[发明专利]一种两亲性γ-聚谷氨酸纳米药物载体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子与医用生物材料领域，具体来讲是一种具有环境响应特性和疏水核-亲水壳结构的γ-聚谷氨酸纳米微粒的方法。

背景技术

目前，基于功能基因组分析的药物筛选已获得各种药物活性物质，如蛋白、多肽、DNA等生物大分子药物，但这些潜在的候选药物由于结构复杂，易因环境和载体材料的影响失去药物活性，而利用两亲性嵌段/接枝聚合物以超分子自组装的方式实现药物负载和控缓释的有效途径，特别是采用两亲性嵌段/接枝聚合物获得自组装载药纳米微粒是目前该领域研究的热点。

从体内安全性考虑，天然高分子材料具有良好的水溶性、生物相容性、生物可降解性和非免疫原性等，用于药物载体更具优势。此外，由于天然高分子链上通常含有大量游离的功能基团（如羧基和氨基等），其自身性质（如二级结构、体积、形状、表面积、力学性能等将）对温度、离子、pH、酶、电场等环境因子具有一定响应特性。目前，针对多糖及其改性衍生物的聚合物胶束的研究较多，如壳聚糖、支链淀粉、透明质酸等。由于高分子多糖水溶性较差，往往还需引入亲水基团改善其水溶性，导致改性产物的自组装性能变差、包封药物以及控释药物的能力减弱，而水溶性小分子多糖药物负载量不高，应用于药物载体受到极大限制。

聚氨基酸是目前研究较多的另一种重要的功能高分子材料，包括化学法合成的聚氨基酸材料和天然聚氨基酸。目前，基于化学法合成聚氨基酸材料的功能化改性及用于药物载体的研究较多，如α-聚谷氨酸（谷氨酸单体经α-酰胺键结合）（Liang,etal.Biomaterials,2006,27:2051-2059）、聚天冬氨酸（Yang,etal.Biotechnology Letter,2005,27,977-982）。作为迄今发现的三种天然聚氨基酸之一，γ-聚谷氨酸（γ-polyglutamic acid，简称γ-PGA）是一种由D,L-谷氨酸单体经γ-酰胺键结合形成的多聚氨基酸，较化学合成的聚氨基酸具有更好的组织亲和性、相容性和可生物降解性能，能被机体吸收、代谢和排泄，不易产生积蓄和毒副作用，初步研究结果已显示出在药物传输领域的应用潜力（Shih IL,Van YT.Bioresour Technol,2001,79:207-225；Bajaj I,Singhal R.Bioresour Technol,2011,102:5551-5561）。

微生物发酵法合成的γ-PGA分子量与高分子多糖相近，分子量在10~1000KDa，但具有更好的水溶性，侧链修饰后获得两亲性γ-PGA接枝衍生物，在水介质中可自组装为稳定的亲水壳-疏水核结构，可作为疏水性药物或活性大分子药物的理想载体。值得注意的是γ-PGA二级结构与侧链羧基的电离度有关，未电离的侧链羧基对二级结构的分子内氢键有稳定作用，当羧基电离时会破坏其氢键稳定从而发生结构转变，具体表现为γ-PGA二级结构对pH非常敏感，在酸性条件下呈平行的β-折叠片层，在中性条件下呈无规卷曲，而在碱性条件下是更为收缩的无规卷曲形式（Ashiuchi M,Misono H.Biopolymers[M].Weinheim:Wiley-VCH,2002,7:123），由于人体内各组织的环境pH值各有差别，特别是肿瘤组织的pH值一般低于正常组织，设计针对肿瘤组织或特定器官的pH敏感的给药系统无疑具有重要的意义和临床应用价值。除pH敏感特性外，γ-PGA还可被生物体内特异性的γ-酰胺键水解酶—谷氨酰转肽酶（GGT）外切水解为寡聚氨基酸或谷氨酸单体（Kimura K,Tran PL,Uchida I,etal.Microbiology，2004,150:4115-4123），而人血清中GGT主要来自肝脏，因此，γ-PGA的pH-酶双重敏感特性使得开发针对特定器官（如肝脏）肿瘤组织的刺激-应答式给药系统成为可能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种两亲性γ-PGA纳米药物载体的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明的思路是以γ-PGA为主链，将内源性的疏水基团引入其侧链游离的羧基上，使获得的接枝γ-PGA衍生物同时具有优异的生物相容性、生物降解性和环境响应特性（pH-GGT复合敏感）。将此接枝聚合物溶于水介质中，在超声条件下，通过分子自组装原理，可快速形成γ-PGA纳米胶束，并可作为蛋白、DNA以及疏水性药物的良好载体。

本发明采用的技术方案如下：

一种两亲性γ-PGA纳米药物载体的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)两亲性γ-聚谷氨酸接枝产物的合成：