[发明专利]具有pH响应性的聚乙二醇-抗癌药键合物及其合成方法和用途

说明书

技术领域

本发明属于生物医药技术领域，具体涉及一种基于苯亚胺键连接的具有pH响应性的聚乙二醇-抗癌药键合物及其合成方法，以及该聚乙二醇-抗癌药键合物作为药物载体的应用。

背景技术

癌症严重危害着人类的生命健康。据世界卫生组织统计，2005年全世界有760万人死于癌症，估计2015年将达到900万，2030年达到1150万。癌症己被列为人类面临的“第二号杀手”(仅次于心血管病)(China Cancer，2009，18，88-89)。由于难以早期发现，其治疗一直是医学领域的难点。目前可以进行术前化疗、放疗后能够施行完全切除手术的肿瘤患者不足10％，虽然约90％患者可以接受放疗、包括射频或酒精消融及给予阿霉素、5-氟尿嘧啶等进行系统或动脉输注、栓塞等化学疗法的治疗，这些方法或药物也确实能够对肿瘤组织或细胞有一定的抑制或杀灭效果，然而，由于使用传统制剂化疗治疗肿瘤时，载药体系不能区分正常组织和肿瘤组织、正常细胞和肿瘤细胞，使药物在杀死癌细胞的同时，给人体正常细胞也带来了严重的损伤，这是目前限制用药物剂量、治疗效果和患者生活质量的严重问题(Ann.Surg.，1999，229，790-800)。另一方面，许多正在开发的癌症治疗新药在体外实验中对肿瘤细胞有很好的杀灭/抑制作用，但是大多数药物结构复杂、稳定性差，水中溶解度低(约40％的药物为非水溶性)(Drug Discovery，2003，2，337 and references therein)，需要新的制剂体系与之适应，否则会大大限制了它们的临床效果。这迫切需要新型的智能化的药物载体加以克服，使对肿瘤中晚期治疗的效果能有质的提高。药物载体是指能改变药物进入体内的方式及在体内的分布、控制药物的释放速率并将药物输送到特定器官或组织的体系。近年来，对新型智能化药物载体的研制已经引起高度重视，其中功能化高分子药物载体被认为是最有希望取得突破的智能抗肿瘤药物载体类型之一(Nature Reviews Cancer，2006，6，688-701)。

高分子药物载体可以分为纳米载药体系(nanoparticulate drug-delivery systems)和聚合物-药物键合物(drug-polymer conjugates)(Angew.Chem.Int.Ed.，2006，45，1198-1215)。纳米载药体系中药物分子通过物理作用包覆于胶束、脂质体、树状聚合物等结构。而聚合物-药物键合物中药物分子则通过可变共价键连接在高分子端基或侧链，如蛋白质、聚糖、合成高分子等；这一理念最初源于Ringsdorf在1975年提出的高分子前药的一般模型(J.Polym.Sci.Polym.Symp.1975，51，135-153)，该模型结构由四部分组成：一种天然的或合成的水溶性聚合物载体、一种生物可降解的聚合物-药物间隔基团、一种具有特定药理活性的药物、一种特异性定位导向基团。其中，间隔基团发挥着不可忽视的作用。一方面，间隔基团使低分子药物与聚合物链形成稳定的或暂时的结合，可在血液循环中保持一定的稳定性，而在酶或环境刺激的作用下通过水解、离子交换或酶促反应使药物基团重新断裂下来，即具有一定的稳定性和可水解、酶解性(Prog Polym Sci.，1995，20，211-257)；另一方面，间隔基团可以减少立体空间位阻对酶催化释放药物的限制。随着高分子合成技术的发展以及生命科学领域对肿瘤学的深入研究，化学家们通过适当的分子设计，可在多种聚合物上修饰简短的基团，以使其能与药物经由特定的可断裂化学键键合，构建分子型态各异的结构，从而依靠此化学键的生理响应性，在分子水平上智能地控制药物从聚合物中释放的速度和药物释放部位，提高药效。目前所研究的间隔基团主要包括以下两类：酸敏感的连接基团，如腙、缩醛、酰胺、亚胺等；可被溶酶体酶水解的多肽基团(Angew.Chem.Int.Ed.2004，43，278-282)。而肿瘤部位的酸性环境与正常组织存在着的明显差异(正常组织的pH值一般为7.4，肿瘤间质pH在5.7-7.8，均值为7.06(Cancer Res，1994，54，5670-5674))，以及细胞内溶酶体与内涵体更低的pH值(4.0-6.0)(J Cell Sci，1992，103，211-232)同溶酶体酶的存在，为pH响应的可变化学键的断裂提供了促发机制，并且关于这一机制的应用与拓展研究逐渐成为科学热点。此类pH响应机制可使载药胶束在肿瘤部位及特定细胞器的富集，促进细胞内吞、靶向释放药物，大大增加药物作用部位如细胞质和细胞核中的浓度，饱和癌细胞的多种抗药机制细胞，克服肿瘤的耐药性，减少化疗的毒副作用。如Bae(Angew.Chem.Int.Ed.，2003，42，4640-4643)等用能快速水解的腙键把疏水的阿霉素(adriamycin，ADR or doxorubicin，DOX)连接到亲水的聚乙二醇-聚天门冬氨酸的嵌段共聚物上，形成键合物，使得聚天门冬氨酸链段变成疏水链段。双亲的嵌段共聚物在中性条件下形成胶束。但在pH 5.0左右的酸性溶液中，腙键断裂，聚合物变为亲水而导致胶束解体，释放出药物。目前已有许多聚合物-抗癌药键合物用于临床实验，如PK1(doxorubicin-(HPMA copolymer))，Prothecan(camptothecin-PEG conjugate)，CT-2103(taxol-polyglutamate conjugate)等(Angew.Chem.Int.Ed.，2006，45，1198-1215)。但现有的聚合物-抗癌药键合物的pH敏感度仍需提高，因此如何设计合适的聚合物-抗癌药键合物间可断裂化学键以响应微小的环境差异，是目前科学家们亟待解决的问题。