專利名稱：一種可與巰基發(fā)生加成反應(yīng)且成鍵水解穩(wěn)定的高分子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可與巰基發(fā)生加成反應(yīng)且成鍵水解穩(wěn)定的高分子。
背景技術(shù)：
蛋白質(zhì)和多肽類藥物由于其作用專一、高效等特點(diǎn)成為近年來人們研究的熱點(diǎn)， 但該類藥物存在著穩(wěn)定性差、血漿半衰期短和具有免疫原性等問題，從而限制了其應(yīng)用發(fā) 展。自上世紀(jì)70年代開始，人們開始利用高分子(尤其是聚乙二醇，PEG)來對蛋白質(zhì)和多 肽分子進(jìn)行修飾，使上述問題得到解決或緩解。如今這種大分子修飾技術(shù)已不僅在蛋白質(zhì) 類藥物的開發(fā)中被普遍應(yīng)用，還被擴(kuò)展到新型藥物載體和控釋制劑等各個領(lǐng)域。為了將高 分子(如PEG)結(jié)合到蛋白質(zhì)(或多肽)上，需要對高分子進(jìn)行適當(dāng)?shù)男揎?，使之帶有可與 蛋白質(zhì)上特定基團(tuán)(如氨基、巰基等)反應(yīng)的活性基團(tuán)。考慮到修飾反應(yīng)過程中最好不要 對蛋白質(zhì)本身造成破壞、且反應(yīng)最好不要有副產(chǎn)物或副反應(yīng)，所以要求引入的活性基團(tuán)與 蛋白質(zhì)上的基團(tuán)發(fā)生的反應(yīng)能在溫和條件下發(fā)生。尋找適合上述條件的活性基團(tuán)及引入方 法也成為了大分子修飾技術(shù)研究的一個方向。另一方面，上述溫和條件下即可發(fā)生的反應(yīng)體系還是原位交聯(lián)水凝膠研究的一個 重要方面。高分子水凝膠由于其優(yōu)越的生物相容性及與細(xì)胞外基質(zhì)相似的三維結(jié)構(gòu)而成 被廣泛應(yīng)用于組織工程和藥物控釋等領(lǐng)域。尤其在近年來可注射水凝膠(即原位交聯(lián)水 凝膠)的出現(xiàn)，其具有的眾多優(yōu)點(diǎn)如其可以以微創(chuàng)的方法植入從而降低病人痛苦和醫(yī)療成 本，能與組織非常緊密地粘附，藥物、蛋白質(zhì)甚至細(xì)胞都可以通過與凝膠組分簡單混合進(jìn)行 包裹等，更使之成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。原位交聯(lián)水凝膠通常有物理凝膠和化學(xué)凝膠兩大類。 物理凝膠的交聯(lián)點(diǎn)通常以非共價鍵方式連接，包括離子鍵、氫鍵、范德華力以及疏水相互作 用等?；瘜W(xué)凝膠的交聯(lián)方式是共價鍵，所以具有相對于物理凝膠更好的穩(wěn)定性。目前原位 化學(xué)凝膠的制備方法通常有自由基聚合、加成、縮合等方法。由單體聚合形成凝膠的方法可 能會使得單體和引發(fā)劑帶來一定的毒性，所以利用高分子的基團(tuán)相互反應(yīng)實(shí)現(xiàn)交聯(lián)的方法 應(yīng)用更為廣泛。原位凝膠的應(yīng)用范圍也要求體系中使用的基團(tuán)反應(yīng)在溫和條件下(或生理 條件)即可發(fā)生。目前，上述溫和條件下即可發(fā)生的反應(yīng)體系類型仍然較少，通常包括基于巰基的 邁克爾加成反應(yīng)、基于氨基的琥珀硫亞氨酯_氨基偶連反應(yīng)、醛基_氨基反應(yīng)和非金屬催 化的疊氮-炔基點(diǎn)擊(click)反應(yīng)等，其中尤以基于巰基的邁克爾加成反應(yīng)最為廣泛。通 常用于與巰基反應(yīng)且無副產(chǎn)物生成的基團(tuán)是馬來酰亞胺類和丙烯酸酯類，這類基團(tuán)通常存 在著易水解的問題。而水解穩(wěn)定性對于大分子修飾后藥物的易于純化和長期存儲穩(wěn)定性 (尤其是注射藥物)等都非常重要，而用于如玻璃體等組織替代的水凝膠的長效性要求也 需要成鍵是水解穩(wěn)定的。而目前有報道的可以與巰基在溫和條件下反應(yīng)且無副產(chǎn)物生成的 基團(tuán)僅有乙烯砜基，如PEG引入乙烯砜基可進(jìn)行蛋白質(zhì)修飾(Morpurgo，Μ.，Bioconjugate Chemistry，1996，7 363)，多臂PEG引入乙烯砜基可以作為原位水凝膠的大分子前體 (Lutolf，M. P.，Advanced Materials, 2003,15 :888)。但乙烯砜基的引入過程繁瑣，且生產(chǎn)合成過程容易引入毒性小分子，因而目前應(yīng)用范圍仍然非常局限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可與巰基發(fā)生加成反應(yīng)且成鍵水解穩(wěn)定的高分子及其 制備方法。本發(fā)明所提供的可與巰基發(fā)生加成反應(yīng)且水解穩(wěn)定的高分子，其鏈側(cè)和/或鏈端 具有至少一個式(I)所示的官能團(tuán)
CH2 O
Il ..
孝-C—C-
X式(I)其中，X為任意基團(tuán)或高分子鏈，優(yōu)選為-0-R ；-NH-R，其中R為烷基；所述高分子 的主鏈為親水性高分子。本發(fā)明中所述親水性高分子包括天然的親水高分子和合成的親水高分子，其親水 性來自高分子結(jié)構(gòu)中的羧基、酰胺基、胺基、醚基等親水性基團(tuán)。所述天然的親水高分子包 括多糖類(如淀粉、纖維素、海藻酸、透明質(zhì)酸，殼聚糖等)和多肽類(如膠原、聚L-賴氨酸、 聚L-谷胺酸等)。所述合成的親水高分子包括丙烯酸及其衍生物類等(聚丙烯酸，聚甲基 丙烯酸，聚丙烯酰胺，聚N-聚代丙烯酰胺等)。 本發(fā)明中所述親水性高分子優(yōu)選合成的親水高分子，具體可選自下述高分子中的 任意一種聚乙二醇(PEG)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚 甲基丙烯酸羥乙酯(PHEMA)、聚乙二醇共聚物、聚乙烯醇共聚物、聚乙烯吡咯烷酮共聚物、聚 丙烯酰胺共聚物和聚甲基丙烯酸羥乙酯共聚物；進(jìn)一步優(yōu)選為聚乙二醇及其共聚物。
所述親水高分子的數(shù)均分子量均為500Da-107Da，優(yōu)選為103Da-105Da。
本發(fā)明所述高分子可進(jìn)一步表示為式(IV)或式(V)所示的化合物
式(IV)和式(V)中，η為大于1的整數(shù)；R” R2為任意基團(tuán)或高分子鏈；R2優(yōu)選
為-C2H5。 本發(fā)明所提供的可與巰基發(fā)生加成反應(yīng)且成鍵水解穩(wěn)定的高分子中，由于式(I) 中羰基的吸電共軛作用，使得雙鍵電子云密度降低，因而容易被巰基親核加成，加成反應(yīng)類型可以是但不局限于麥克爾加成反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)證明，本發(fā)明式(I)所示的高分子(具體如式(II)所示的高分子)與四臂端 巰基PEG可在溫和條件下(或生理?xiàng)l件)形成原位交聯(lián)水凝膠。本發(fā)明所提供的高分子的優(yōu)點(diǎn)在于其在生理環(huán)境下(37°C，pH = 7.4，水溶液) 即可與蛋白質(zhì)(或多肽)或者其他材料上的巰基發(fā)生反應(yīng)，且不需要添加任何其他小分子 組分，從而避免了這些小分子組分可能帶來的生物毒性，也不會對需要被修飾的蛋白質(zhì)造 成影響；而發(fā)生加成反應(yīng)后形成的化學(xué)鍵與主鏈之間沒有酯鍵、酰胺鍵、胺酯鍵等易水解的 化學(xué)鍵，因而是水解穩(wěn)定的。


圖1為實(shí)施例1中所制備的高分子的核磁共振氫譜譜圖。圖2為實(shí)施例2中所制備的高分子的核磁共振氫譜譜圖。
具體實(shí)施例方式為了更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。但是本 發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于實(shí)施例所表述的范圍。下述實(shí)施例中所述實(shí)驗(yàn)方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法；所述試劑和材料，如 無特殊說明，均可從商業(yè)途徑獲得。實(shí)施例1、制備可與巰基發(fā)生加成反應(yīng)且成鍵水解穩(wěn)定的線性PEG以羥端基PEG (數(shù)均分子量約為2000，Alfa-Aesar提供，貨號B22181)為原料，制 備式(II)所示化合物，其中η為大于30小于60的整數(shù)。 式(II)具體制備方法如下將羥端基PEG 20. Og溶于500mL干燥的二氯甲烷中，加入三乙胺8. 3mL、對甲苯磺 酰氯11. 4g，室溫下反應(yīng)24小時，將所得產(chǎn)物與硫代乙酸鉀4. 5g在85°C下回流4小時，然 后將所得產(chǎn)物與2M氨的甲醇溶液，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌4小時，即得到端巰基PEG。將9. Og羥甲基丙烯酸乙酯(TCI提供，貨號H0916)溶于75mL無水乙醚中，冰浴下 滴入2. 3mL三溴化磷，冰浴下反應(yīng)3小時后于室溫繼續(xù)反應(yīng)24小時，得到溴甲基丙烯酸乙將20. Og端巰基PEG溶于300mL 二氯甲烷中，加入3mL三乙胺，并在冰浴下滴入 SmL溴甲基丙烯酸乙酯，室溫下反應(yīng)24小時，即得到最終產(chǎn)品(式II所示的化合物)。所得化合物的結(jié)構(gòu)可以從圖1的核磁氫譜得到確認(rèn)。實(shí)施例2、制備可與巰基發(fā)生加成反應(yīng)且成鍵水解穩(wěn)定的線性PEG以羥端基PEG (數(shù)均分子量約為2000，Alfa-Aesar提供，貨號B22181)為原料，制 備式(III)所示化合物，其中η為大于30小于60的整數(shù)。
式(III)溴甲基丙烯酸乙酯可通過實(shí)施例1中的方法得到。將20. Og端羥基PEG溶于300mL 二氯甲烷中，加入2. 4g氫化鈉，攪拌1小時。在 冰浴下滴入8mL溴甲基丙烯酸乙酯，室溫下反應(yīng)24小時，即得到產(chǎn)物(式III所示的化合 物)。所得化合物的結(jié)構(gòu)可以從圖2的核磁氫譜得到確認(rèn)。實(shí)施例3、水解穩(wěn)定的原位交聯(lián)水凝膠將實(shí)施例1所制備的式II化合物與四臂端巰基PEG(數(shù)均分子量約為10000， JenChem提供，貨號4ARM-SH-10K)分別溶于pH = 7. 4濃度為0. lmol/L的磷酸鹽緩沖液，兩 者溶液的質(zhì)量濃度均為0.1g/mL，將兩者的溶液以體積比為2 3混合，混合均勻后在7小 時內(nèi)成膠?；?qū)?shí)施例1所制備的式II化合物與與四臂端巰基PEG分別溶于pH = 8. 0濃度 為0. lmol/L的磷酸鹽緩沖液，兩者溶液的質(zhì)量濃度均為0. lg/mL，將兩者的溶液以體積比 為2 3混合，混合均勻后在1小時內(nèi)成膠。
權(quán)利要求
一種親水性高分子，其特征在于所述親水性高分子的鏈側(cè)和/或鏈端具有至少一個式(I)所示的官能團(tuán)式(I)其中，X為任意基團(tuán)或高分子鏈。FSA00000188054600011.tif
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的親水性高分子，其特征在于式(I)中的X為-O-R或-NH-R， 其中R代表烷基。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的親水性高分子，其特征在于所述親水性高分子的主鏈 選自下述任意一種聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸羥乙 酯、聚乙二醇共聚物、聚乙烯醇共聚物、聚乙烯吡咯烷酮共聚物、聚丙烯酰胺共聚物和聚甲 基丙烯酸羥乙酯共聚物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的親水性高分子，其特征在于所述親水性高分子的主鏈為聚 乙二醇或聚乙二醇共聚物。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的親水性高分子，其特征在于所述親水性高分子的主鏈 的數(shù)均分子量為500Da_107Da，優(yōu)選為103Da_105Da。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一所述的親水性高分子，其特征在于所述親水性高分子為 式(IV)所式的化合物 其中，η為大于1的整數(shù)；R” R2為任意基團(tuán)或高分子鏈；R2優(yōu)選為-C2H5。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的親水性高分子，其特征在于所述親水性高分子為式(II)所 式的化合物 其中，η為大于1的整數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一所述的親水性高分子，其特征在于所述親水性高分子為 式(V)所示的化合物 其中，η為大于1的整數(shù)成、R2為任意基團(tuán)或高分子鏈；R2優(yōu)選為-C2H5。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的親水性高分子，其特征在于所述親水性高分子為式(III) 所示的化合物 其中，η為大于1的整數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可與巰基發(fā)生加成反應(yīng)且水解穩(wěn)定的高分子。該高分子是在親水性高分子的鏈側(cè)和/或鏈端引入至少一個式(I)所示的官能團(tuán)，其中，X為任意基團(tuán)或高分子鏈。本發(fā)明所提供的高分子優(yōu)點(diǎn)在于其在生理環(huán)境下即可與蛋白質(zhì)(或多肽)發(fā)生反應(yīng)，且不需要添加其他小分子組分，從而避免了可能帶來的生物毒性，也不會對需要被修飾的蛋白質(zhì)造成影響；而發(fā)生加成反應(yīng)后形成的化學(xué)鍵與主鏈之間沒有酯鍵、酰胺鍵、胺酯鍵等易水解的化學(xué)鍵，因而是水解穩(wěn)定的。式(I)
文檔編號C08J3/24GK101885841SQ201010224679
公開日2010年11月17日 申請日期2010年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月2日
發(fā)明者童新明, 賴菁菁, 郭寶華, 黃延賓 申請人:清華大學(xué)