阅读说明：本技术 一种MAA-co-DAA-co-PEGMA共聚物及其制备方法和应用 (MAA-co-DAA-co-PEGMA copolymer and preparation method and application thereof ) 是由 赵旭波 邱雨点 刘仲毅 于 2019-10-24 设计创作，主要内容包括：本发明属于药物载体技术领域,公开一种MAA-co-DAA-co-PEGMA共聚物及其制备方法和应用。结构式如下：。制备方法：分别将TBDMS-DAA、BACy溶解于DMF中,获得TBDMS-DAA溶液和BACy溶液；将TBAF溶解于THF中,获得TBAF溶液；在氮气氛围下,将MAA、TBDMS-DAA溶液、PEGMA、BACy溶液和SDS加入水中,混合,搅拌下加热至40~100℃,加入APS,反应5~10 h后,离心洗涤,冷冻干燥；将干燥产物加入到TBAF溶液中,搅拌,离心收集沉淀物,THF洗涤,水洗并冷冻干燥即得MAA-co-DAA-co-PEGMA共聚物。本发明MAA-co-DAA-co-PEGMA共聚物作为药物载体,载药量较高,能够解决药物自身的疏水性问题。(The invention belongs to the technical field of drug carriers, and discloses an MAA ‑co‑ DAA ‑co‑ PEGMA copolymer and a preparation method and application thereof. The structural formula is as follows: . The preparation method comprises the following steps: respectively dissolving TBDMS-DAA and BACy in DMF to obtain TBDMS-DAA solution and BACy solution; dissolving TBAF in THF to obtain a TBAF solution; adding MAA, TBDMS-DAA solution, PEGMA, BACy solution and SDS into water under nitrogen atmosphere, and mixingMixing, heating to 40 ~ 100 deg.C under stirring, adding APS, reacting for 5 ~ 10h, centrifuging, washing, freeze drying, adding the dried product into TBAF solution, stirring, centrifuging, collecting precipitate, washing with THF, washing with water, and freeze drying to obtain MAA ‑co‑ DAA ‑co‑ PEGMA copolymer. MAA of the invention ‑co‑ DAA ‑co‑ The PEGMA copolymer is used as a drug carrier, has high drug loading rate and can solve the problem of hydrophobicity of the drug.)

一种MAA-co-DAA-co-PEGMA共聚物及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于药物载体技术领域，具体涉及一种MAA-co-DAA-co-PEGMA共聚物及其制备方法和应用。

背景技术

一直以来癌症就是威胁人类生命的重要疾病，美国有线电视新闻网（CNN）报导的一项研究显示：世界患癌人数依然在持续地增长，仅在2018年就有将近1810万癌症确诊案例，其中992万人将因癌症死亡，癌症死亡率超过一半。根据世界卫生组织国际癌症研究机构9月12日发布的报告，到本世纪末，癌症将成为全球第一大杀手，也是提高人均寿命最大的障碍。为癌症能得到更好的治疗，这不仅基于抗癌药物的高效性，而且也需要抗肿瘤药物递送系统协同以及释放药物的高效性。由于肿瘤组织的高通透性和滞留效应，使得纳米粒子在肿瘤病灶部位优先富集，在一定程度上实现了肿瘤的被动靶向治疗，激发了科研工作者们对靶向药物传递系统的研究热潮。

Hu课题组利用表面包有聚苯乙烯胶乳的介孔二氧化硅纳米材料包载硼替佐米（BTZ）所制得的纳米粒粒径约为 140 nm，载药量为1.87 wt.%。该载药纳米粒，相较于自由的BTZ，H1299非小细胞肺癌细胞的毒性提高了2.3倍，体内治疗实验也表明载药纳米粒的抑瘤效果提高了约1.5倍，但是该载药纳米粒子在磷酸缓冲液中8 h的累积释放量约为68%，表明其在生理条件下很可能存在药物泄漏的问题。Manuel A.N.Coelho课题组用表面修饰有转铁蛋白的PLGA纳米粒包 BTZ用于胰腺癌的治疗，作者采用单乳液技术所制得的载药纳米粒，载药效率约为53%，BTZ 的实际载药量为5.1 wt.%，粒径195 nm，该纳米粒对 S2-013 人胰腺癌细胞显示出明显的毒性，半抑制浓度约为7.5 mM，体外释放数据表明PLGA纳米粒在24 h仅能释放出 25% 的 BTZ。

一直以来，BTZ纳米药物存在载药量低、生理环境下药物容易泄漏、肿瘤细胞内药物释放缓慢、以及没有靶向能力等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种MAA-co-DAA-co-PEGMA 共聚物及其制备方法和应用。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种MAA-co-DAA-co-PEGMA 共聚物，结构式如下：

。

较好地，a、b、c、d均为正整数并且a∶b∶c∶d=（1~32）∶1∶2∶2。

一种所述MAA-co-DAA-co-PEGMA 共聚物的制备方法：

（1）、分别将TBDMS-DAA、BACy溶解于DMF中，获得TBDMS-DAA溶液和BACy溶液；将TBAF溶解于THF中，获得TBAF溶液；

（2）、在氮气氛围下，将MAA、TBDMS-DAA溶液、PEGMA、BACy溶液和SDS加入水中，混合，搅拌下加热至40~100 ℃，加入APS，反应5~10 h后，离心洗涤，冷冻干燥；

（3）、将步骤（2）所得产物加入到TBAF溶液中，搅拌，离心收集沉淀物，THF洗涤，水洗并冷冻干燥即得MAA-co-DAA-co-PEGMA 共聚物。

较好地，PEGMA的重均分子量为300~2000。

较好地，步骤（1）中，TBDMS-DAA溶液的浓度为90~270 mg/mL，BACy溶液的浓度为50~170 mg/mL，TBAF溶液的浓度为0.1~0.4 mol/L；步骤（2）中，MAA、BACy、PEGMA、TBDMS-DAA的摩尔比为（1~32）∶1∶2∶2，APS的总投入量为MAA、PEGMA、TBDMS-DAA三者总质量的（1~3）/1000，并且，水的用量为TBDMS-DAA溶液和BACy溶液两者总体积的10~15倍；SDS在步骤（2）混合液（即MAA、TBDMS-DAA溶液、PEGMA、BACy溶液和SDS加入水中，混合后所得的混合液）中的浓度是1.5~2.0 g/L；步骤（3）中，以摩尔量计，TBAF的用量是步骤（2）中TBDMS-DAA投入量的3~10倍。

一种所述MAA-co-DAA-co-PEGMA 共聚物作为药物载体的应用。

本发明中：MAA为甲基丙烯酸，BACy为N, N’-双（丙烯酰）胱胺，PEGMA为聚乙二醇甲基丙烯酸酯，TBDMS-DAA为叔丁基二甲基硅烷基多巴胺丙烯酰胺，DMF为N,N-二甲基甲酰胺，SDS为十二烷基硫酸钠，APS为过硫酸铵，TBAF为四丁基氟化铵，THF为四氢呋喃。

有益效果：本发明MAA-co-DAA-co-PEGMA 共聚物作为药物载体，载药量较高，能够解决药物自身的疏水性问题；交联剂选用BACy使载体具有较高的可降解性；所述共聚物载体负载药物后在酸性和10 mM的谷胱甘肽的存在下，释放速率大于中性介质，因而该共聚物在作为理想的药物递送系统方面具有广泛的应用前景。

附图说明

图1：本发明实施例1所得MAA-co-DAA-co-PEGMA 共聚物的TEM图；

图2：本发明实施例1所得MAA-co-DAA-co-PEGMA 共聚物的DLS图；

图3：本发明实施例1所得MAA-co-DAA-co-PEGMA 共聚物的红外光谱图；

图4：本发明实施例1所得MAA-co-DAA-co-PEGMA 共聚物的XPS光谱图：（a）全谱，（b）C1谱，（c）O1谱；

图5：本发明实施例1所得MAA-co-DAA-co-PEGMA 共聚物在PBS缓冲液(pH=7.4)和PBS+DMEM(1∶9，pH=7.4)下的稳定性测试；

图6：MAA-co-DAA-co-PEGMA 共聚物@BTZ的药物缓释图。

具体实施方式

下述实施例仅对本发明作进一步详细说明，但不构成对本发明的任何限制；下述实施例中，TBDMS-DAA可参考文献Lee S B, González-Cabezas C, Kim K M, et al.Catechol-functionalized synthetic polymer as a dental adhesive tocontaminated dentin surface for a composite restoration[J].Biomacromolecules, 2015, 16(8): 2265-2275制备获得，与该文献制备TBDMS-DMA的区别仅在于：利用等摩尔量的丙烯酰氯代替甲基丙烯酰氯；BACy参考文献 S. Jin, J.X. Wan,L.Z. Meng, X.X. Huang, J. Guo, L. Liu, C.C. Wang, Biodegradation and toxicityof protease/redox/pH stimuli-responsive PEGlated PMAA nanohydrogels fortargeting drug delivery, ACS Appl. Mater. Interfaces 7 (2015) 19843–19852制备获得；所用其它的材料，如无特殊说明，均购自常规化学试剂公司和原料供应商。

实施例1

一种MAA-co-DAA-co-PEGMA 共聚物，制备流程如下：

。

制备步骤为：

（1）将0.27 g TBDMS-DAA溶解于2 mL DMF，获得TBDMS-DAA溶液；将0.085 g BACy溶解于1 mL DMF中，获得BACy溶液；将2 mmol TBAF溶解于10 mL THF中，获得0.2 mol/L TBAF溶液；

（2）在氮气氛围下，将0.492 g MAA、0.198 g PEGMA(平均分子量300)、0.0692 g SDS以及步骤（1）所得TBDMS-DAA溶液、BACy溶液加入36 mL水中，混合，搅拌下加热至80 ℃，加入0.001 g APS，反应8 h后，离心洗涤，-40 ℃冷冻干燥；

（3）将步骤（2）所得产物加入到10 mL TBAF溶液中，搅拌，离心收集沉淀物，THF洗涤，水洗，-45 ℃冷冻干燥，即得MAA-co-DAA-co-PEGMA 共聚物。

图1为MAA-co-DAA-co-PEGMA 共聚物的TEM图。由图1可知：所得MAA-co-DAA-co-PEGMA 共聚物具有球形结构，直径约为170 nm，呈单分散状态。

图2为MAA-co-DAA-co-PEGMA 共聚物的DLS图。由图2可知：MAA-co-DAA-co-PEGMA共聚物在pH7.4 的PBS中表现出稳定良好的分散稳定性。

图3为MAA-co-DAA-co-PEGMA 共聚物的红外光谱图。由图3可知：在1240 cm^-1处酚羟基特征峰是DAA功能单体存在的重要证据；2565 cm^-1处S-S伸缩振动吸附，证明了聚合物主链中二硫键的引入；同时，还存在羧基型MAA的典型峰1728 cm^-1，说明MAA的引入是成功的；此外，特征吸附在1100 cm^-1处的出现证明了PEG的存在。

图4为MAA-co-DAA-co-PEGMA 共聚物的XPS图：（a）全谱，（b）C1谱，（c）O1谱。MAA- co-DAA-co-PEGMA 的C1s谱分解为5个能带，在这5个能带中，主成分由共聚物在284.95 eV处生成碳碳单键(C-C)，286.45 eV的特征带为MAA-co-DAA-co-PEGMA 中PEGMA单体的典型醚结构(C-O-C)；位于285.58和287.41 eV的两个明显特征带，分别为C-N和N-C=O的酰胺结构，表明DAA的存在；羧基的288.57 eV的特征带证明了MAA单体的存在。此外，MAA-co-DAA- co-PEGMA 的O1s谱在531.27、532.69、533.28 eV处被反析为3个波段，分别归属于MAA-co-DAA-co-PEGMA 表面结构的羰基、醚基和羧基结构，进一步说明了上述各单体的存在。根据上述结果，证明了共聚物MAA-co-DAA-co-PEGMA 的成功合成。

实施例2

与实施例1的不同之处在于：步骤（2）中，保持TBDMS-DAA的用量不变，按照MAA∶TBDMS-DAA摩尔当量比32∶2调节MAA的用量，其它均同实施例1。

实施例3

与实施例1的不同之处在于：步骤（2）中，保持TBDMS-DAA的用量不变，MAA∶TBDMS-DAA摩尔当量比8∶2调节MAA的用量，其它均同实施例1。

实施例4

与实施例1的不同之处在于：步骤（2）中，PEGMA分子量为900，其它均同实施例1。

实施例5

与实施例1的不同之处在于：步骤（2）中，反应温度为60 ℃，其它均同实施例1。

实施例6

与实施例1的不同之处在于：步骤（2）中，反应时间为10 h，其它均同实施例1。

稳定性测试：

使用DLS连续6天跟踪0.5 mg/mL MAA-co-DAA-co-PEGMA 共聚物（实施例1制备）在pH7.4的PBS缓冲液、PBS（pH 7.4）+DMEM混合溶液（体积比，PBS∶DMEM=1∶9）中的平均水动力直径，结果如图5所示，表明：MAA-co-DAA-co-PEGMA 共聚物在测试时间范围内具有良好的稳定性。

药物负载量和缓释行为研究：

（一）药物负载：取90 mg实施例1制备的MAA-co-DAA-co-PEGMA 共聚物固体粉末，用81mL pH 8.5的NaOH溶液超声分散均匀；90 mg硼替佐米（BTZ）溶于9 mL二甲基亚砜，滴加到上述超声溶液中，再次用pH 9.0的NaOH溶液调节pH至8.5，避光吸附24 h，离心分离，水洗三次，即将硼替佐米负载到MAA-co-DAA-co-PEGMA 共聚物上，标记为MAA-co-DAA-co-PEGMA共聚物@BTZ。将5 mg MAA-co-DAA-co-PEGMA 共聚物@BTZ溶解在10 mL pH 7.4 PBS溶液中，同时以MAA-co-DAA-co-PEGMA 共聚物（即不负载药物）作为对照，分别测试共聚物及其负载药物后的Zeta电位，紫外测试硼替佐米负载量，结果分别如表1和表2所示，可知：MAA-co-DAA-co-PEGMA 共聚物本身在pH 7.4的PBS缓冲液中显较高电负性-36.75 mV，随着表面负载上一种带正电荷的药物后，电负性有减弱，证明了MAA-co-DAA-co-PEGMA 共聚物表面BTZ的成功连接。

（二）为模拟人体体液环境下药物的释放行为，在pH 7.4、pH 5.0、pH 7.4含10 mM谷胱甘肽（GSH）、pH 5.0含10 mM谷胱甘肽（GSH）的PBS缓冲溶液下进行体外药物缓释，具体为：将“（一）药物负载”项得到的MAA-co-DAA-co-PEGMA 共聚物@BTZ转移至截留分子量3500的透析袋内，置于150 mL的各PBS缓冲溶液（pH 7.4、pH 5.0、pH 7.4含10 mM GSH和pH 5.0含10 mM GSH）中，并在预先设定的时间点进行取样，随后利用紫外分光光度计测定药物的累计释放量。

MAA-co-DAA-co-PEGMA 共聚物@BTZ的药物缓释图如图6所示，由图6可知：在pH7.4、pH 7.4含10 mM GSH、pH 5.0和pH 5.0含10 mM GSH的PBS缓冲溶液下进行体外药物缓释，其药物累计释放量分别为3.31%、6.11%、23.07%、51.19%，这证明了该结构具有pH和氧化还原双重刺激响应性，可用于肿瘤的治疗。