本發(fā)明涉及生物醫(yī)藥，具體涉及一種基于含單硼酸基團(tuán)分子制備水凝膠的方法以及應(yīng)用于制備藥物緩釋凝膠。

背景技術(shù)：

1、大多數(shù)的普通藥物制劑釋放藥物的速率大于透過生物膜被吸收進(jìn)入體液循環(huán)的速度，具有起效快的優(yōu)點(diǎn)，但是維持藥效的時間短。為了維持長期藥效，往往需要高頻次的給藥(3～4次/天)，這容易導(dǎo)致血藥濃度出現(xiàn)“峰谷”現(xiàn)象，存在濃度波動，即濃度過低時，不能發(fā)揮療效；濃度過高時，易產(chǎn)生不良反應(yīng)。

2、為了解決上述問題，藥物緩控釋技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。其目的是在患者攝入藥物后能持續(xù)釋放更長的時間，這需要使用可以在人體內(nèi)逐漸分解、生物安全性高且不會引發(fā)排斥反應(yīng)的材料作為藥物的載體。藥物經(jīng)過合適的載體負(fù)載后，不僅能夠達(dá)到緩釋的目的，還能夠改變藥物的給藥方式，以此減少給藥次數(shù)，降低藥物不良反應(yīng)，提高藥物的生物利用度。

3、近年來，藥物緩釋體系在理論和技術(shù)上都取得了快速的發(fā)展。目前，較為常見的藥物緩釋體系主要包括納米顆粒、微球以及水凝膠。其中，水凝膠由于其獨(dú)特的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其骨架上的親水基團(tuán)和網(wǎng)狀鏈的高度交聯(lián)，使得其可作為優(yōu)異的長效緩釋材料。水凝膠可通過控制網(wǎng)絡(luò)孔徑和交聯(lián)密度來調(diào)控藥物的釋放速率，其具有生物相容性好、可生物響應(yīng)性降解等優(yōu)點(diǎn)。然而，已報道的水凝膠材料通常需要復(fù)雜的化學(xué)合成過程、多種無功能的添加劑、本身無治療活性或功能且無法實(shí)現(xiàn)所載不同藥物之間的差異性釋放，這限制了它們的臨床轉(zhuǎn)化。

4、聚乙烯醇(pva)是一種水溶性高分子聚合物，由于高分子材料中的羥基具有強(qiáng)吸水性而使水分子聚集在其周圍形成凝膠。以往報道提供了含雙硼酸或者多硼酸基團(tuán)的小分子或聚合物與聚乙烯醇共價交聯(lián)制備凝膠的方法(acs?nano,2018,12(3):2466-2473；acsapplied?materials&interfaces,2020,12(45):50248-50259；cn114957714a)。而交聯(lián)劑分子中含1個硼酸基團(tuán)且能與聚乙烯醇成凝膠的材料未見報道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種新的水凝膠制備方法，通過對小分子藥物進(jìn)行單個硼酸基團(tuán)修飾，與聚乙烯醇成凝膠制備凝膠藥物，在高含量的活性氧(ros)響應(yīng)之后釋放藥物；另一方面，該水凝膠能夠作為載體，包載小分子或者大分子藥物，實(shí)現(xiàn)兩種藥物的差異性緩釋。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供了一種基于含單硼酸基團(tuán)分子制備水凝膠的方法，包括以下步驟：

4、(1)將含有單個硼酸基團(tuán)和芳香疏水基團(tuán)的化合物溶于溶劑中，制得a液；

5、(2)將聚乙烯醇溶于水相溶液中，制得b液；

6、(3)將a液和b液混合，反應(yīng)形成水凝膠。

7、上述水凝膠成膠過程中，所述化合物分子結(jié)構(gòu)上單個硼酸基團(tuán)結(jié)合芳香疏水基團(tuán)共同作用實(shí)現(xiàn)聚乙烯醇水溶液凝膠化，具體的，硼酸基團(tuán)與聚乙烯醇的鄰二羥基配位發(fā)生鍵合，而芳香疏水基團(tuán)通過疏水作用以及分子間的π-π堆疊和氫鍵作用發(fā)生聚集，導(dǎo)致聚合物發(fā)生交聯(lián)，從而形成凝膠。

8、所述芳香疏水基團(tuán)為一類含有苯環(huán)或者雜環(huán)結(jié)構(gòu)的疏水基團(tuán)。所述雜環(huán)結(jié)構(gòu)可以為但不限于苯環(huán)、蒽環(huán)、吡啶環(huán)、嘧啶環(huán)、呋喃環(huán)、噻吩環(huán)、吡咯環(huán)、苯并吡啶、苯并嘧啶環(huán)、苯并吡咯、苯并呋喃、苯并噻吩。

9、硼酸基團(tuán)與聚乙烯醇配位交聯(lián)形成可逆的共價硼酸酯鍵為活性氧(ros)響應(yīng)鍵，當(dāng)所述水凝膠處于高濃度活性氧條件下，硼酸酯鍵斷裂釋放活性化合物。因此，所述化合物可以為帶硼酸基團(tuán)結(jié)構(gòu)修飾過的前藥或自身攜帶硼酸基團(tuán)結(jié)構(gòu)的藥物，所述前藥或藥物本身無生物活性或活性極低，在活性氧響應(yīng)鍵斷裂后會釋放出具有生物活性的有效成分，可用于實(shí)現(xiàn)控釋藥物的制備。

10、作為優(yōu)選，所述化合物為修飾有苯硼酸基團(tuán)的雙嘧達(dá)莫前藥。具體的，采用芐溴基與三級胺的胺化反應(yīng)將4-(溴甲基)苯硼酸的苯硼酸基團(tuán)結(jié)構(gòu)連接到雙嘧達(dá)莫的叔胺基上。該前藥成分在凝膠的形成以及凝膠ros響應(yīng)起到?jīng)Q定性作用。而且本身活性較低，能夠經(jīng)過體內(nèi)代謝后變?yōu)橛谢钚缘脑帲山档退幬锏南到y(tǒng)毒副作用。

11、進(jìn)一步的，所述雙嘧達(dá)莫前藥結(jié)構(gòu)式如式(ⅰ)所示，

12、

13、本發(fā)明研究表明，上述小分子前藥會在高濃度的活性氧介質(zhì)下，緩慢激活并釋放雙嘧達(dá)莫，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞由m2型極化為m1型。

14、作為優(yōu)選，所述化合物為硼替佐米或艾沙佐米。

15、具體的，硼替佐米分子式：c19h25bn4o4，分子量:384.23，cas號：179324-69-7，結(jié)構(gòu)式如式(ⅱ)所示：

16、

17、艾沙佐米分子式：c14h19bcl2n2o4，分子量：361.03，cas號：1072833-77-2，結(jié)構(gòu)式如式(ⅲ)所示：

18、

19、聚乙烯醇作為凝膠關(guān)鍵組分，具有生物安全性高的優(yōu)點(diǎn)。所述聚乙烯醇的分子式為[-ch2choh-]n，結(jié)構(gòu)式如式(iv)所示：

20、

21、本發(fā)明采用分子量為10000-200000的聚乙烯醇。作為優(yōu)選，所述聚乙烯醇的分子量為14600-18600。該分子量范圍內(nèi)的聚乙烯醇具有合適的溶解度和成膠性。

22、步驟(3)中，利用溶液混合法如雙液同時注入法或雙液先后注入法將聚乙烯醇與所述化合物在液相溶液中自組裝形成水凝膠。

23、優(yōu)選的，混合體系中所述化合物與聚乙烯醇的質(zhì)量比為1：1-5。本發(fā)明通過簡單的物理混合法，并調(diào)節(jié)a液與b液質(zhì)量濃度，能夠得到具有不同硬度的凝膠材料。凝膠的成膠效率與速度隨著聚合物用量的增大而提高，但是聚合物用量過多，造成聚合物的浪費(fèi)。在此質(zhì)量比范圍內(nèi)，能保證較快的凝膠形成和聚合物利用率。更為優(yōu)選，混合體系中所述化合物與聚乙烯醇的質(zhì)量比為1：1-2。

24、本發(fā)明提供了由上述方法制備得到的水凝膠。

25、本發(fā)明還提供了所述的水凝膠在制備藥物緩釋劑中的應(yīng)用，所述水凝膠作為藥物載體，和/或制備水凝膠的化合物為帶硼酸基團(tuán)結(jié)構(gòu)修飾過的前藥或自身攜帶硼酸基團(tuán)結(jié)構(gòu)的藥物。

26、本發(fā)明提供的水凝膠可以作為藥物遞送載體進(jìn)一步包載小分子或者大分子藥物，實(shí)現(xiàn)藥物的局部緩釋與遞送。

27、具體的，凝膠藥物的制備方法包括：將所述化合物、聚乙烯醇和小分子或者大分子藥物分別溶解于良溶劑中，然后利用物理混合法混合，瞬時即可形成包載藥物的水凝膠。

28、本發(fā)明可以直接將帶硼酸基團(tuán)結(jié)構(gòu)修飾過的前藥或自身攜帶硼酸基團(tuán)結(jié)構(gòu)的藥物作為交聯(lián)劑用于水凝膠的制備，形成藥物緩釋劑。也可以此水凝膠作為載體負(fù)載第二種藥物，由于水凝膠中前藥需在活性氧響應(yīng)之后釋放活性成分，因此，該方案可實(shí)現(xiàn)兩種藥物的差異性緩釋。

29、本發(fā)明還提供了所述的水凝膠在制備腫瘤免疫治療藥物中的應(yīng)用，所述化合物為修飾有苯硼酸基團(tuán)的雙嘧達(dá)莫前藥，所述水凝膠促進(jìn)腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞由m2型極化為m1型。

30、腫瘤免疫治療是機(jī)體利用或者激活免疫殺傷腫瘤的一種治療方式，然而由于免疫抑制性腫瘤微環(huán)境(tme)的存在，腫瘤免疫治療應(yīng)答率仍然處于低位水平。腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(tams)是腫瘤微環(huán)境中占比最多的免疫細(xì)胞，通常由于腫瘤細(xì)胞代謝的改變以及其對腫瘤微環(huán)境的調(diào)控，易分化為免疫抑制的m2表型，并通過分泌多種活性物質(zhì)損傷腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞的增殖和分化功能。在tams調(diào)控的策略中，巨噬細(xì)胞極化策略能夠?qū)ams重編程為促炎性的m1表型，進(jìn)而有效逆轉(zhuǎn)免疫抑制性tme，提高免疫治療療效。

31、本發(fā)明研究發(fā)現(xiàn)，雙嘧達(dá)莫具有促巨噬細(xì)胞極化活性，可以將腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞由m2型極化為m1型。利用苯硼酸基團(tuán)結(jié)構(gòu)修飾后的雙嘧達(dá)莫前藥活性低，只有在腫瘤細(xì)胞中高表達(dá)活性氧介質(zhì)作用下，釋放并激活雙嘧達(dá)莫原藥，促進(jìn)巨噬細(xì)胞極化，進(jìn)而逆轉(zhuǎn)腫瘤免疫抑制性微環(huán)境，發(fā)揮抗腫瘤免疫治療效果。

32、所述腫瘤為實(shí)體瘤。進(jìn)一步的，所述腫瘤可以為但不限于乳腺癌。與正常組織相比，乳腺癌中存在大量的m2型巨噬細(xì)胞和活性氧成份，使得腫瘤組織形成免疫抑制性微環(huán)境，從而促進(jìn)腫瘤生長與轉(zhuǎn)移。

33、所述藥物可采用經(jīng)瘤旁注射方式給藥。在凝膠藥物注入腫瘤瘤旁后，腫瘤組織微環(huán)境中高水平含量的ros能夠觸發(fā)凝膠中巨噬細(xì)胞極化前藥緩慢降解為巨噬細(xì)胞極化原藥，并持續(xù)遞送至腫瘤組織中，大為改善藥物在腫瘤中的蓄積與滯留時間，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)腫瘤組織中持續(xù)的巨噬細(xì)胞極化作用。另外，局部注射給藥可以減少藥物進(jìn)入正常組織的機(jī)會，顯著提高藥物的腫瘤選擇性，實(shí)現(xiàn)腫瘤的精準(zhǔn)治療。

34、本發(fā)明具備的有益效果：

35、(1)本發(fā)明提供了以含有單個硼酸基團(tuán)和芳香疏水基團(tuán)的化合物作為聚乙烯醇水溶液凝膠化的交聯(lián)劑材料，兩者物理混合后瞬時成凝膠。本發(fā)明可以直接將帶硼酸基團(tuán)結(jié)構(gòu)修飾過的前藥或自身攜帶硼酸基團(tuán)結(jié)構(gòu)的藥物作為交聯(lián)劑用于水凝膠的制備，形成藥物緩釋劑；也可以此水凝膠作為載體負(fù)載第二種藥物，由于水凝膠中前藥需在活性氧響應(yīng)之后釋放活性成分，可實(shí)現(xiàn)兩種藥物的差異性緩釋。

36、(2)本發(fā)明利用苯硼酸基團(tuán)結(jié)構(gòu)修飾后的雙嘧達(dá)莫前藥作為聚乙烯醇水溶液凝膠化的交聯(lián)劑材料制備凝膠藥物，凝膠成分賦予藥物在腫瘤中緩慢長效遞送與蓄積的能力，當(dāng)藥物到達(dá)腫瘤組織后，由于腫瘤細(xì)胞高表達(dá)活性氧成分，能夠促發(fā)雙嘧達(dá)莫前藥降解釋放出雙嘧達(dá)莫原藥，促進(jìn)腫瘤組織中的腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞由m2型極化為m1型，進(jìn)而逆轉(zhuǎn)腫瘤免疫抑制性微環(huán)境，發(fā)揮抗腫瘤免疫治療效果，實(shí)現(xiàn)腫瘤精準(zhǔn)治療。由于極化藥物僅在腫瘤組織中發(fā)揮作用，降低了凝膠藥物的系統(tǒng)毒副作用。