新型共聚物聚乙二醇_聚谷氨酸的合成及表征[1]

19 新型共聚物聚乙二醇-聚谷氨酸的合成及表征 李军，邱丰，罗淑芳，余家会 （华东师范大学化学系，上海 200031） 摘 要：利用 MPEG 合成树状分子双端氨基聚乙二醇单甲醚，并以此为引发剂，引发 L-谷氨酸-苄酯-NCA 开环聚合，生成新型共聚物聚乙二醇-聚谷氨酸（PBGM）。利用 IR、1H-NMR 等方法对聚合物结构进行表 征，并且进行了控制释放研究。 关键词：嵌端共聚物；树状分子；开环聚合 两亲性高分子具有很多优异性能，已经成为各 国竞相研究的热点，在选择型溶剂中自组装形成核 -壳结构纳米粒，可提供一种细胞水平的药物输送系 统。聚谷氨酸具有低毒、容易被吸收、代谢等优点， 将其作为药物载体的研究已经深入临床阶段。聚谷 氨酸虽然有很多优点，但是由于其降解周期及速度 难以控制，在应用方面受到一定限制。通常的方法 是在聚谷氨酸链段中引入亲水性聚醚类化合物，改 性聚合物，研究其自组装及在药物控制释放等方面 的应用。本文选用聚乙二醇单甲醚MPEG合成树状 分子双端氨基聚乙二醇单甲醚，作为大分子引发 剂，引发L-谷氨酸-苄酯-NCA开环聚合，制备出新 型共聚物聚乙二醇-聚谷氨酸-苄酯，并对其结构进 行了表征及药物控制释放研究。 1 实验部分 1.1 主要试剂 聚乙二醇单甲醚( MPEG , M n=2000 )，L-谷氨 酸，三聚光气，钯碳，二氯亚砜，叠氮化钠，所有 试剂都需要严格的除水处理。 1.2 大分子引发剂双氨基聚乙二醇单甲醚 （MPEG-PAMAM G 1.0 ）的合成 参考文献[1]合成1MPEG-NH2，把1溶解于甲醇 中，滴加200倍摩尔丙烯酸甲酯，37℃下搅拌48 h。 浓缩反应液，用大量冷的乙醚沉淀，抽真空干燥得 到白色固体2MPEG-PAMAM G 0.5。 IR ：1727 cm-1 （C O）。将2溶于甲醇中，滴加400倍摩尔乙二胺， 37℃搅拌48h。浓缩溶液，大量乙醚沉淀，抽真空 干燥得产物3（MPEG-PAMAM G 1.0）。IR ：1659.98 cm -1为酰胺段的υ C＝O吸收峰（酰胺I带），1552.37 cm-1 处为酰胺Ⅱ带的吸收峰，1727 cm-1（C=O）吸 收峰消失。 1H-NMR（CDCl3）：δ MPEG(-CH2CH2O-)=3.669； δ (CH3O-) =3.379；δ PAMAM(-CH2CONH-)=2.40；δ PAMAM(-CONHCH2-)=3.291； δ PAMAM-(-CH2CH2NH2)=2.6～3.0。 1.3 接枝共聚物（PBGM）的制备 参考文献[2，3]的方法制备4L-谷氨酸-苄酯 -NCA。按一定投料比，取新制4和 3，溶于二氯甲 烷，室温、氮气保护下搅拌72 h，浓缩反应液，加 入过量的无水乙醚，离心分离得到沉淀，无水乙醚 洗涤、干燥得到产物。用二氯甲烷／乙醚重结晶得 到白色固体产物。 1.4 聚乙二醇-聚谷氨酸（MPEG-P(Glu)）的合成 取新制备的 PBGM 1 g，50℃下溶于10 mL二氯 乙酸中，再加入5 mL体积分数为33％HBr醋酸溶液， 50℃下反应4 h，然后室温静置过夜。将浓缩的反应 液缓慢倒入强烈搅拌的大量乙醚中，离心分离得到产 物，真空干燥24 h，得到MPEG-P(Glu)。 1.5 载药纳米粒子的制备 把MPEG-P(Glu)和顺铂（CDDP）溶解在双蒸 馏水中，37℃下反应72 h。（CDDP / MPEG-P(Glu) 质量比1：1）。反应液用截留分子量2000的透析袋 透析24 h ，然后使用冷冻干燥机进行冻干。干燥好 的样品配制一定浓度的水溶液，动态光散射（DLS） 测试。 1.6 载药量的测定 配制一系列浓度的顺铂水溶液，分别和等体积 的邻苯二胺的DMF溶液混合，装入具塞试管，100℃ 下加热10 min，冷至室温，紫外检测。以不同浓度 2008 年 第 3 期 2008 年 3 月 化学 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 与装备 Chemical Engineering & Equipment 20 李 军：新型共聚物聚乙二醇-聚谷氨酸的合成及表征 顺铂溶液705 nm处的吸光度值为纵坐标，顺铂浓度 为横坐标，做出工作曲线。一定浓度的载药纳米粒 水溶液和等体积的邻苯二胺溶液混合，装入具塞试 管，100℃下加热10 min，待冷却后紫外检测。由705 nm处测定药物的吸光度，从工作曲线得到顺铂的含 量，计算得到载药纳米粒的载药量。（1.2 mg / mL 邻苯二胺（OPDA）的DMF溶液）。 1.7 药物控制释放速率 首先配制一定浓度和体积的络合物水溶液，密 封在透析袋中，37℃下放入500 mL 的pH 7.4的缓冲 溶液中，以一定时间间隔取样1 mL，同时向释放体 系补充1 mL新鲜缓冲液，以维持释放溶液体积不 变；每次取得1 mLr溶液和等体积的OPDA溶液混 合，沸水中煮沸10 min，然后紫外检测得到705 nm 处的吸光度值，根据工作曲线可以计算顺铂的含 量。络合物胶束在蒸馏水中特别稳定，即使在特别 低的浓度下也没有降解和沉淀。其粒径在30 nm可 以保持50 h ，50 h 释放载药量的35％。 2 结果与讨论 2.1 PBGM的结构表征 图 1 是共聚物 PBGM 的 1H-NMR 谱图。δ （-CHNH-）= 4.0，δ(-CONH-)=8.3，δ(PH-)=7.27， δ(-CH2CH2CO-)=1.3，δ MPEG(-CH2CH2O-)=3.66， δ (CH3O-) =3.39，δ（Ph-CH2-）=5.05 ，δ （-CH2CH2CO-）=2.2～2.6。苯环上质子与聚乙二 醇单甲醚链段中亚甲基质子的化学位移相差大，可 根据它们的积分面积计算共聚物的分子量。 2.2 MPEG-P(Glu)的结构表征 共聚物MPEG-P(Glu)的红外谱图显示，在 1117 cm-1处是聚乙二醇单甲醚链段上C-O-C的吸收峰， 1731 cm-1 处的吸收峰是聚谷氨酸链段上C=O的吸收 峰，3300 cm-1是OH的吸收峰，苯环的C=C骨架在1600 cm-1和1500 cm-1的吸收峰已消失，697 cm-1和749 cm-1 单取代苯吸收峰也消失。这些说明HBr醋酸溶液没有 把聚乙二醇-聚谷氨酸的分子链降解，苄酯基团已经 脱去。 综上所述，通过合成一代的树形高分子 MPEG-PAMAM，在常温下引发NCA开环聚合得到新 型结构的聚乙二醇-聚谷氨酸嵌段共聚物；与疏水性 抗癌药物顺铂络合后，在水中形成核壳结构的纳米胶 束，粒径分布均一、集中，不仅载药量大，而且在缓 冲溶液体系下缓慢释放时间较长，具有一定的应用价 值。 Fig. 1 1H-NMR spectra of PBGM-1 diblock copolymers in CDCl3 参考文献 [1] S Zalipsky，Eur.Polym . J , 1983 ,(19) ,1177~ 1183 [2] Blout E R , Karlson R H. J . Am . Chem. . Soc. ,1956 , (78) : 941~948. [3] William H. Daly and Drew. Poche . , Tetrahedron Lett . , 1988 , 29 (46) : 5859~5862. CH3O CH2CH2O CH2CH2N CH2CH2CNHCH2CH2NH CH2CH2CNHCH2CH2NH C C n CHNH CHNH O CH2CH2COOCH2 CH2CH2COOCH2 H H m m a b b gfe c d O O O H h