[发明专利]还原响应型含双二硫键的化学连接物及其制备与用途

说明书

还原响应型含双二硫键的化学连接物及其制备与用途，涉及具有双巯基的化合物与其形成的具有双二硫键的化学连接物，其基于互不相干的双二硫键间的协同效应，构建具有独特氧化还原响应性的动态共价连接键。所述共价连接键具有与传统的单二硫键截然不同的氧化还原响应性；其在低还原剂浓度或细胞外条件下具有超高的稳定性，而在细胞内等强还原性条件下能够发生快速的还原断裂。有望应用于药物释放及生物传感领域，构建氧化还原响应型药物释放系统，如单克隆抗体–药物偶联体等。

技术领域

本发明涉及具有双巯基的化合物与其形成的具有双二硫键的化学连接物，尤其是涉及还原响应型含双二硫键的化学连接物及其制备与用途。

背景技术

现有技术中大部分药物，尤其是在癌症化疗中有效的治疗剂，经常表现出体内急性毒性，在实践应用过程中存在毒副作用较大的问题，这限制了它们的应用。因此新的药物着重于开发更多和更安全的特异性治疗剂，特别是抗肿瘤剂需要对肿瘤细胞具有更大的有效性，但同时减少这些药物的副作用的数量和严重性。此外，现有药物的另一种缺点是它们在体内循环中的稳定性不足，多数药物进入体内后，随着血液循环到达人体的各个器官和组织，其中最终到达目标组织的部分较少，大部分药物在循环中分解，并积聚在人体健康组织中，达不到治疗效果。

有部分研究开发新的药物是前体药物的形式。前体药物，既前药是活性药物化学转化成自身无活性或低活性的衍生物，其利用化学或酶作用在到达作用位点之前或之后在体内转化成母体药物。为降低毒性，这种转化作用通常限于作用部位或靶组织而不是循环系统或非靶组织。

制备前药以改变药物的药物动力学，改善溶解性、稳定性、降低毒性、增加特异性和增加药物的药理效果的持续时间。通过改变药物动力学来增加药物吸收、分布、生物转化和排泄，从而增加药物的生物利用度。在前药设计中，重要的是考虑以下因素：载体连接物的选择；前药必须为可逆的或生物可逆的药物衍生物且无活性或比活性成分的活性低；靶点的特异性与亲和性等。关于前药可参见例如Rautio,J.et al.,Nature ReviewsDrugDiscovery 7.3(2008):255-70和Chari,Ravi V.J.et al.,Angewandte ChemieInternational Edition 53.15(2014):3796-827。

目前，前药中连接物(Linker)使用的连接键主要有酯键、酰胺键、酰腙键、硫醚键和二硫键等共价键。其中，二硫键是被广泛运用的一种共价连接键。二硫键是生命体中重要的化学键，其在还原条件下，会发生断裂；在其他巯基物质的作用下，会发生双分子亲核取代反应产生新的二硫键和巯基分子。二硫键是蛋白质结构中最常见的动态共价键，其不仅可以有效地调控蛋白质的折叠过程，而且可以针对生物体内不同氧化还原环境作出响应。二硫键的响应性主要体现在其和巯基分子间可通过双分子亲核取代反应产生新的二硫键和巯基分子。

由于生物分子上通常含有巯基，如多肽及蛋白质上的半胱氨酸残基，非常利于修饰，可以方便地构建氧化还原响应型的生物功能材料，如药物释放系统和活化型荧光成像探针等。在大部分基于二硫键构建的体系中，二硫键主要作为氧化还原响应型的连接键直接连接载体和载物分子(药物或荧光探针)，参见例如Santra,SantimukμL et al.,Journalof the American Chemical Society 133.41(2011):16680–16688。这些体系在生物环境中的响应性主要取决于二硫键在环境中的断裂动力学。为了提高基于二硫键的氧化还原响应型体系的生物性能，二硫键的稳定性必需经过精细地调控，以避免二硫键在到达目标位点之前(如在血液循环和细胞外环境中)提前发生断裂；同时也要保证其在到达目标位点后(如细胞内)能迅速发生断裂，并释放载物分子。