抽真空-充氮气(抽真空-充氮气的次数可以在2-4次中选取)，真空封管，将其放入恒温(温度可以在120℃-180℃中选取)油浴中反应(反应时间可以12h-24h选取)。反应结束后，将所得聚合物溶于少量二氯甲烷，倾入大量无水乙醚或无水甲醇进行重沉淀。聚合物在40℃下真空干燥至恒重，即可得不同分子量亲水链长或疏水链长的聚己内酯-聚乙二醇-聚己内酯两亲性三嵌段共聚物。(本发明各实施例选用的PEG的分子量是8000，实验证明PEG2000，PEG4000，PEG6000或PEG12000中任一种的PCL-b-PEG-b-PCL两亲性三嵌段共聚物也可以做为本发明的原料，制备的PCL-b-PEG-b-PCL载疏水性药物聚合物囊泡都具有缓释剂型的优势，)
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
一种PCL-b-PEG-b-PCL载疏水性药物聚合物囊泡，用下述方法制成：
(1)将质量比3∶1的PCL-b-PEG-b-PCL两亲性三嵌段共聚物和紫杉醇溶于三氯甲烷中，旋转蒸发除去三氯甲烷使其在瓶壁上形成一层均匀的薄膜，氮气吹干残余的三氯甲烷，真空干燥至三氯甲烷除净；
(2)在一容器中加入双蒸水和步骤(1)的产物，使步骤(1)的产物的质量百分比为1％，在60℃，水化12h，再震荡混匀，冰浴下超声20min形成稳定乳液，依次通过孔径为0.45μm、0.22μm的膜过滤后，收集滤液，冷冻干燥20h，即制成一种PCL-b-PEG-b-PCL载紫杉醇聚合物囊泡(见图1)。
实施例2
一种PCL-b-PEG-b-PCL载疏水性药物聚合物囊泡，用下述方法制成：
(1)将质量比5∶1的PCL-b-PEG-b-PCL两亲性三嵌段共聚物和羟基喜树碱溶于二氯甲烷中，蒸发除去二氯甲烷并制成均匀的薄膜，氮气吹干残余的二氯甲烷，真空干燥至二氯甲烷除净；
(2)在一容器中加入双蒸水和步骤(1)的产物，使步骤(1)的产物的质量百分比为2％，在65℃，水化4h，再震荡混匀，冰浴下超声15min形成稳定乳液，依次通过孔径为0.45μm、0.22μm的膜过滤后，收集滤液，冷冻干燥30h，即制成一种PCL-b-PEG-b-PCL载羟基喜树碱聚合物囊泡。
实施例3
一种PCL-b-PEG-b-PCL载疏水性药物聚合物囊泡，用下述方法制成：
(1)将质量比2∶1PCL-b-PEG-b-PCL两亲性三嵌段共聚物和长春新碱溶于乙腈中，旋转蒸发除去乙腈使其在瓶壁形成一层均匀的薄膜，氮气吹干残余的乙腈，真空干燥至乙腈除净；
(2)在一容器中加入磷酸盐缓冲液(PBS)和步骤(1)的产物，使步骤(1)的产物的质量百分比为8％，在55℃，水化6h，再震荡混匀，冰浴下超声10min形成稳定乳液，依次通过孔径为0.45μm、0.22μm的膜过滤后，收集滤液，冷冻干燥18h，即制成一种PCL-b-PEG-b-PCL载长春新碱聚合物囊泡。
实施例4
一种PCL-b-PEG-b-PCL载疏水性药物聚合物囊泡，用下述方法制成：
(1)将质量比1∶1PCL-b-PEG-b-PCL两亲性三嵌段共聚物和康普瑞汀溶于二氯甲烷中，蒸发除去二氯甲烷并制成均匀的薄膜，氮气吹干残余的二氯甲烷，真空干燥至二氯甲烷除净；
(2)在一容器中加入磷酸盐缓冲液(PBS)和步骤(1)的产物，使步骤(1)的产物的质量百分比为0.1％，在70℃，水化5h，再震荡混匀，冰浴下超声35min形成稳定乳液，依次通过孔径为0.45μm、0.22μm的膜过滤后，收集滤液，冷冻干燥36h，即制成一种PCL-b-PEG-b-PCL载康普瑞汀聚合物囊泡。
实施例5
一种PCL-b-PEG-b-PCL载疏水性药物聚合物囊泡，用下述方法制成：
(1)将质量比9∶1PCL-b-PEG-b-PCL两亲性三嵌段共聚物和紫杉醇溶于二氯甲烷中，旋转蒸发除去二氯甲烷使其在瓶壁形成一层均匀的薄膜，氮气吹干残余的二氯甲烷，真空干燥至二氯甲烷除净；
(2)在一容器中加入磷酸盐缓冲液(PBS)和步骤(1)的产物，使步骤(1)的产物的质量百分比为10％，在50℃，水化2h，再震荡混匀，冰浴下超声5min形成稳定乳液，依次通过孔径为0.45μm、0.22μm的膜过滤后，收集滤液，冷冻干燥12h，即制成一种PCL-b-PEG-b-PCL载紫杉醇聚合物囊泡。
实验证明，用本发明的方法也可以制备出临床上常用的其它疏水性药物聚合物囊泡。如卡马西平、非洛地平、布洛芬、左炔诺孕酮或头孢哌酮等。
实施例6
一种PCL-b-PEG-b-PCL载疏水性药物聚合物囊泡在制备抗肿瘤药物中的应用。
用实施例1制备的PCL-b-PEG-b-PCL载紫杉醇聚合物囊泡(以下简称：本发明的载药聚合物囊泡)配制注射液同现在临床上使用的紫杉醇注射液在小鼠EMT-6乳腺癌模型中的试验及其结果来说明本发明的载药聚合物囊泡在治疗乳腺癌中的有效性。
实验结果显示：从表1各组对小鼠EMT-6乳腺癌的生长抑制作用观察结果可看出，本发明的载药聚合物囊泡对EMT-6乳腺癌模型有较好抑瘤作用，在相同给药剂量下(紫杉醇剂量为30mg/kg)，本发明的载药聚合物囊泡的肿瘤生长抑制率为85.79％，紫杉醇注射液的肿瘤生长抑制率为63.37％，本发明的载药聚合物囊泡的肿瘤生长抑制率显著高于紫杉醇组(p＜0.05)。在治疗后期，随着紫杉醇从本发明的载药聚合物囊泡中释放出来，本发明的载药聚合物囊泡的肿瘤增长速度较紫杉醇注射液组减缓，呈现出缓释剂型的优势。与紫杉醇注射液剂型相比，本发明的载药聚合物囊泡毒性较小，且疗效持久，不需频繁间断给药。
表1小鼠乳腺癌治疗前后肿瘤体积变化及肿瘤生长抑制率实验结果
Figure BDA0000027614920000061
实验证明，实施例2-5制备的PCL-b-PEG-b-PCL载疏水性药物聚合物囊泡以及以卡马西平、非洛地平、布洛芬、左炔诺孕酮或头孢哌酮等为原料制备的PCL-b-PEG-b-PCL载疏水性药物聚合物囊泡都具有缓释剂型的优势，与相应药物的普通注射液剂型相比，本发明的载药聚合物囊泡毒性较小，且疗效持久，不需频繁间断给药。

Claims (9)

1.一种PCL-b-PEG-b-PCL载疏水性药物聚合物囊泡，其特征是用下述方法制成：
(1)将质量比为9～1∶1的PCL-b-PEG-b-PCL两亲性三嵌段共聚物和疏水性药物溶于有机溶剂中，蒸发除去有机溶剂并制成均匀的薄膜，氮气吹干残余的有机溶剂，真空干燥至有机溶剂除净；
(2)在一容器中加入双蒸水或磷酸盐缓冲液和步骤(1)的产物，使步骤(1)的产物的质量百分比为0.1％-10％，在50℃-70℃，水化2h-12h，再震荡混匀，冰浴下超声5min-35min形成稳定乳液，依次通过孔径为0.45μm、0.22μm的膜过滤后，收集滤液，冷冻干燥12-36h，即制成一种PCL-b-PEG-b-PCL载疏水性药物聚合物囊泡。
2.根据权利要求1所述的一种PCL-b-PEG-b-PCL载疏水性药物聚合物囊泡，其特征是所述有机溶剂为乙腈、二氯甲烷或三氯甲烷。
3.根据权利要求1所述的一种PCL-b-PEG-b-PCL载疏水性药物聚合物囊泡，其特征是所述疏水性药物为紫杉醇、羟基喜树碱、长春新碱或康普瑞汀。
4.根据权利要求1的一种PCL-b-PEG-b-PCL载疏水性药物聚合物囊泡，其特征是所述步骤(2)为：在一容器中加入双蒸水或磷酸盐缓冲液和步骤(1)的产物，使步骤(1)的产物的质量百分比为2％-8％，在60℃，水化4h-6h，再震荡混匀，冰浴下超声10min-15min形成稳定乳液，依次通过孔径为0.45μm、0.22μm的膜过滤后，收集滤液，冷冻干燥12-36h，即制成一种PCL-b-PEG-b-PCL载疏水性药物聚合物囊泡。
5.一种PCL-b-PEG-b-PCL载疏水性药物聚合物囊泡的制备方法，其特征是包括如下步骤：
(1)将质量比为9～1∶1的PCL-b-PEG-b-PCL两亲性三嵌段共聚物和疏水性药物溶于有机溶剂中，蒸发除去有机溶剂并制成均匀的薄膜，氮气吹干残余的有机溶剂，真空干燥至有机溶剂除净；
(2)在一容器中加入双蒸水或磷酸盐缓冲液和步骤(1)的产物，使步骤(1)的产物的质量百分比为0.1％-10％，在50℃-70℃，水化2h-12h，再震荡混匀，冰浴下超声5min-35min形成稳定乳液，依次通过孔径为0.45μm、0.22μm的膜过滤后，收集滤液，冷冻干燥12-36h，即制成一种PCL-b-PEG-b-PCL载疏水性药物聚合物囊泡。
6.根据权利要求5所述的一种PCL-b-PEG-b-PCL载疏水性药物聚合物囊泡的制备方法，其特征是所述有机溶剂为乙腈、二氯甲烷或三氯甲烷。
7.根据权利要求5所述的一种PCL-b-PEG-b-PCL载疏水性药物聚合物囊泡的制备方法，其特征是所述疏水性药物为紫杉醇、羟基喜树碱、长春新碱或康普瑞汀。
8.根据权利要求5的一种PCL-b-PEG-b-PCL载疏水性药物聚合物囊泡的制备方法，其特征是所述步骤(2)为：在一容器中加入双蒸水或磷酸盐缓冲液和步骤(1)的产物，使步骤(1)的产物的质量百分比为2％-8％，在60℃，水化4h-6h，再震荡混匀，冰浴下超声10min-15min形成稳定乳液，依次通过孔径为0.45μm、0.22μm的膜过滤后，收集滤液，冷冻干燥12-36h，即制成一种PCL-b-PEG-b-PCL载疏水性药物聚合物囊泡。
9.权利要求1-4之一的一种PCL-b-PEG-b-PCL载疏水性药物聚合物囊泡在制备抗癌药物中的应用。
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