温度敏感型树枝状大分子衍生物的合成及药物控制释放

Vol.30高等学校化学学报No.8 2009年8月 CHE M I CAL JOURNAL OF CH I N ESE UN I V ERSI TI ES 1674～1679

温度敏感型树枝状大分子衍生物的

合成及药物控制释放

王　伟1,2,张　君1,苏　屈1,王　征1

(1.天津市现代药物传递及功能高效化重点实验室,天津大学药物科学与技术学院,天津300071;

2.河北农业大学生命科学学院,保定071000)

摘要　通过加入偶联剂活化末端羧基基团进行酰胺化反应,将得到的带有羧基末端基团的温敏性聚N2异丙基丙烯酰胺接枝到整代的树枝状大分子聚酰胺2胺(P AMAM)上,制备了树枝状大分子衍生物P AMAM2g2 P N I P Am,通过FTI R和1H NMR表征其结构,通过GPC和1H NMR测定其分子量,从而验证了接枝产物的形成;通过紫外2可见分光光度计测定其在不同pH值缓冲液中的低临界溶胀/溶解温度(LCST)值,发现产物的LCST值受缓冲液pH值的影响很大,接枝前后的LCST值也发生了变化.选用难溶性药物吲哚美辛作为模型药物,考察了树枝状大分子及其温度敏感性衍生物P AMAM2g2P N I P Am作为载体对药物的包载、增溶和不同温度环境下的释放行为.结果表明,树枝状大分子衍生物对吲哚美辛具有增溶和控制释放的性能,在难溶性药物的控制释放领域具有广阔的应用前景.

关键词　树枝状大分子衍生物;温敏性;增溶;控制释放

中图分类号　O631 文献标识码　A 文章编号　025120790(2009)0821674206

树枝状大分子(Dendri m er)是1985年由Tomalia等[1]和Ne wkome等[2]同时独立开发出来的一类新型的高分子材料.由于其新奇的结构、独特的性能和潜在的应用前景而备受关注.通过构建反应可以使其内部形成巨大的疏水空间,从而包合难溶于水的药物,而其表层结构是亲水性的基团,从而起到增溶的作用,并且药物分子通过静电力等非键合力或键合力与树枝状大分子相结合,可以对药物起到缓释和控释作用[3,4].此外,树枝状大分子可以同时接上药物分子、靶向基团以及其它辅助性分子等,对其进行有目的修饰,使得以树枝状大分子为载体的药物能够更加有效地靶向目标细胞,更好地发挥药效[5].聚(N2异丙基丙烯酰胺)(P N I P Am)是一种温度敏感性智能材料[6],可以由温度的变化引起从无规线团状到致密小球状的构象变化.在水溶液中,P N I P AM凝胶能够表现出低温溶胀/溶解,高温析出/凝聚的性质,其低临界溶胀/溶解温度(Lo wer Critical S wollen/Soluti on Te mperature,LCST)约为32℃.这是由于在低温时,分子热力学稳定的构象是—CONH—与水分子形成氢键,呈溶解或溶胀状态;而当温度升高超过某个临界点时,氢键被破坏,比较稳定的构象收缩成致密的球状,呈沉淀或析出状态[7].作为温度敏感性智能材料,P N I P Am已在药物控制释放[8～11]、基因治疗[12]及免疫[13]等方面表现出广泛的应用前景.近年来,将具备环境响应性高分子化合物与树枝状大分子有机结合,从而开发新型的药用生物材料是一个十分活跃的研究领域,通过两者的结合,旨在得到具有既可以增加难溶性药物的溶解度又具有控制释放作用的一种新型的药物载体.吲哚美辛(I ndomethacin,I M C)是一种在水中几乎不溶,且对胃肠道和中枢神经系统的不良反应较严重的药物,其普通口服制剂长期服用毒副作用大.近年来人们利用环糊精包合技术[14]、固体分散体技术[15]和多微粒体系[16]等新技术对其进行增溶,改善其生物利用度,取得了不同程度的成果.本文通过将温度敏感性材料P N I P Am接枝到具有疏水空腔的低代数聚酰胺2胺类树枝状大分子上,并以吲哚美辛为模型药物,研究其对于难溶性药物的增溶及温度控制释放性能,期望得到智能型的控制释放体系.

收稿日期:2008212224.

基金项目:国家自然科学基金(批准号:20674055)和国家大学生创新性实验计划第一批资助.

联系人简介:王　征,女,博士,副教授,主要从事药物缓控释材料的研究.E2mail:wangzheng2006@

1　实验部分

1.1　试 剂

参照文献[1]方法合成树枝状大分子G0.5～G2.0;在乙二胺和甲醇中加入CaH 2加热回流重蒸;在丙烯酸甲酯中加入MgS O 4,静置过夜,过滤后加入少量的阻聚剂重蒸;单体N 2异丙基丙烯酰胺购于Acr os 公司,使用前在正己烷中重结晶;偶氮二异丁腈(A I B N )使用前在无水甲醇中重结晶;盐酸12(32二甲氨基丙基)232乙基2碳二亚胺(E DC ・HCl )购于上海延长生化科技有限公司;其它试剂均为分析纯.

1.2　羧基为末端基团的聚(N 2异丙基丙烯酰胺)的合成

参照文献[17]方法,以偶氮二异丁腈(A I B N )为引发剂,以巯基乙酸(MAA )为链转移剂,通过自由基聚合得到末端带羧基的聚(N 2异丙基丙烯酰胺)(P N I P Am 2COOH ).将2g N 2异丙基丙烯酰胺和0106g 偶氮二异丁腈置于装有回流冷凝管和温度计的100mL 烧瓶中,用16mL 甲醇溶解后,加入56μL 巯基乙酸,链转移剂的用量为单体的416%(摩尔分数),反复抽真空,N 2气保护,于60℃恒温搅拌12h .反应结束后,减压抽去大部分的甲醇,用一定量的四氢呋喃溶解,在大量乙醚中沉淀.在四氢呋喃/乙醚体系中纯化3次后,再溶于少量水中,加热,趁热过滤,进一步纯化.将过滤得到的产物真空干燥,从而得到白色粉末状P N I P Am 2COOH,产率为5213%.

1.3　聚(N 2异丙基丙烯酰胺)接枝树枝状大分子聚酰胺2胺的合成

将一定量的P N I P Am 2COOH 均聚物以及整代的树枝状大分子P AMAM 溶于一定体积的蒸馏水中,搅拌10m in 后,加入一定量的EDC ・HCl,在室温下搅拌24h,装入透析袋(M w =3500)中,用大量的水透析,以除去未反应的反应物与小分子物质,透析24h 后,将产物的水溶液冷冻干燥,得到白色固体粉末P AMAM 2g 2P N I P Am.

1.4　表 征

FTI R 谱由B I O 2RAD 3000型(美国)红外光谱仪测定;1H NMR 谱由Varian I N OVA NMR 型核磁共

振波谱仪(500MHz,美国)在室温下的D 2O 中测定;分子量采用凝胶渗透色谱法(GPC,B I 2MwA /PEEK )测定,流动相四氢呋喃,35℃,流速11000mL /m in;温度敏感性采用紫外2可见分光光度计测定样品在500n m 处的透光率[T (%)],升温速率保持在015℃/m in,以透过率为50%时所对应的温度为溶液的相转变温度,即LCST .

1.5　药物的包载及形态表征

称取一定量P AMAM 2g 2P N I P Am 和模型药物吲哚美辛分别溶解于一定量甲醇中,将吲哚美辛溶液逐滴滴入大分子载体溶液中,同时超声促进分散.滴毕,蒸发除去多余的溶剂并使药物均匀分散于聚合物内,得到载药的P AMAM 2g 2P N I P Am.

通过差示扫描量热分析(DSC )测定吲哚美辛在P AMAM 2g 2P N I P Am 中的物理分散状态.采用美国Perkin 2El m er 公司Pyris D ia mond 系列差示扫描量热仪对样品进行测定.测定条件:20～200℃,升温速度:10℃/m in,N 2气保护.

1.6　药物增溶实验

将P AMAM 2g 2P N I P Am 溶于pH =714的磷酸盐缓冲溶液中,配成浓度为0101mol/L 的溶液,再分别稀释得到010005,01001,01002和01005mol/L 的溶液.将各组0101,01005,01002,01001,010005mol/L 的系列溶液各取5mL 加入干净的试管中,在每个试管中加入过量的吲哚美辛,将试管口密封,分组编号,然后放入25℃恒温水浴中,每隔一段时间振摇1次,24h 后使溶液达到溶解平衡,制得难溶客体分子的系列饱和溶液.将所得到的各组吲哚美辛饱和溶液经微孔滤膜过滤并稀释至适当浓度,在(320±2)n m 处测定吸光度值A ,根据标准曲线计算难溶客体分子的浓度(即为表观溶解度).

1.7　药物释放实验

分别称取吲哚美辛含量相同(约10mg )的原料药、树枝状大分子包载物和温敏性衍生物的包载物,装入4c m 长的透析袋中(截流分子量2000)密封,以pH =714的磷酸盐缓冲溶液200mL 为溶出介

5761　No .8　王　伟等:温度敏感型树枝状大分子衍生物的合成及药物控制释放