一种两亲性聚合物及其制备方法和应用
一种两亲性聚合物及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于高分子材料领域，尤其涉及一种两亲性聚合物及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 感染性疾病，尤其是致病细菌引起的感染，是人类健康所面临的长期挑战之一 (Fauci, A. S.，et al. Nature 2004, 430, 242-249)。因为能够有效降低人类发病率和病死 率，从二十世纪四十年代开始，抗生素成为了我们对抗致病细菌的有效武器。但是，近七十 多年来，在医药和农业生产中的、长时间的、大量的抗生素使用，包括很多情况下的滥用和 误用，使得抗生素在自然环境中的逐渐积累，造成抗药性基因的富集，加速了耐药细菌的自 然选择过程，最终导致多药耐药细菌在世界各地的出现和蔓延（Martinez, J. L.，Science 2008, 321，365-367)。以发现青霉素为标志，链霉素、头孢菌素 C、万古霉素等抗生素都是从 天然产物中筛选得到的，而由于耗时耗力，该方法在上世纪七十年代开始逐渐衰落；同时， 基于经济效益等多方面的考虑，从美国、欧洲到日本，一些大型的制药公司也逐渐放弃对新 型抗生素的开发和研宄。所以，为了应对细菌耐药性带来的全球性挑战，同时在更广谱、更 强力的新型抗菌剂被开发出来之前一一使我们现有的抗生素"武器库"不被耗竭，更好地、 更有目的性地、更高效地利用现有的抗生素，成为目前我们为数不多的选择之一（Levy，S. B.,et al. Nature Medicine 2004,10,S122-S129)〇
[0003] 考虑到细菌耐药性背后的推手其实是人类在医疗和生产、生活活动中大量使用抗 生素导致其在自然界中的累积，通过自然选择原理让耐药基因得以富集和传播；所以，更有 针对性地、有明确目的性地使用抗生素必然会有助于减少抗生素使用剂量、进一步提高其 疗效。目前，已有报道提高抗生素使用效率的方法，如：将万古霉素负载到金纳米粒子稳定 的脂质体囊泡亲水空腔中，在细菌分泌的毒素作用下，脂质体囊泡会发生破裂，从而释放出 万古霉素将细菌杀死（Zhang, L R，et al. J. Am. Chem. Soc. 2011，133, 4132-4139);或将环 丙沙星通过酯键共价连接到聚合物微球上，在酯酶作用下，酯键断裂，释放出来的环丙沙 星也具有很好的杀菌效果（Nielsen, T. E.，et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 439-441)。 但是，现有的能够通过细菌相关的（物理的、生化的）因子来刺激释放抗菌剂的方法还比较 局限，也还没有发展出通用的、模块化的策略。因此，设计和制备细菌敏感的药物担载体系， 进而实现抗生素高效利用，依然是一个亟待解决的问题。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种两亲性聚合物及其制备方法 和应用，本发明提供的聚合物应用于抗菌药物的担载，能够在细菌酶的刺激下释放抗菌药， 进而提尚抗菌药物的利用效率。
[0005] 本发明提供了一种两亲性聚合物，具有式（I)所示结构：
[0006]
[0007] 其中，
[0008] m 为 1 ~11 ;
[0009] η 为 10 ~200 ;
[0010] R 为 H 或 CH3;
[0011] R1SHg
[0012] M1 为式（101)、式（1〇2)、式（1〇3)、式（104)、式（1〇5)、式（1〇 6)、式（1〇7)、式 (108)、式（109)、式（110)和式（111)中的一种或几种，
[0014] 其中，ρ 为 11 ~445, q 为 10 ~200 ;
[0015] M2为式（202)、式（203)或式（204)，
[0016]
其中，x为0~19, y为0~19。 式（201) 式（202) 式（203)，
[0017] 本发明还提供一种两亲性聚合物的制备方法，包括：
[0018] 将具有式（II)结构的聚合物与具有式（III)结构的单体聚合，得到式（I)结构的 聚合物；
[0019]
[0020] 其中，M1 为式（101)、式（102)、式（103)、式（104)、式（105)、式（106)、式（107)、 式（108)、式（109)、式（110)和式（111)中的一种或几种，
[0022] 其中，p 为 11 ~445, q 为 10 ~200 ;
[0023]
[0024] 其中，m为1~11;
[0025] M2为式（202)、式（203)或式（204)，
[0026]
其中，x为0~19, y为0~19 ; 式（20Γ) 式（202)式（203)，
[0027]
[0028] 优选的，所述式（II)结构的聚合物与式（III)结构的单体的摩尔比为1 : (10~ 200) 〇
[0029] 本发明还提供了一种药物载体，由本发明提供的聚合物自组装而成。
[0030] 优选的，所述载体为囊泡结构。
[0031] 优选的，所述载体的直径为100~5000nm。
[0032] 优选的，所述载体的中间层的厚度为10~50nm。
[0033] 本发明还提供了一种本发明提供的药物载体作为抗菌药物载体的应用。
[0034] 本发明还提供一种药物载体系统，由本发明提供的药物载体和抗菌药物组成。
[0035] 与现有技术相比，本发明提供了一种两亲性聚合物，本发明提供的两亲性聚合物 同时含有亲水链段和亲油链段，且通过含有特定结构的M 2，使得制备得到的两亲性聚合物 应用于抗菌药物载体，其不仅能够担载不同来源、不同分子量以及亲疏水性的抗菌药物，而 且在酯酶或硝基还原酶存在的条件下，载体能够很好的降解，为对酯酶或硝基还原酶响应 的载体。
【附图说明】
[0036] 图1为本发明所述的担载药物的载体杀菌的基本原理；
[0037] 图2本发明制备药物载体的制备过程；
[0038] 图3为本发明实施例1得到的式（III-I)所示结构的化合物的氢谱；
[0039] 图4为本发明实施例1得到的式（III-I)所示结构的化合物的碳谱；
[0040] 图5本发明实施例1得到的式（III-I)所示结构的化合物的高分辨质谱；
[0041] 图6为本发明实施例1得到的式（I-I)所示结构的化合物的氢谱；
[0042] 图7为本发明实施例1制备得到的药物载体1的透射电镜照片；
[0043] 图8为本发明实施例1所述的药物载体1被酯酶降解后的TEM照片；
[0044] 图9为本发明实施例2得到的式（III-2)所示结构的化合物的氢谱；
[0045] 图10为本发明实施例2得到的式（III-2)所示结构的化合物的碳谱；
[0046] 图11本发明实施例2得到的式（III-2)所示结构的化合物的高分辨质谱；
[0047] 图12为本发明实施例2得到的式（1-2)所示结构的化合物的氢谱；
[0048] 图13为本发明实施例2制备得到的药物载体2的透射电镜照片；
[0049] 图14为本发明实施例2所述的药物载体2被硝基还原酶降解后的TEM照片。
【具体实施方式】
[0050] -种两亲性聚合物，具有式（I)所示结构：
[0051]
[0052] 其中，
[0053] m为 1 ~11;
[0054] η 为 10 ~200 ;
[0055] R 为 H 或 CH3;
[0056] 札为H耳
[0057] M1 为式（101)、式（102)、式（103)、式（104)、式（105)、式（106)、式（107)、式 (108)、式（109)、式（110)和式（111)中的一种或几种，
[0058]
[0059] 其中，p 为 11 ~445, q 为 10 ~200 ;
[0060] M2为式（202)、式（203)或式（204)，
[0061]
其中，X为0~19, y为0~19。
[0062] 按照本发明，所述η优选为15~150,更优选为20~130,最优选为50~100 ;所 述m优选为2、3、4、5、6、7、8、9或10 ;所述ζ优选为2、3、4或5 ;所述ρ优选为20~300,更 优选为50~250,最优选为80~130 ;所述q优选为10~200,更优选为50~100 ;所述X 优选为1~15,更优选为2~10,最优选为3、4、5、6、7、8或9 ;所述y优选为1~15,更优 选为2~10,最优选为3、4、5、6、7、8或9 ;所述R优选为H或Cl~C6的烷基，更优选为甲 基、乙基、丙基、异丙基、丁基、叔丁基、戊基。
[0063] 此外，结构式中的"~"该结构与式（I)结构相连的部位。
[0064] 所述两亲性聚合物同时含有亲水链段和亲油链段，且通过含有特定结构的M2，使 得制备得到的两亲性聚合物应用于抗菌药物载体不仅能够担载不同来源、不同分子量以及 亲疏水性的抗菌药物，而且在酯酶或硝基还原酶存在的条件下，载体能够很好的降解，为对 醋酶或硝基还原酶响应的载体。
[0065] 本发明还提供了一种两亲性聚合物的制备方法，包括：
[0066] 一种两亲性聚合物的制备方法，包括：
[0067] 将具有式（II)结构的聚合物与具有式（III)结构的单体聚合，得到式（I)结构的 聚合物；
[0068]
[0069]其中，M1 为式（101)、式（102)、式（103)、式（104)、式（105)、式（106)、式（107)、 式（108)、式（109)、式（110) 和式（111)中的一种或几种，
[0071] 其中，p 为 11 ~445, q 为 10 ~200 ;
[0072]
[0073] 其中，m为1~11;
[0074] M2为式（202)、式（203)或式（204)，
[0075]
其中，X为0~19, y为0~19 ; 式（201) 式（202) 式（203)，
[0076]
[0077] 按照本发明，本发明将具有式（II)结构的聚合物与具有式（III)结构的单体聚 合，得到式（I)结构的聚合物；所述式（II)结构的聚合物与式（III)结构的聚合物的摩尔 比优选为I : 10~200,更优选为1 :15~150,更优选为1 :20~100,最优选为50~80 ;所 述聚合反应的溶剂优选为二甲基亚砜、1，4-二氧六环和四氢呋喃中的一种或几种，更优选 为1，4二氧六环和二甲基亚砜的混合物；所述聚合反应优选为自由基聚合，所述自由基聚 合的引发剂优选为偶氮二异丁腈；所述反应优选在惰性气体环境下进行，所述反应的温度 优选为60~150°C，更优选为70~100°C ;所述反应的时间优选为8~15小时，更优选为 10~12小时。
[0078] 本发明所述式（III)结构的化合物优选按照以下方法制得，
[0079] 将式（IV)结构的化合物与甲基丙烯酸异氰基乙酯混合反应，得到式（III)结构的 化合物；
[0080] 其中，R3为 H、CH 3 (CH2) XC00-或 NO2-;所述 1?2为 H 或CH3 (CH2)yC00-，且馬和R 3中至多有一个为H，其中，X为0~19，y为0~19。
[0081] 按照本发明，所述反应的催化剂优选为二月桂酸二丁基锡，所述反应的溶剂优选 为二氯甲烷或氯仿；所述反应的温度优选为室温；为了反应能够温和的进行，本发明优选 将甲基丙烯酸异氰基乙酯缓慢滴加入含有式（IV)结构所示的化合物的溶液中。
[0082] 其中，细菌酯酶可以将端基的乙酰基切除，随后对羟基苯甲醇将发生1，6-电子重 排或邻羟基苯甲醇将发生1，4-电子重排，脱去一分子二氧化碳，最终释放一个伯胺基团。
[0083] 本发明还提供了一种药物载体，由式（I)所示的两亲性聚合物自组装而成。
[0084] 按照本发明，本发明通过将式（I)所示的两亲性聚合物自组装，得到的药物载体 具有里中外三层结构，且最外层和最里层优选由聚合物中的亲水链段组成，中间层优选由 两亲性聚合物的疏水链段组成；所述载体的直径为50~2000nm，优选为100~lOOOnm，更 优选为200~800nm，最优选为400~500nm ;所述载体的厚度优选为10~50nm，更优选为 20~40nm ;所述药物载体更优选的为囊泡结构，所述囊泡的最外层和最里层是由所述两亲 性二嵌段共聚物的亲水链段组成，且所述囊泡中间层是由所述两亲性二嵌段聚合物的疏水 链段组成；所述囊泡的直径为50~2000nm，优选为100~lOOOnm，更优选为200~800nm， 最优选为400~500nm ;所述囊泡的厚度优选为10~50nm，更优选为20~40nm〇
[0085] 所述药物载体为对酯酶或硝基还原酶响应的载体，即在酯酶或硝基还原酶存在下 会降解，具体的，本发明所述的载体由于同时具有亲水链段和疏水链段以及特定的M 2链段， 在所述酶存在的情况下，其降解过程为：所述酶存在的情况下，所述两亲性二嵌段聚合物制 备得到的载体的疏水链段发生酶催化降解反应，脱除邻羟基苯甲醇或对羟基苯甲醇或对氨 基苯甲醇以及二氧化碳，并释放伯胺基团；该伯胺与所述两亲性嵌段聚合物的主链酯键发 生胺解反应，最终使得聚合物组装体发生交联。
[0086] 本发明所述的制备药物载体的自组装流程见图2,具体包括：
[0087] 将两亲性聚合物与有机溶剂混合，加入水，得到乳浊液；
[0088] 将得到的乳浊液透析，得到药物载体。
[0089] 按照本发明，本发明将两亲性聚合物与有机溶剂混合，加入水，得到乳浊液；所述 有机溶剂优选为1，4-二氧六环或四氢呋喃；所述水优选为净化水或超纯水，为了使两亲性 聚合物更好的组装，本发明优选将水以6~15mL/h的速度加入溶解有两亲性聚合物的有机 溶剂中，更优选为8~10mL/h。
[0090] 本发明将得到的乳浊液透析，得到两亲性聚合物载体，所述透析的环境为在超纯 水中透析，以除去有机溶剂。
[0091] 本发明还提供了一种药物载体作为抗菌药物载体的应用，药物载体同时含有亲水 链段和亲油链段，且通过含有特定结构的M2，使得制备得到的两亲性聚合物应用于抗菌药 物载体不仅能够担载不同来源、不同分子量以及亲疏水性的抗菌药物，而且担载抗菌药物 后的载体对酯酶或硝基还原酶具有很好的响应性，能够在酯酶或硝基还原酶存在下，负载 抗菌药物的载体会发生酶解反应、化学交联、形貌转变、同时伴随着双层膜亲疏水性质的反 转，最终会使抗生素的响应性释放，从而发挥其生理活性，抑制细菌生长；其担载药物的药 物载体的作用机理如图1所示，图1为本发明所述的担载药物的载体杀菌的基本原理。 [0092] 本发明提供的两亲性聚合物同时含有亲水链段和亲油链段，且通过含有特定结构 的M2，使得制备得到的两亲性聚合物应用于抗菌药物载体不仅能够担载不同来源、不同分 子量以及亲疏水性的抗菌药物，而且在酯酶或硝基还原酶存在的条件下，载体能够很好的 降解，为对酶酯酶或硝基还原酶响应性的载体。
[0093] 下面将结合本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施 例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通 技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范 围。
[0094] 实施例1
[0095] 1)制备疏水单体式（III-I)所示结构的化合物（其中，m = 1，X = 0):
[0096]
[0097] 其特征为：细囷閗職口」以相·?而趣的趣切IfT，隨归对拧趣本干醇发生1，6-电子 重排，脱去一分子二氧化碳，最终释放一个伯胺基团。
[0098] 制备方法：将对羟基苯甲醇（5. 0g, 40mmol)和三乙胺（4. 45g, 44mmol)溶解于 120mL干燥的二氯甲烷中，在冰浴中冷却的情况下缓慢滴加乙酰氯（3. 14g，40mmol)。搅拌 过夜、抽滤、浓缩后过柱纯化得到4-羟甲基乙酰苯酚酯2. 3g，产率为35%。
[0099] 将4-羟甲基乙酰苯酚酯（2. 3g，13. 8mmol)和催化量的二月桂酸二丁基锡（50 μ L) 溶解于80mL干燥的二氯甲烷中，在室温、搅拌的情况下缓慢滴加甲基丙烯酸异氰基乙酯 (3. 2g, 20. 8mmol)。4h后结束反应，用饱和食盐水洗绦、无水硫酸镁干燥后浓缩并通过柱层 析纯化得到白色固体，即式（III-I)所示结构的化合物，产量为4. lg，产率为93%。
[0100] 通过核磁共振对式（III-I)所示结构的化合物进行检测，结果参见图3和图4,图 3为本发明实施例1得到的式（III-I)所示结构的化合物的氢谱；图4为本发明实施例1得 到的式（ΠΙ-1)所示结构的化合物的碳谱；
[0101] 通过高分辨质谱对式（III-I)所示结构的化合物进行检测，结果参见图5,图5为 本发明实施例1得到的式（m-ι)所示结构的化合物的高分辨质谱。
[0102] 另外，通过类似的分子设计和反应步骤，其它同类型结构的单体也可以被合成，例 如，η = 1，X = 0的丙稀酸醋单体：
[0103]
[0104] 和m = 1，X = 4的甲基丙稀酸醋单体：
[0105]
[0106] 以及利用2-羟基苯甲醇代替4-羟基苯甲醇为起始原料的m = 1，y = 2的甲基丙 烯酸酯单体：
[0107]
[0108] 2)用可控自由基聚合制备两亲性二嵌段聚合物，即制备式（I-I)所示结构的化合 物，其反应式如下所示：
[0109]
[0110] 将式（III-I)所示结构的化合物（160mg, 0. 5mmol)，偶氮二异丁腈 (0· 08mg, 0· 5 μπιο?)和聚乙二醇大分子链转移剂（IOmg, 5 μπιο?)溶解于二氧六环（240 μ L) 和二甲亚砜（160 μ L)混合溶剂中，充分脱气后在70°C聚合10h。终止反应后用无水乙醚沉 淀三次，充分干燥得到淡黄色聚合物，即式（1-1)所示结构的化合物131mg，产率为85%。
[0111] 通过核磁共振对式（I-I)所示结构的化合物进行检测，结果参见图6,图6为本发 明实施例1得到的式（1-1)所示结构的化合物的氢谱；
[0112] 另外，需要指出的是，对于该聚合物来说，亲水链段为聚乙二醇，且p = 11~445 ; 疏水链段为酯酶响应链段，且η = 10~200 ;只要选择合适的亲疏水嵌段比例，即可通过自 组装的方式获得酯酶响应性囊泡，η和ρ对聚合物性能的影响不大。
[0113] 3)自组装制备药物载体。
[0114] 将60mg式（I-I)所示结构的化合物充分溶解于IOmL四氢呋喃中，在搅拌的情况 下以10mL/h的速度向其中加入90mL超纯水。将得到的乳浊液置于透析袋中在超纯水中透 析除去四氢呋喃，得到药物载体1，；
[0115] 将得到的药物载体1通过透射电镜进行检测，结果参见图7,图7为本发明实施例 1制备得到的药物载体1的透射电镜照片，从图中可以看出，所述药物载体为单室囊泡，所 述囊泡的直径为400nm左右；
[0116] 本发明的制备方法制备得到的囊泡具有如下特征：
[0117] i)囊泡的最外层和最里层由聚乙二醇亲水嵌段组成；囊泡的中间层由酯酶响应 的疏水嵌段组成；
[0118] ii)疏水中间层的厚度约为20nm，且整个囊泡的直径约 为400nm。
[0119] iii)在合适的温度和酸碱度的水溶液中，由上述方法制备的囊泡能够被酯酶降 解。更具体的，构成囊泡中间层的疏水链段能够被酯酶降解，生成的伯胺基团与相邻的酯键 发生胺解反应，同时伴随着囊泡结构向球形、核交联胶束的形貌转变；降解后的囊泡的变化 见图8,图8为本发明实施例1所述的药物载体1被酯酶降解后的TEM照片，从图8可以看 出，酶解反应的发生以及聚合物组装体形貌的转变。
[0120] 4)负载杀菌剂三氯生的囊泡抑制大肠杆菌生长的研宄
[0121] 在制备囊泡时将抗菌剂（三氯生）与两亲性二嵌段聚合物进行共组装，然后将未 负载进去的抗菌剂通过超滤或透析除去，即可制备得到负载有抗菌剂分子的酯酶响应囊 泡，即负载有三氯生的囊泡。
[0122] 将制备得到的负载了三氯生的囊泡进行抗菌试验，其检测结果见表1，，表1为本 发明实施例1制备的负载三氯生的囊泡、囊泡以及抗生素抑制大肠杆菌生长的实验结果；
[0123] 表1本发明实施例1制备的负载三氯生的囊泡、囊泡以及抗生素抑制大肠杆菌生 长的实验结果
[0126] 结果表明，未担载药物囊泡对大肠杆菌的生长几乎没有影响（约95%大肠杆菌存 活率），显示了其良好的生物相容性；而受制于其较差的水溶性，游离的三氯生分子杀菌效 果也较差，依然有约78%大肠杆菌存活率；负载了三氯生的囊泡1则显示了良好的抗菌效 果，只有约22%大肠杆菌存活率；进一步的，如果向培养液中外加少量酯酶，则会进一步增 强担载药物的囊泡的抗菌效果（约6%大肠杆菌存活率），以上结果说明由于酯酶的存在， 不管是大肠杆菌在生长繁殖过程中分泌的还是外加的，都会降解负载有三氯生的囊泡1，释 放三氯生，并最终发挥其抗菌作用。
[0127] 实施例2
[0128] 1)制备疏水单体式（III-2)所示结构的化合物（其中，m = 1):
[0129]
[0130] 其特征为：细菌硝基还原酶酶可以将端基的硝基还原为羟胺或者伯胺，随后发生 1，6-电子重排，脱去一分子二氧化碳，最终释放一个伯胺基团。
[0131] 制备方法：将4-硝基苯甲醇（2. Og, 13. Immol)和催化量的二月桂酸二丁基锡 (60μυ溶解于IOOmL干燥的二氯甲烷中，在室温、搅拌的情况下缓慢滴加甲基丙烯酸异氰 基乙酯（3. Ig, 20.0 mmol)。4h后结束反应，用饱和食盐水洗绦、无水硫酸镁干燥后浓缩并通 过柱层析纯化得到白色固体，即式（III-2)所示结构的化合物，产量为3. 6g，产率为90%。
[0132] 通过核磁共振对式（III-2)所示结构的化合物进行检测，结果参见图9和图10,图 9为本发明实施例2得到的式（III-2)所示结构的化合物的氢谱；图10为本发明实施例2 得到的式（III-2)所示结构的化合物的碳谱；
[0133] 通过高分辨质谱对式（III-2)所示结构的化合物进行检测，结果参见图11，图11 本发明实施例2得到的式（III-2)所示结构的化合物的高分辨质谱。
[0134] 另一方面，通过类似的分子设计和反应步骤，其它同类型结构的单体也可以被合 成，例如，η = 1的丙稀酸醋单体：
[0135]
[0136] 和m = 5的甲基丙稀酸醋单体：
[0137]
[0138] 2)用可控自由基聚合制备两亲性二嵌段聚合物，即制备式（1-2)所示结构的化合 物，其反应式如下所示：
[0139]
[0140] 其特征为：亲水链段为聚乙二醇，且p = 11~445 ;疏水链段为硝基还原酶响应链 段，且η = 10~200。
[0141] 制备方法：将式（ΙΙΙ-2)所示结构的化合物（154mg，0.5mmol)，偶氮二异丁腈 (0· 08mg, 0· 5 μ mol)和聚乙二醇大分子链转移剂（IOmg, 5 μ mol)溶解于二甲亚砜（200 μ L) 中，充分脱气后在70°C聚合10h。终止反应后用无水乙醚沉淀三次，充分干燥得到淡黄色聚 合物，即式（1-2)所示结构的化合物116mg，产率为80%。
[0142] 通过核磁共振对式（1-2)所示结构的化合物进行检测，结果参见图12,图12为本 发明实施例2得到的式（1-2)所示结构的化合物的氢谱；
[0143] 3)自组装制备聚合物囊泡
[0144] 将80mg式（1-2)所示结构的化合物充分溶解于IOmL二氧六环中，在搅拌的情况 下以10mL/h的速度向其中加入90mL超纯水。将得到的乳浊液置于透析袋中在超纯水中透 析除去二氧六环，得到药物载体2 ;
[0145] 将得到的药物载体2通过透射电镜进行检测，结果参见图13,图13为本发明实施 例2制备得到的药物载体2的透射电镜照片，从图中可以看出，所述药物载体为复合囊泡， 所述囊泡的直径为500nm左右；
[0146] 本发明的制备方法制备得到的囊泡具有如下特征：
[0147] i)囊泡的最外层和最里层由聚乙二醇亲水嵌段组成；囊泡的中间层由酯酶响应 的疏水嵌段组成；
[0148] ii)疏水中间层的厚度约为20nm，且整个囊泡的直径约为500nm。
[0149] iii)在合适的温度和酸碱度的水溶液中，由上述方法制备的囊泡能够被硝基还原 酶降解。更具体的，构成囊泡中间层的疏水链段能够被硝基还原酶降解，生成的伯胺基团与 相邻的酯键发生胺解反应，同时伴随着囊泡结构向球形、核交联胶束的形貌转变。降解后的 囊泡的变化见图14,图14为本发明实施例2所述的药物载体2被硝基还原酶降解后的TEM 照片，从图14可以看出，酶解反应的发生以及聚合物组装体形貌的转变。
[0150] 4)负载抗菌肽Parasin I的囊泡抑制金黄色葡萄球菌生长的研宄
[0151] 在制备聚合物囊泡时将抗菌肽Parasin I与聚合物进行共组装，然后将未负载进 去的抗菌肽通过超滤除去，即可制得负载有抗菌肽的硝基还原酶响应聚合物囊泡，即负载 有抗菌肽的囊泡。
[0152] 将制备得到的负载了抗菌肽的囊泡进行抗菌试验，其结果如表2所示，表2为本发 明实施例2制备的负载抗菌肽的囊泡、囊泡以及抗生素抑制金黄色葡萄球菌生长的实验结 果；
[0153] 表2为本发明实施例2制备的负载抗菌肽的囊泡、囊泡以及抗生素抑制金黄色葡 萄球菌生长的实验结果；
[0154]
[0155] 结果表明，负载了抗菌肽Parasin I的囊泡的抗菌实验结果表明，单纯的囊泡对金 黄色葡萄球菌的生长几乎没有影响（约99%金黄色葡萄球菌存活率）；游离的Parasin I 杀菌效果良好（约4%金黄色葡萄球菌存活率）；负载了 Parasin I的囊泡在有硝基还原酶 存在条件下（约10%金黄色葡萄球菌存活率）比没有硝基还原酶存在的条件下（约73% 金黄色葡萄球菌存活率），其抗菌效果大大增强。上述结果说明由于硝基还原酶降解了负载 有Parasin I的囊泡，导致Parasin I释放，并最终抑制溶液中金黄色葡萄球菌的生长。
[0156] 以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对 于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行 若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
【主权项】
1. 一种两亲性聚合物，具有式（I)所示结构： 其中，m为1~11 ; η 为 10 ~200 ; R为H或CH3; 札为H或M1 为式（101)、式（102)、式（103)、式（104)、式（105)、式（106)、式（107)、式（108)、式 (109)、式（110)和式（111)中的一种或几种，其中，P为11~445, q为10~200 ; M2为式（202)、式（203)或式（204)，其中，X为O~19，y为O~19。2. -种两亲性聚合物的制备方法，包括： 将具有式（II)结构的聚合物与具有式（III)结构的单体聚合，得到式（I)结构的聚合 物；其中，M1 为式（101)、式（102)、式（103)、式（104)、式（105)、式（106)、式（107)、式 (108)、式（109)、式（110)和式（111)中的一种或几种，其中，m为1~11 ; M2为式（202)、式（203)或式（204)，其中，X为O~19，y为O~19 ;〇3. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述式（II)结构的聚合物与式 (ΠΙ)结构的单体的摩尔比为1 : (10~200)。4. 一种药物载体，由权利要求1所述的两亲性聚合物或权利要求2~3所述的制备方 法制备得到的两亲性聚合物自组装而成。5. 根据权利要求4所述的载体，其特征在于，所述载体为囊泡结构。6. 根据权利要求4所述的载体，其特征在于，所述载体的直径为100~5000nm。7. 根据权利要求4所述的载体，其特征在于，所述载体的中间层的厚度为10~50nm。8. -种权利要求4~7所述的药物载体作为抗菌药物载体的应用。9. 一种药物载体系统，由权利要求4~7所述的药物载体和抗菌药物组成。
【专利摘要】本发明提供了一种两亲性聚合物，本发明提供的两亲性聚合物同时含有亲水链段和亲油链段，且通过含有特定结构的M2，使得制备得到的聚合物应用于抗菌药物载体,其不仅能够担载不同来源、不同分子量以及亲疏水性的抗菌药物，而且在酯酶或硝基还原酶存在的条件下，载体能够很好的降解，为对酯酶或硝基还原酶响应的载体。
【IPC分类】A61K47/32, C08F293/00, A61P31/04, A61K45/00, A61K47/34
【公开号】CN104892870
【申请号】CN201510237260
【发明人】刘世勇, 李亚民
【申请人】中国科学技术大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月8日
【技术领域】
[0001] 本发明属于高分子材料领域，尤其涉及一种两亲性聚合物及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 感染性疾病，尤其是致病细菌引起的感染，是人类健康所面临的长期挑战之一 (Fauci, A. S.，et al. Nature 2004, 430, 242-249)。因为能够有效降低人类发病率和病死 率，从二十世纪四十年代开始，抗生素成为了我们对抗致病细菌的有效武器。但是，近七十 多年来，在医药和农业生产中的、长时间的、大量的抗生素使用，包括很多情况下的滥用和 误用，使得抗生素在自然环境中的逐渐积累，造成抗药性基因的富集，加速了耐药细菌的自 然选择过程，最终导致多药耐药细菌在世界各地的出现和蔓延（Martinez, J. L.，Science 2008, 321，365-367)。以发现青霉素为标志，链霉素、头孢菌素 C、万古霉素等抗生素都是从 天然产物中筛选得到的，而由于耗时耗力，该方法在上世纪七十年代开始逐渐衰落；同时， 基于经济效益等多方面的考虑，从美国、欧洲到日本，一些大型的制药公司也逐渐放弃对新 型抗生素的开发和研宄。所以，为了应对细菌耐药性带来的全球性挑战，同时在更广谱、更 强力的新型抗菌剂被开发出来之前一一使我们现有的抗生素"武器库"不被耗竭，更好地、 更有目的性地、更高效地利用现有的抗生素，成为目前我们为数不多的选择之一（Levy，S. B.,et al. Nature Medicine 2004,10,S122-S129)〇
[0003] 考虑到细菌耐药性背后的推手其实是人类在医疗和生产、生活活动中大量使用抗 生素导致其在自然界中的累积，通过自然选择原理让耐药基因得以富集和传播；所以，更有 针对性地、有明确目的性地使用抗生素必然会有助于减少抗生素使用剂量、进一步提高其 疗效。目前，已有报道提高抗生素使用效率的方法，如：将万古霉素负载到金纳米粒子稳定 的脂质体囊泡亲水空腔中，在细菌分泌的毒素作用下，脂质体囊泡会发生破裂，从而释放出 万古霉素将细菌杀死（Zhang, L R，et al. J. Am. Chem. Soc. 2011，133, 4132-4139);或将环 丙沙星通过酯键共价连接到聚合物微球上，在酯酶作用下，酯键断裂，释放出来的环丙沙 星也具有很好的杀菌效果（Nielsen, T. E.，et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 439-441)。 但是，现有的能够通过细菌相关的（物理的、生化的）因子来刺激释放抗菌剂的方法还比较 局限，也还没有发展出通用的、模块化的策略。因此，设计和制备细菌敏感的药物担载体系， 进而实现抗生素高效利用，依然是一个亟待解决的问题。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种两亲性聚合物及其制备方法 和应用，本发明提供的聚合物应用于抗菌药物的担载，能够在细菌酶的刺激下释放抗菌药， 进而提尚抗菌药物的利用效率。
[0005] 本发明提供了一种两亲性聚合物，具有式（I)所示结构：
[0006]
[0007] 其中，
[0008] m 为 1 ~11 ;
[0009] η 为 10 ~200 ;
[0010] R 为 H 或 CH3;
[0011] R1SHg
[0012] M1 为式（101)、式（1〇2)、式（1〇3)、式（104)、式（1〇5)、式（1〇 6)、式（1〇7)、式 (108)、式（109)、式（110)和式（111)中的一种或几种，
[0014] 其中，ρ 为 11 ~445, q 为 10 ~200 ;
[0015] M2为式（202)、式（203)或式（204)，
[0016]
其中，x为0~19, y为0~19。 式（201) 式（202) 式（203)，
[0017] 本发明还提供一种两亲性聚合物的制备方法，包括：
[0018] 将具有式（II)结构的聚合物与具有式（III)结构的单体聚合，得到式（I)结构的 聚合物；
[0019]
[0020] 其中，M1 为式（101)、式（102)、式（103)、式（104)、式（105)、式（106)、式（107)、 式（108)、式（109)、式（110)和式（111)中的一种或几种，
[0022] 其中，p 为 11 ~445, q 为 10 ~200 ;
[0023]
[0024] 其中，m为1~11;
[0025] M2为式（202)、式（203)或式（204)，
[0026]
其中，x为0~19, y为0~19 ; 式（20Γ) 式（202)式（203)，
[0027]
[0028] 优选的，所述式（II)结构的聚合物与式（III)结构的单体的摩尔比为1 : (10~ 200) 〇
[0029] 本发明还提供了一种药物载体，由本发明提供的聚合物自组装而成。
[0030] 优选的，所述载体为囊泡结构。
[0031] 优选的，所述载体的直径为100~5000nm。
[0032] 优选的，所述载体的中间层的厚度为10~50nm。
[0033] 本发明还提供了一种本发明提供的药物载体作为抗菌药物载体的应用。
[0034] 本发明还提供一种药物载体系统，由本发明提供的药物载体和抗菌药物组成。
[0035] 与现有技术相比，本发明提供了一种两亲性聚合物，本发明提供的两亲性聚合物 同时含有亲水链段和亲油链段，且通过含有特定结构的M 2，使得制备得到的两亲性聚合物 应用于抗菌药物载体，其不仅能够担载不同来源、不同分子量以及亲疏水性的抗菌药物，而 且在酯酶或硝基还原酶存在的条件下，载体能够很好的降解，为对酯酶或硝基还原酶响应 的载体。
【附图说明】
[0036] 图1为本发明所述的担载药物的载体杀菌的基本原理；
[0037] 图2本发明制备药物载体的制备过程；
[0038] 图3为本发明实施例1得到的式（III-I)所示结构的化合物的氢谱；
[0039] 图4为本发明实施例1得到的式（III-I)所示结构的化合物的碳谱；
[0040] 图5本发明实施例1得到的式（III-I)所示结构的化合物的高分辨质谱；
[0041] 图6为本发明实施例1得到的式（I-I)所示结构的化合物的氢谱；
[0042] 图7为本发明实施例1制备得到的药物载体1的透射电镜照片；
[0043] 图8为本发明实施例1所述的药物载体1被酯酶降解后的TEM照片；
[0044] 图9为本发明实施例2得到的式（III-2)所示结构的化合物的氢谱；
[0045] 图10为本发明实施例2得到的式（III-2)所示结构的化合物的碳谱；
[0046] 图11本发明实施例2得到的式（III-2)所示结构的化合物的高分辨质谱；
[0047] 图12为本发明实施例2得到的式（1-2)所示结构的化合物的氢谱；
[0048] 图13为本发明实施例2制备得到的药物载体2的透射电镜照片；
[0049] 图14为本发明实施例2所述的药物载体2被硝基还原酶降解后的TEM照片。
【具体实施方式】
[0050] -种两亲性聚合物，具有式（I)所示结构：
[0051]
[0052] 其中，
[0053] m为 1 ~11;
[0054] η 为 10 ~200 ;
[0055] R 为 H 或 CH3;
[0056] 札为H耳
[0057] M1 为式（101)、式（102)、式（103)、式（104)、式（105)、式（106)、式（107)、式 (108)、式（109)、式（110)和式（111)中的一种或几种，
[0058]
[0059] 其中，p 为 11 ~445, q 为 10 ~200 ;
[0060] M2为式（202)、式（203)或式（204)，
[0061]
其中，X为0~19, y为0~19。
[0062] 按照本发明，所述η优选为15~150,更优选为20~130,最优选为50~100 ;所 述m优选为2、3、4、5、6、7、8、9或10 ;所述ζ优选为2、3、4或5 ;所述ρ优选为20~300,更 优选为50~250,最优选为80~130 ;所述q优选为10~200,更优选为50~100 ;所述X 优选为1~15,更优选为2~10,最优选为3、4、5、6、7、8或9 ;所述y优选为1~15,更优 选为2~10,最优选为3、4、5、6、7、8或9 ;所述R优选为H或Cl~C6的烷基，更优选为甲 基、乙基、丙基、异丙基、丁基、叔丁基、戊基。
[0063] 此外，结构式中的"~"该结构与式（I)结构相连的部位。
[0064] 所述两亲性聚合物同时含有亲水链段和亲油链段，且通过含有特定结构的M2，使 得制备得到的两亲性聚合物应用于抗菌药物载体不仅能够担载不同来源、不同分子量以及 亲疏水性的抗菌药物，而且在酯酶或硝基还原酶存在的条件下，载体能够很好的降解，为对 醋酶或硝基还原酶响应的载体。
[0065] 本发明还提供了一种两亲性聚合物的制备方法，包括：
[0066] 一种两亲性聚合物的制备方法，包括：
[0067] 将具有式（II)结构的聚合物与具有式（III)结构的单体聚合，得到式（I)结构的 聚合物；
[0068]
[0069]其中，M1 为式（101)、式（102)、式（103)、式（104)、式（105)、式（106)、式（107)、 式（108)、式（109)、式（110) 和式（111)中的一种或几种，
[0071] 其中，p 为 11 ~445, q 为 10 ~200 ;
[0072]
[0073] 其中，m为1~11;
[0074] M2为式（202)、式（203)或式（204)，
[0075]
其中，X为0~19, y为0~19 ; 式（201) 式（202) 式（203)，
[0076]
[0077] 按照本发明，本发明将具有式（II)结构的聚合物与具有式（III)结构的单体聚 合，得到式（I)结构的聚合物；所述式（II)结构的聚合物与式（III)结构的聚合物的摩尔 比优选为I : 10~200,更优选为1 :15~150,更优选为1 :20~100,最优选为50~80 ;所 述聚合反应的溶剂优选为二甲基亚砜、1，4-二氧六环和四氢呋喃中的一种或几种，更优选 为1，4二氧六环和二甲基亚砜的混合物；所述聚合反应优选为自由基聚合，所述自由基聚 合的引发剂优选为偶氮二异丁腈；所述反应优选在惰性气体环境下进行，所述反应的温度 优选为60~150°C，更优选为70~100°C ;所述反应的时间优选为8~15小时，更优选为 10~12小时。
[0078] 本发明所述式（III)结构的化合物优选按照以下方法制得，
[0079] 将式（IV)结构的化合物与甲基丙烯酸异氰基乙酯混合反应，得到式（III)结构的 化合物；
[0080] 其中，R3为 H、CH 3 (CH2) XC00-或 NO2-;所述 1?2为 H 或CH3 (CH2)yC00-，且馬和R 3中至多有一个为H，其中，X为0~19，y为0~19。
[0081] 按照本发明，所述反应的催化剂优选为二月桂酸二丁基锡，所述反应的溶剂优选 为二氯甲烷或氯仿；所述反应的温度优选为室温；为了反应能够温和的进行，本发明优选 将甲基丙烯酸异氰基乙酯缓慢滴加入含有式（IV)结构所示的化合物的溶液中。
[0082] 其中，细菌酯酶可以将端基的乙酰基切除，随后对羟基苯甲醇将发生1，6-电子重 排或邻羟基苯甲醇将发生1，4-电子重排，脱去一分子二氧化碳，最终释放一个伯胺基团。
[0083] 本发明还提供了一种药物载体，由式（I)所示的两亲性聚合物自组装而成。
[0084] 按照本发明，本发明通过将式（I)所示的两亲性聚合物自组装，得到的药物载体 具有里中外三层结构，且最外层和最里层优选由聚合物中的亲水链段组成，中间层优选由 两亲性聚合物的疏水链段组成；所述载体的直径为50~2000nm，优选为100~lOOOnm，更 优选为200~800nm，最优选为400~500nm ;所述载体的厚度优选为10~50nm，更优选为 20~40nm ;所述药物载体更优选的为囊泡结构，所述囊泡的最外层和最里层是由所述两亲 性二嵌段共聚物的亲水链段组成，且所述囊泡中间层是由所述两亲性二嵌段聚合物的疏水 链段组成；所述囊泡的直径为50~2000nm，优选为100~lOOOnm，更优选为200~800nm， 最优选为400~500nm ;所述囊泡的厚度优选为10~50nm，更优选为20~40nm〇
[0085] 所述药物载体为对酯酶或硝基还原酶响应的载体，即在酯酶或硝基还原酶存在下 会降解，具体的，本发明所述的载体由于同时具有亲水链段和疏水链段以及特定的M 2链段， 在所述酶存在的情况下，其降解过程为：所述酶存在的情况下，所述两亲性二嵌段聚合物制 备得到的载体的疏水链段发生酶催化降解反应，脱除邻羟基苯甲醇或对羟基苯甲醇或对氨 基苯甲醇以及二氧化碳，并释放伯胺基团；该伯胺与所述两亲性嵌段聚合物的主链酯键发 生胺解反应，最终使得聚合物组装体发生交联。
[0086] 本发明所述的制备药物载体的自组装流程见图2,具体包括：
[0087] 将两亲性聚合物与有机溶剂混合，加入水，得到乳浊液；
[0088] 将得到的乳浊液透析，得到药物载体。
[0089] 按照本发明，本发明将两亲性聚合物与有机溶剂混合，加入水，得到乳浊液；所述 有机溶剂优选为1，4-二氧六环或四氢呋喃；所述水优选为净化水或超纯水，为了使两亲性 聚合物更好的组装，本发明优选将水以6~15mL/h的速度加入溶解有两亲性聚合物的有机 溶剂中，更优选为8~10mL/h。
[0090] 本发明将得到的乳浊液透析，得到两亲性聚合物载体，所述透析的环境为在超纯 水中透析，以除去有机溶剂。
[0091] 本发明还提供了一种药物载体作为抗菌药物载体的应用，药物载体同时含有亲水 链段和亲油链段，且通过含有特定结构的M2，使得制备得到的两亲性聚合物应用于抗菌药 物载体不仅能够担载不同来源、不同分子量以及亲疏水性的抗菌药物，而且担载抗菌药物 后的载体对酯酶或硝基还原酶具有很好的响应性，能够在酯酶或硝基还原酶存在下，负载 抗菌药物的载体会发生酶解反应、化学交联、形貌转变、同时伴随着双层膜亲疏水性质的反 转，最终会使抗生素的响应性释放，从而发挥其生理活性，抑制细菌生长；其担载药物的药 物载体的作用机理如图1所示，图1为本发明所述的担载药物的载体杀菌的基本原理。 [0092] 本发明提供的两亲性聚合物同时含有亲水链段和亲油链段，且通过含有特定结构 的M2，使得制备得到的两亲性聚合物应用于抗菌药物载体不仅能够担载不同来源、不同分 子量以及亲疏水性的抗菌药物，而且在酯酶或硝基还原酶存在的条件下，载体能够很好的 降解，为对酶酯酶或硝基还原酶响应性的载体。
[0093] 下面将结合本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施 例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通 技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范 围。
[0094] 实施例1
[0095] 1)制备疏水单体式（III-I)所示结构的化合物（其中，m = 1，X = 0):
[0096]
[0097] 其特征为：细囷閗職口」以相·?而趣的趣切IfT，隨归对拧趣本干醇发生1，6-电子 重排，脱去一分子二氧化碳，最终释放一个伯胺基团。
[0098] 制备方法：将对羟基苯甲醇（5. 0g, 40mmol)和三乙胺（4. 45g, 44mmol)溶解于 120mL干燥的二氯甲烷中，在冰浴中冷却的情况下缓慢滴加乙酰氯（3. 14g，40mmol)。搅拌 过夜、抽滤、浓缩后过柱纯化得到4-羟甲基乙酰苯酚酯2. 3g，产率为35%。
[0099] 将4-羟甲基乙酰苯酚酯（2. 3g，13. 8mmol)和催化量的二月桂酸二丁基锡（50 μ L) 溶解于80mL干燥的二氯甲烷中，在室温、搅拌的情况下缓慢滴加甲基丙烯酸异氰基乙酯 (3. 2g, 20. 8mmol)。4h后结束反应，用饱和食盐水洗绦、无水硫酸镁干燥后浓缩并通过柱层 析纯化得到白色固体，即式（III-I)所示结构的化合物，产量为4. lg，产率为93%。
[0100] 通过核磁共振对式（III-I)所示结构的化合物进行检测，结果参见图3和图4,图 3为本发明实施例1得到的式（III-I)所示结构的化合物的氢谱；图4为本发明实施例1得 到的式（ΠΙ-1)所示结构的化合物的碳谱；
[0101] 通过高分辨质谱对式（III-I)所示结构的化合物进行检测，结果参见图5,图5为 本发明实施例1得到的式（m-ι)所示结构的化合物的高分辨质谱。
[0102] 另外，通过类似的分子设计和反应步骤，其它同类型结构的单体也可以被合成，例 如，η = 1，X = 0的丙稀酸醋单体：
[0103]
[0104] 和m = 1，X = 4的甲基丙稀酸醋单体：
[0105]
[0106] 以及利用2-羟基苯甲醇代替4-羟基苯甲醇为起始原料的m = 1，y = 2的甲基丙 烯酸酯单体：
[0107]
[0108] 2)用可控自由基聚合制备两亲性二嵌段聚合物，即制备式（I-I)所示结构的化合 物，其反应式如下所示：
[0109]
[0110] 将式（III-I)所示结构的化合物（160mg, 0. 5mmol)，偶氮二异丁腈 (0· 08mg, 0· 5 μπιο?)和聚乙二醇大分子链转移剂（IOmg, 5 μπιο?)溶解于二氧六环（240 μ L) 和二甲亚砜（160 μ L)混合溶剂中，充分脱气后在70°C聚合10h。终止反应后用无水乙醚沉 淀三次，充分干燥得到淡黄色聚合物，即式（1-1)所示结构的化合物131mg，产率为85%。
[0111] 通过核磁共振对式（I-I)所示结构的化合物进行检测，结果参见图6,图6为本发 明实施例1得到的式（1-1)所示结构的化合物的氢谱；
[0112] 另外，需要指出的是，对于该聚合物来说，亲水链段为聚乙二醇，且p = 11~445 ; 疏水链段为酯酶响应链段，且η = 10~200 ;只要选择合适的亲疏水嵌段比例，即可通过自 组装的方式获得酯酶响应性囊泡，η和ρ对聚合物性能的影响不大。
[0113] 3)自组装制备药物载体。
[0114] 将60mg式（I-I)所示结构的化合物充分溶解于IOmL四氢呋喃中，在搅拌的情况 下以10mL/h的速度向其中加入90mL超纯水。将得到的乳浊液置于透析袋中在超纯水中透 析除去四氢呋喃，得到药物载体1，；
[0115] 将得到的药物载体1通过透射电镜进行检测，结果参见图7,图7为本发明实施例 1制备得到的药物载体1的透射电镜照片，从图中可以看出，所述药物载体为单室囊泡，所 述囊泡的直径为400nm左右；
[0116] 本发明的制备方法制备得到的囊泡具有如下特征：
[0117] i)囊泡的最外层和最里层由聚乙二醇亲水嵌段组成；囊泡的中间层由酯酶响应 的疏水嵌段组成；
[0118] ii)疏水中间层的厚度约为20nm，且整个囊泡的直径约 为400nm。
[0119] iii)在合适的温度和酸碱度的水溶液中，由上述方法制备的囊泡能够被酯酶降 解。更具体的，构成囊泡中间层的疏水链段能够被酯酶降解，生成的伯胺基团与相邻的酯键 发生胺解反应，同时伴随着囊泡结构向球形、核交联胶束的形貌转变；降解后的囊泡的变化 见图8,图8为本发明实施例1所述的药物载体1被酯酶降解后的TEM照片，从图8可以看 出，酶解反应的发生以及聚合物组装体形貌的转变。
[0120] 4)负载杀菌剂三氯生的囊泡抑制大肠杆菌生长的研宄
[0121] 在制备囊泡时将抗菌剂（三氯生）与两亲性二嵌段聚合物进行共组装，然后将未 负载进去的抗菌剂通过超滤或透析除去，即可制备得到负载有抗菌剂分子的酯酶响应囊 泡，即负载有三氯生的囊泡。
[0122] 将制备得到的负载了三氯生的囊泡进行抗菌试验，其检测结果见表1，，表1为本 发明实施例1制备的负载三氯生的囊泡、囊泡以及抗生素抑制大肠杆菌生长的实验结果；
[0123] 表1本发明实施例1制备的负载三氯生的囊泡、囊泡以及抗生素抑制大肠杆菌生 长的实验结果
[0126] 结果表明，未担载药物囊泡对大肠杆菌的生长几乎没有影响（约95%大肠杆菌存 活率），显示了其良好的生物相容性；而受制于其较差的水溶性，游离的三氯生分子杀菌效 果也较差，依然有约78%大肠杆菌存活率；负载了三氯生的囊泡1则显示了良好的抗菌效 果，只有约22%大肠杆菌存活率；进一步的，如果向培养液中外加少量酯酶，则会进一步增 强担载药物的囊泡的抗菌效果（约6%大肠杆菌存活率），以上结果说明由于酯酶的存在， 不管是大肠杆菌在生长繁殖过程中分泌的还是外加的，都会降解负载有三氯生的囊泡1，释 放三氯生，并最终发挥其抗菌作用。
[0127] 实施例2
[0128] 1)制备疏水单体式（III-2)所示结构的化合物（其中，m = 1):
[0129]
[0130] 其特征为：细菌硝基还原酶酶可以将端基的硝基还原为羟胺或者伯胺，随后发生 1，6-电子重排，脱去一分子二氧化碳，最终释放一个伯胺基团。
[0131] 制备方法：将4-硝基苯甲醇（2. Og, 13. Immol)和催化量的二月桂酸二丁基锡 (60μυ溶解于IOOmL干燥的二氯甲烷中，在室温、搅拌的情况下缓慢滴加甲基丙烯酸异氰 基乙酯（3. Ig, 20.0 mmol)。4h后结束反应，用饱和食盐水洗绦、无水硫酸镁干燥后浓缩并通 过柱层析纯化得到白色固体，即式（III-2)所示结构的化合物，产量为3. 6g，产率为90%。
[0132] 通过核磁共振对式（III-2)所示结构的化合物进行检测，结果参见图9和图10,图 9为本发明实施例2得到的式（III-2)所示结构的化合物的氢谱；图10为本发明实施例2 得到的式（III-2)所示结构的化合物的碳谱；
[0133] 通过高分辨质谱对式（III-2)所示结构的化合物进行检测，结果参见图11，图11 本发明实施例2得到的式（III-2)所示结构的化合物的高分辨质谱。
[0134] 另一方面，通过类似的分子设计和反应步骤，其它同类型结构的单体也可以被合 成，例如，η = 1的丙稀酸醋单体：
[0135]
[0136] 和m = 5的甲基丙稀酸醋单体：
[0137]
[0138] 2)用可控自由基聚合制备两亲性二嵌段聚合物，即制备式（1-2)所示结构的化合 物，其反应式如下所示：
[0139]
[0140] 其特征为：亲水链段为聚乙二醇，且p = 11~445 ;疏水链段为硝基还原酶响应链 段，且η = 10~200。
[0141] 制备方法：将式（ΙΙΙ-2)所示结构的化合物（154mg，0.5mmol)，偶氮二异丁腈 (0· 08mg, 0· 5 μ mol)和聚乙二醇大分子链转移剂（IOmg, 5 μ mol)溶解于二甲亚砜（200 μ L) 中，充分脱气后在70°C聚合10h。终止反应后用无水乙醚沉淀三次，充分干燥得到淡黄色聚 合物，即式（1-2)所示结构的化合物116mg，产率为80%。
[0142] 通过核磁共振对式（1-2)所示结构的化合物进行检测，结果参见图12,图12为本 发明实施例2得到的式（1-2)所示结构的化合物的氢谱；
[0143] 3)自组装制备聚合物囊泡
[0144] 将80mg式（1-2)所示结构的化合物充分溶解于IOmL二氧六环中，在搅拌的情况 下以10mL/h的速度向其中加入90mL超纯水。将得到的乳浊液置于透析袋中在超纯水中透 析除去二氧六环，得到药物载体2 ;
[0145] 将得到的药物载体2通过透射电镜进行检测，结果参见图13,图13为本发明实施 例2制备得到的药物载体2的透射电镜照片，从图中可以看出，所述药物载体为复合囊泡， 所述囊泡的直径为500nm左右；
[0146] 本发明的制备方法制备得到的囊泡具有如下特征：
[0147] i)囊泡的最外层和最里层由聚乙二醇亲水嵌段组成；囊泡的中间层由酯酶响应 的疏水嵌段组成；
[0148] ii)疏水中间层的厚度约为20nm，且整个囊泡的直径约为500nm。
[0149] iii)在合适的温度和酸碱度的水溶液中，由上述方法制备的囊泡能够被硝基还原 酶降解。更具体的，构成囊泡中间层的疏水链段能够被硝基还原酶降解，生成的伯胺基团与 相邻的酯键发生胺解反应，同时伴随着囊泡结构向球形、核交联胶束的形貌转变。降解后的 囊泡的变化见图14,图14为本发明实施例2所述的药物载体2被硝基还原酶降解后的TEM 照片，从图14可以看出，酶解反应的发生以及聚合物组装体形貌的转变。
[0150] 4)负载抗菌肽Parasin I的囊泡抑制金黄色葡萄球菌生长的研宄
[0151] 在制备聚合物囊泡时将抗菌肽Parasin I与聚合物进行共组装，然后将未负载进 去的抗菌肽通过超滤除去，即可制得负载有抗菌肽的硝基还原酶响应聚合物囊泡，即负载 有抗菌肽的囊泡。
[0152] 将制备得到的负载了抗菌肽的囊泡进行抗菌试验，其结果如表2所示，表2为本发 明实施例2制备的负载抗菌肽的囊泡、囊泡以及抗生素抑制金黄色葡萄球菌生长的实验结 果；
[0153] 表2为本发明实施例2制备的负载抗菌肽的囊泡、囊泡以及抗生素抑制金黄色葡 萄球菌生长的实验结果；
[0154]
[0155] 结果表明，负载了抗菌肽Parasin I的囊泡的抗菌实验结果表明，单纯的囊泡对金 黄色葡萄球菌的生长几乎没有影响（约99%金黄色葡萄球菌存活率）；游离的Parasin I 杀菌效果良好（约4%金黄色葡萄球菌存活率）；负载了 Parasin I的囊泡在有硝基还原酶 存在条件下（约10%金黄色葡萄球菌存活率）比没有硝基还原酶存在的条件下（约73% 金黄色葡萄球菌存活率），其抗菌效果大大增强。上述结果说明由于硝基还原酶降解了负载 有Parasin I的囊泡，导致Parasin I释放，并最终抑制溶液中金黄色葡萄球菌的生长。
[0156] 以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对 于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行 若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
【主权项】
1. 一种两亲性聚合物，具有式（I)所示结构： 其中，m为1~11 ; η 为 10 ~200 ; R为H或CH3; 札为H或M1 为式（101)、式（102)、式（103)、式（104)、式（105)、式（106)、式（107)、式（108)、式 (109)、式（110)和式（111)中的一种或几种，其中，P为11~445, q为10~200 ; M2为式（202)、式（203)或式（204)，其中，X为O~19，y为O~19。2. -种两亲性聚合物的制备方法，包括： 将具有式（II)结构的聚合物与具有式（III)结构的单体聚合，得到式（I)结构的聚合 物；其中，M1 为式（101)、式（102)、式（103)、式（104)、式（105)、式（106)、式（107)、式 (108)、式（109)、式（110)和式（111)中的一种或几种，其中，m为1~11 ; M2为式（202)、式（203)或式（204)，其中，X为O~19，y为O~19 ;〇3. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述式（II)结构的聚合物与式 (ΠΙ)结构的单体的摩尔比为1 : (10~200)。4. 一种药物载体，由权利要求1所述的两亲性聚合物或权利要求2~3所述的制备方 法制备得到的两亲性聚合物自组装而成。5. 根据权利要求4所述的载体，其特征在于，所述载体为囊泡结构。6. 根据权利要求4所述的载体，其特征在于，所述载体的直径为100~5000nm。7. 根据权利要求4所述的载体，其特征在于，所述载体的中间层的厚度为10~50nm。8. -种权利要求4~7所述的药物载体作为抗菌药物载体的应用。9. 一种药物载体系统，由权利要求4~7所述的药物载体和抗菌药物组成。
【专利摘要】本发明提供了一种两亲性聚合物，本发明提供的两亲性聚合物同时含有亲水链段和亲油链段，且通过含有特定结构的M2，使得制备得到的聚合物应用于抗菌药物载体,其不仅能够担载不同来源、不同分子量以及亲疏水性的抗菌药物，而且在酯酶或硝基还原酶存在的条件下，载体能够很好的降解，为对酯酶或硝基还原酶响应的载体。
【IPC分类】A61K47/32, C08F293/00, A61P31/04, A61K45/00, A61K47/34
【公开号】CN104892870
【申请号】CN201510237260
【发明人】刘世勇, 李亚民
【申请人】中国科学技术大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月8日
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