聚乙二醇單甲醚-聚n-異丙基丙烯酰胺-四氨基金屬酞菁及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種聚乙二醇單甲醚-聚N-異丙基丙烯酰胺-四氨基金屬酞菁及其 制備方法，將聚乙二醇單甲醚制備成大分子引發(fā)劑，引發(fā)N-異丙基丙烯酰胺發(fā)生原子轉(zhuǎn)移 自由基聚合，用馬來酸酐（M)對其進(jìn)行端基功能化改性后與四氨基金屬酞菁發(fā)生酰胺化 反應(yīng)，最終得到水溶性好，且具有溫敏性和腫瘤靶向性的酞菁類光敏劑，屬于光動力學(xué)療法
技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 光動力學(xué)療法（Photodynamictherapy,Ρ?Τ)是目前最具發(fā)展前景的非侵入性治 療惡性腫瘤的方法之一。其基本原理是利用腫瘤對光敏劑的選擇性攝入和潴留作用，導(dǎo)致 腫瘤組織中光敏劑濃度遠(yuǎn)大于正常組織，經(jīng)特定波長的光照射激發(fā)，在生物組織中分子氧 的參與下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生具有細(xì)胞毒性的活性氧（reactiveoxygenspecies,R0S)， 對局部細(xì)胞結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，從而導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞的損傷和死亡。
[0003] 酞菁類光敏劑被認(rèn)為是目前最具潛力的第二代光敏劑之一。與其他類型的光敏劑 相比，酞菁類光敏劑有如下優(yōu)點：（1)腫瘤選擇性攝取率高，而且易于代謝；(2)在組織穿透 力較強(qiáng)的紅光區(qū)和近紅外區(qū)有較強(qiáng)吸收，且單線態(tài)氧產(chǎn)率高；（3)對自然光吸收弱，故對皮 膚的光毒性??；(4)化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，低毒。因此，酞菁類光敏劑是較為理想的光敏劑。但是， 現(xiàn)有的酞菁類光敏劑水溶性差，靶向性弱，不穩(wěn)定的堆積作用限制了其在光動力治 療上的運用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了獲得一種水溶性好，腫瘤靶向性強(qiáng)，單線態(tài)氧產(chǎn)率高，在生物體內(nèi)不易聚集， 而且結(jié)構(gòu)明確，性質(zhì)穩(wěn)定的酞菁類光敏劑，我們發(fā)明了一種聚乙二醇單甲醚-聚N-異丙基 丙烯酰胺-四氨基金屬酞菁及其制備方法。
[0005] 本發(fā)明之聚乙二醇單甲醚-聚N-異丙基丙烯酰胺-四氨基金屬酞菁，其特征在 于，其簡式為：MPEG-PNIPAM-MTAPc，其中：MPEG為聚乙二醇單甲醚，PNIPAM為聚N-異丙基 丙烯酰胺，MTAPc為四氨基金屬酞菁；
[0006] 所述聚乙二醇單甲醚-聚N-異丙基丙烯酰胺-四氨基金屬酞菁的結(jié)構(gòu)式為：
[0007]
[0008] 其中，X為Cl或者Br;
[0009]Μ為Zn2+或者A1 3+;且當(dāng)Μ為A1 3+時，Μ上還連接有X;
[0010] m= 23 ~114 ;
[0011]η= 53 ~150;
[0012] 所述聚乙二醇單甲醚-聚Ν-異丙基丙烯酰胺-四氨基金屬酞菁的分子量在 8000-23000 范圍內(nèi)。
[0013] 本發(fā)明之聚乙二醇單甲醚-聚Ν-異丙基丙烯酰胺-四氨基金屬酞菁的制備方 法，是一種原子轉(zhuǎn)移自由基聚合（ATRP)法，其特征在于，首先，聚乙二醇單甲醚（MPEG-0H) 與鹵代物進(jìn)行鹵代反應(yīng)，得到ATRP引發(fā)劑MPEG-X;其次，由所述ATRP引發(fā)劑MPEG-X引 發(fā)Ν-異丙基丙烯酰胺（ΝΙΡΑΜ)單體發(fā)生ATRP聚合，得到具有溫敏性的兩嵌段共聚物 MPEG-PNIPAM-X;再次，用馬來酸酐（ΜΑ)對MPEG-PNIPAM-X進(jìn)行端基功能化改性得到 MPEG-PNIPAM-MA-X;最后，將四氨基金屬酞菁（MTAPc)鍵合到MPEG-PNIPAM-MA-X上得到具 有溫度響應(yīng)性兩親嵌段酞菁光敏劑MPEG-PNIPAM-MTAPc。
[0014] 本發(fā)明其技術(shù)效果在于：
[0015] 本發(fā)明提供的聚乙二醇單甲醚-聚N-異丙基丙烯酰胺-四氨基金屬酞菁是一種 水溶性好，腫瘤靶向性強(qiáng)，單線態(tài)氧產(chǎn)率高，在生物體內(nèi)不易聚集，而且結(jié)構(gòu)明確，性質(zhì)穩(wěn)定 的酞菁類光敏劑。由于PNIPAM具有溫敏性，且最低臨界溶解溫度（LCST)大約為32°C，即低 于該溫度則溶于水，高于該溫度則析出。PNIPAM與MPEG和四氨基金屬酞菁結(jié)合后仍然具有 溫敏性且LCST有所升高。也就是說本發(fā)明之聚合物產(chǎn)物也具有所述的溫敏性，當(dāng)該光敏劑 注射進(jìn)入人體后，可以通過腫瘤局部熱療來提高其腫瘤靶向性，即通過控制聚合N-異丙基 丙烯酰胺的數(shù)目來調(diào)控聚合物的LCST，使LCST高于人體溫度而低于局部熱療溫度，使光敏 劑更多積累在腫瘤部位，從而達(dá)到腫瘤靶向性的目的。
[0016] 本發(fā)明提供的聚乙二醇單甲醚-聚N-異丙基丙烯酰胺-四氨基金屬酞菁的制備 方法制備得到的聚合物產(chǎn)物分子量控制在8000-23000,當(dāng)聚合物產(chǎn)物的分子量低于8000 時相轉(zhuǎn)變溫度高于50°C，此溫度在瘤體內(nèi)不易實現(xiàn)；當(dāng)聚合物產(chǎn)物的分子量高于23000時 相轉(zhuǎn)變溫度低于37°C，聚合物產(chǎn)物進(jìn)入人體后就會發(fā)生相轉(zhuǎn)變，失去了改善金屬酞菁水溶 性的目的；當(dāng)聚合物產(chǎn)物的分子量在8000-23000范圍內(nèi)時，不僅可以有效改善金屬酞菁的 水溶性，而且其溫敏性也賦予此光敏劑以腫瘤靶向性。
【附圖說明】
[0017] 圖1是本發(fā)明實施例1制備的聚合物產(chǎn)物MPEG23-PNIPAM53-ZnTAPc的紅外光譜圖；
[0018] 圖2是本發(fā)明實施例1制備的聚合物產(chǎn)物MPEG23-PNIPAM53-ZnTAPc在水中的紫 外-可見吸收光譜圖；
[0019]圖 3 是本發(fā)明提供的聚合物產(chǎn)物MPEG23-PNIPAM61-ZnTAPc、MPEG23-PNIPAMS3-ZnTAPc 和MPEG23-PNIPAM96-ZnTAPc的云點圖；
[0020] 圖4是本發(fā)明實施例2制備的聚合物產(chǎn)物MPEG114_PNIPAM15。-AlTAPc的紅外光譜 圖；
[0021] 圖5是本發(fā)明實施例2制備的聚合物產(chǎn)物MPEG114_PNIPAM15。-AlTAPc在水中的紫 外-可見吸收光譜圖。
【具體實施方式】
[0022] 本發(fā)明之聚乙二醇單甲醚-聚N-異丙基丙烯酰胺-四氨基金屬酞菁，其簡式為： MPEG-PNIPAM-MTAPc，其中：MPEG為聚乙二醇單甲醚，PNIPAM為聚N-異丙基丙烯酰胺，MTAPc 為四氨基金屬酞菁；
[0023] 所述聚乙二醇單甲醚-聚N-異丙基丙烯酰胺-四氨基金屬酞菁的結(jié)構(gòu)式為：
[0024]
[0025] 其中，X為C1或者Br;M為Zn2+或者A13+;且當(dāng)Μ為A13+時，Μ上還連接有X;m= 23~114;n= 53~150 ;分子量在8000-23000范圍內(nèi)。
[0026] 本發(fā)明之聚乙二醇單甲醚-聚N-異丙基丙烯酰胺-四氨基金屬酞菁的制備方法 做具體說明。
[0027] 首先，聚乙二醇單甲醚（MPEG-0H)與鹵代物進(jìn)行鹵代反應(yīng)，得到ATRP引發(fā)劑 MPEG-X;具體過程如下：
[0028] 將MPEG-0H和三乙胺加入到兩口燒瓶中并溶解于干燥的二氯甲烷中，冰水浴中將 溶解在干燥二氯甲烷中的鹵代物逐滴加入到反應(yīng)液中并緩慢攪拌，隊保護(hù)下室溫反應(yīng)24小 時，反應(yīng)液用冰乙醚沉降，過濾，粗產(chǎn)物經(jīng)真空干燥后溶于二氯甲烷，并用去離子水洗滌，有 機(jī)層用無水硫酸鎂干燥，過濾除去硫酸鎂后濃縮二氯甲烷溶液，產(chǎn)物在冰乙醚中沉降，室溫 下真空干燥得到ATRP引發(fā)劑MPEG-X;所述鹵代物為2-溴異丁酰溴或者α-氯代丙酰氯； 反應(yīng)式如下：
[0029]
[0030] 其次，由所述ATRP引發(fā)劑MPEG-X引發(fā)N-異丙基丙烯酰胺（NIPAM)單體發(fā)生ATRP 聚合，得到具有溫敏性的兩嵌段共聚物MPEG-PNIPAM-X;具體過程如下：
[0031] 在Η管的一側(cè)將ATRP引發(fā)劑MPEG-X和NIPAM單體溶于水和DMF的混合溶劑中， 另一側(cè)加入CuCl、三（2-二甲基氨基乙基）胺（Me6TREN)及去離子水，經(jīng)過三次冷凍-抽真 空-解凍后將催化劑與反應(yīng)物混合，在氮氣保護(hù)下室溫反應(yīng)1小時，然后將反應(yīng)液用四氫呋 喃稀釋來終止反應(yīng)，過堿性三氧化二鋁柱除去催化劑，用去離子水透析數(shù)日，冷凍干燥得到 具有溫敏性的兩嵌段共聚物MPEG-PNIPAM-X;反應(yīng)式如下：
[0032]
[0033] 再次，用馬來酸酐（MA)對MPEG-PNIPAM-X進(jìn)行端基功能化改性得到 MPEG-PNIPAM-MA-X;具體過程如下：
[0034] 在Η管的一側(cè)加入MPEG-PNIPAM-X和過量的MA，另一側(cè)加入CuBr和2, 2-聯(lián)吡啶， 分別用DMF做溶劑，經(jīng)過三次冷凍-抽真空-解凍后將催化劑與反應(yīng)物混合，在氮氣保護(hù) 下110°C反應(yīng)24小時，反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)液冷卻至室溫后用四氫呋喃稀釋，過中性三氧化 二鋁柱除去催化劑，濃縮后用冰乙醚反復(fù)沉降除去過量的MA，真空干燥得到端基功能化的 MPEG-PNIPAM-MA-X;反應(yīng)式如下：
[0035]
[0036] 最后，將四氨基金屬酞菁（MTAPc)鍵合到MPEG-PNIPAM-MA-X上得到具有溫度響應(yīng) 性兩親嵌段酞菁光敏劑MPEG-PNIPAM-MTAPc;具體過程如下：
[0037] (1)將4-硝基鄰苯二甲腈、Μ金屬鹽和適量乙醇放入反應(yīng)釜中190°C反應(yīng)3小時后 冷卻至室溫，過濾并分別用熱的乙醇和去離子水洗滌沉淀，真空干燥得到四硝基金屬酞菁； 所述Μ金屬鹽為二水合醋酸鋅或氯化鋁；反應(yīng)式如下：
[0038]
[0039] (2)將上述四硝基金屬酞菁化合物、九水硫化鈉溶于DMF中，60°C反應(yīng)1小時，反應(yīng) 結(jié)束后將反應(yīng)液倒入去離子水中沉降，過濾，用去離子水洗滌沉淀至中性，真空干燥得到四 氨基金屬酞菁；反應(yīng)式如下：
[0040]
[0041] (3)先將四氨基金屬酞菁及縛酸劑DIEA溶于DMF和水的混合溶劑中，然后將 MPEG-PNIPAM-MA-X溶于二氯甲烷中，并依次加入Η0ΒΤ和HBTU，冰水浴中攪拌45分鐘后逐 滴加入到上述反應(yīng)液中，〇°C反應(yīng)1小時后室溫反應(yīng)24小時；反應(yīng)結(jié)束后，先用DMF透析，再 用去離子水透析，冷凍干燥得到產(chǎn)物；反應(yīng)式如下：
[0042]
[0043] (4)運用微波法將上述產(chǎn)物與碳酸二甲酯（DMC)在乙腈中反應(yīng)，以1，8-二氮雜雙 環(huán)[5. 4. 0]i^一碳烯-7 (DBU)為催化劑，120°C反