甘草次酸－聚乙二醇/壳聚糖肝靶向复合给药系统及制备方法

技术领域

本发明涉及生物及医用领域，具体是涉及甘草次酸-聚乙二醇修饰壳聚糖或壳聚糖衍生物肝靶向复合给药系统与制备方法。

背景技术

我国是肝癌的高发地区，原发性肝癌发病率占全球的45％，死亡率在恶性肿瘤中居第二位，5年存活率仅有5％。治疗癌症可借助器官移植、放疗、化疗等方法。对肝癌来说，移植方法受到肝脏供体的限制并存在免疫排斥问题；放疗会直接损伤胆管，一般不用于肝癌的治疗。因此使用抗肿瘤药物的“化疗”法在肝癌的治疗中占有重要的地位。目前的“化疗”效果不明显，主要原因是大多抗肿瘤药物水溶性差，靶向性低，毒性大，加之肝脏本身对药物有耐受能力，药物剂量小时作用甚微；大剂量用药无疑会严重伤害其它脏器导致器官衰竭。因此发展可控性和肝靶向性的药物传递系统对肝脏肿瘤的治疗十分必要，已成为新一代药物传递系统的重点研究方向。肝靶向给药系统(Hepatic targeted drug delivery System，HTDDS)可将药物高效输送至肝脏并在病变部位高浓度富集，减轻药物对其它脏器的损害，减少用药剂量和给药次数，提高疗效。

具有体内肝靶向功能的给药系统研究尚不成熟，缺乏系统性和规律性，临床应用研究进展缓慢。以单克隆抗体为靶向基团，连接药物、放射性核素等进行肝脏疾病的治疗，是目前国际上研究肝靶向材料的主要方法。单克隆抗体作为靶向物质最大的优点是靶向性强，但目前使用的抗体主要是鼠源性，长期安全性成为首要问题。2006年用于乳腺癌治疗的曲妥珠单抗引起患者严重的并发症，出现心脏衰竭。随着科学技术的发展，近年来对肝细胞表面受体的结构功能有了进一步的认识，受体介导的肝靶向给药系统成为研究的焦点。去唾液酸糖蛋白受体(ASGP-R)，是肝实质细胞的特异性受体，可专一识别带有半乳糖残基的配体，载体半乳糖基化作为肝靶向材料的研究很多，但大多数肝脏疾病患者的血清中存在结合抑制剂，可导致ASGP-R对半乳糖基的特异识别作用降低(Stockert R.J.，Morell A.G..Hepatic bindingprotein：the galactose-specific receptor of mammalian hepatocytes，Hepatology，1983，3：750-757)。因此发现并利用具有更强肝靶向性的物质对于实现高效受体介导的肝靶向给药意义重大。甘草次酸(glycyrrhetinic acid，GA)存在于甘草(Glycyrrhiza uralensis Fisch.)的根、茎部，无毒、廉价。1991年，Negishi证实了大鼠肝细胞膜上含有大量的甘草次酸结合位点和少量的甘草酸结合位点(Negishi M.，Irie A.，Nagata N.，et al.Specific binding of glycyrrhetinic acid to the rat livermembrane，Biochim.Biophys.Acta.，1991，1066：77-82)，随后国内外一些学者纷纷报道了以甘草酸/甘草次酸修饰的脂质体或血清蛋白可在肝脏富集(Sayoko Osaka，Hideki Tsuji，HiroshiKiwada.Uptake of liposomes surface-modified with glycyrrhizin by primary cultures rathepatocytes，Biol.Pham.Bull.，1994，17：940-943；毛声俊，侯世祥等.甘草酸表面修饰万乃洛韦白蛋白纳米粒的制备及其肝靶向性研究，生物医学工程杂志，2004，21：570-574；Sheng-junMao，Shi-xiang Hou，Ru He，et al.Uptake of albumin nanoparticle surface modifified withglycyrrhizin by primary cultured rat hepatocytes.World J.Gastroentenol.，2005，11：3075-3079)，但脂质体在血液中可快速的被清除，被包载物也容易从体系中渗漏是制约其应用的瓶颈，因此开发新的载体材料，研制新型给药系统意义重大。

在细胞内，蛋白质和脂类的糖基化修饰是它们结构和功能调控的关键；在细胞外，糖类是细胞与细胞进行通讯的语言，癌症和免疫反应等过程都与糖密切相关。由于肿瘤细胞表面高度表达糖蛋白和糖脂，肿瘤细胞的去接触抑制、浸润和转移都与其表面的糖链结构细微变化有关。将药物或载体分子糖基化将提高药物和肿瘤细胞的亲和能力，有利于药物通过肿瘤细胞膜和细胞质的阻碍到达细胞核。因此，利用糖类来作为载体引导药物分子进攻靶细胞是有利的。壳聚糖是一种聚阳离子电解质，无毒价廉，具有良好的生物相容性和可降解性。研究表明，壳聚糖及其衍生物具有抗肿瘤活性，是抗肿瘤药物的优异载体。

中国专利CN101006983A公开了甘草酸修饰壳聚糖/羧化壳聚糖复合载药纳米粒的制备方法，甘草酸修饰组可进入到鼠肝实质细胞的细胞核中，相同时间内荧光标记的甘草酸盐修饰的纳米粒在肝实质细胞的荧光强度强于对照组，专利是将甘草酸盐为靶向基团，通过静电相互作用制备成载药纳米粒而并未涉及甘草次酸的相关内容(文献报道肝细胞膜上甘草次酸的结合位点多于甘草酸)；中国专利CN1743008A制备了甘草次酸修饰的壳聚糖纳米粒子并表现出明显的肝靶向性，但甘草次酸直接修饰壳聚糖的制备条件较为复杂，取代度低(5％)，因此开发新的方法引入靶向基团，提高给药系统中靶向基团的含量意义重大；对甘草次酸的改性研究很多，华东理工大学的洪伟从甘草次酸的羧基修饰聚乙二醇作为一种抗肿瘤药物，而并未提及其作为靶向配基的可能(洪伟，何明磊，魏东芝.18-β甘草次酸聚乙二醇轭合物的合成及体外抗肿瘤活性.华东理工大学学报，2006，32：415)。具有主动靶向的甘草次酸-聚乙二醇/壳聚糖或壳聚糖衍生物复合给药系统技术尚未见相关文献报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种甘草次酸-聚乙二醇修饰壳聚糖或壳聚糖衍生物肝靶向复合给药系统与制备方法。本发明充分利用甘草次酸的高度肝靶向性，通过不同位点对其亲水改性制备成大分子靶向化合物，经物理缠绕，离子交联的方式提高靶向基团在给药系统中的含量，制备成具有主动靶向的甘草次酸-聚乙二醇/壳聚糖或壳聚糖衍生物复合给药系统，实现对肝脏的靶向定位，为肝脏疾病的防治、治疗开辟新的途径。

本发明提供的一种新型甘草次酸-聚乙二醇/壳聚糖或壳聚糖衍生物肝靶向复合给药系统，该复合给药系统是以肝靶向化合物甘草次酸-聚乙二醇与壳聚糖或壳聚糖衍生物为载体材料，通过离子交联包埋治疗肝脏疾病药物抗癌药物制成，粒径为100～350nn，甘草次酸基团的含量为5～30％(质量分数)，载药率为2～20％。

所述的甘草次酸-聚乙二醇与壳聚糖或壳聚糖衍生物复合纳米粒载体材料是以下述化合物为原料制备而成：

肝靶向化合物：甘草次酸-聚乙二醇(分子量为2000～50000)。

载体材料：壳聚糖或壳聚糖衍生物(脱乙酰度＞70％，分子量3000～200000)。

离子交联剂：三聚磷酸钠、柠檬酸三钠、葡聚糖硫酸酯、海藻酸钠、聚苹果酸钠中的一种或几种。葡聚糖硫酸酯，海藻酸钠，聚苹果酸钠的分子量为2000～8000。

壳聚糖衍生物包括：乙二醇壳聚糖，氧-羧甲基壳聚糖，氧-羧丙基壳聚糖，异丙醇壳聚糖及羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖。

所述的壳聚糖或壳聚糖衍生物与甘草次酸-聚乙二醇的质量比为1∶0.1～10。

所述的壳聚糖或壳聚糖衍生物与离子交联剂的质量比为1～8∶1。

所述的肝靶向化合物的结构有以下两种：

(一)甘草次酸的羧基与聚乙二醇相连：GA-PEG

n＝45～2000或

(二)甘草次酸的羟基与聚乙二醇相连：mGA-suc-PEG

n＝45～2000

所述的壳聚糖或壳聚糖衍生物的结构为：

壳聚糖：R₁＝H，R₂＝H

乙二醇壳聚糖：R₁＝CH₂CH₂OH，R₂＝H

氧-羧甲基壳聚糖：R₁＝CH₂COOH，R₂＝H

异丙醇壳聚糖：R₁＝CH₂CH(OH)CH₃，R₂＝H

氧-羧丙基壳聚糖：R₁＝CH₂CH₂COOH，R₂＝H

羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖：R₁＝H，

n＝20～1250

本发明提供的甘草次酸-聚乙二醇/壳聚糖或壳聚糖衍生物肝靶向复合给药系统的制备方法，包括如下步骤：

1)甘草次酸-聚乙二醇的制备

①通过甘草次酸的羧基偶联氨基聚乙二醇制备甘草次酸-聚乙二醇

甘草次酸，氨基聚乙二醇溶解于二氯甲烷中，0℃下加入二环己基碳二亚胺及4-氮，氮-二甲胺基吡啶，搅拌0.5～1小时，升温回流12～48小时，过滤，滤液浓缩后用乙醚沉淀，收集固体，室温真空干燥，得羧基偶联聚乙二醇的肝靶向化合物甘草次酸-聚乙二醇，产品记为：GA-PEG。

②通过甘草次酸的羟基偶联氨基聚乙二醇制备甘草次酸-聚乙二醇

甘草次酸溶于甲醇中，加入对甲苯磺酸，回流24～72小时，浓缩反应液，水沉淀，然后用二氯甲烷萃取，有机相用5％碳酸钠洗涤，再用无水硫酸镁干燥，旋蒸得到白色固体为甘草次酸甲酯。

称取制备的甘草次酸甲酯和丁二酸酐，溶于无水吡啶中，加入三乙胺，回流14～15小时，冷却，冷水稀释，盐酸调pH值为3～4，过滤，热水洗涤固体，色谱柱分离提纯，得丁二酸化甘草次酸甲酯，产品记为mGA-suc。

mGA-suc，氨基聚乙二醇溶解于二氯甲烷中，0℃下缓慢加入二环己基碳二亚胺及4-氮，氮-二甲胺基吡啶，搅拌0.5～1小时，升温回流12～48小时，过滤，滤液浓缩后用乙醚沉淀，收集固体，室温真空干燥，得羟基偶联聚乙二醇的肝靶向化合物甘草次酸-聚乙二醇，产品记为：mGA-suc-PEG。

2)配制1～10mg/mL的壳聚糖或壳聚糖衍生物，0.1～10mg/mL的甘草次酸-聚乙二醇混合液，加入抗癌药物得含药共混液。

3)配制0.5～10mg/mL离子交联剂溶液。

4)复合载药纳米粒的制备

在900～1200r/min搅拌条件下，将步骤3)制得的离子交联剂溶液以0.5～1mL/min的速度加到步骤2)中的共混液中，然后将转速调至400～600r/min，室温搅拌0.5～1小时，得乳光明显的纳米粒悬液，离心，冷冻干燥收集复合载药纳米粒子。

步骤1)中的氨基聚乙二醇为双氨基聚乙二醇或氨基甲氧基聚乙二醇，分子量为2000～50000。

步骤2)中壳聚糖或壳聚糖衍生物的脱乙酰度为＞75％，分子量为3000～200000。

步骤2)中的壳聚糖衍生物为乙二醇壳聚糖，氧-羧甲基壳聚糖，氧-羧丙基壳聚糖，异丙醇壳聚糖及羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖中的一种；

步骤2)中的药物为水溶性抗癌药物，如盐酸阿霉素，5-氟脲嘧啶，盐酸阿糖胸苷，全反式维甲酸或环磷酰胺。

步骤2)中的壳聚糖或壳聚糖衍生物与甘草次酸-聚乙二醇的质量比为1∶0.1～10。

步骤2)中的壳聚糖或壳聚糖衍生物与抗癌药物的质量比为1∶0.1～2

步骤3)中的离子交联剂为三聚磷酸钠、柠檬酸三钠、葡聚糖硫酸酯、海藻酸钠、聚苹果酸钠中的一种或几种。葡聚糖硫酸酯，海藻酸钠，聚苹果酸钠的分子量为2000～8000。

步骤4)中壳聚糖或壳聚糖衍生物与离子交联剂的质量比为1～8∶1。

本发明的有益效果：

本发明所述方法制备了兼具主动靶向和被动靶向双重功效的甘草次酸修饰的复合给药系统。本发明导入靶向基团的方法新颖简捷，避免了各种复杂的化学合成步骤、成球条件温和，无需使用有机溶剂，安全可靠。甘草次酸经聚乙二醇修饰后在保持其靶向性的同时显著的提高了水溶性，将小分子靶向物质甘草次酸制备成大分子靶向化合物——甘草次酸-聚乙二醇，聚乙二醇上电负性的氧与壳聚糖或壳聚糖衍生物上带正电荷的氨基相互作用，同时大分子本身之间(甘草次酸-聚乙二醇和壳聚糖或壳聚糖衍生物)的物理缠绕而导入靶向基团。

壳聚糖及其衍生物无毒，生物相容性好，本身也具有抗肿瘤的效果，本发明以其为载体制备的载药纳米粒子在获得缓释的同时，也能更好的实现肝靶向的要求，为肝脏疾病的防治提供安全可靠的治疗方案。

本发明所制备的甘草次酸-聚乙二醇/壳聚糖或壳聚糖衍生物复合给药系统的靶向基团(甘草次酸基团)的含量高，质量分数为5～30％，复合给药系统对肝癌细胞的杀伤能力强，高的靶向基团含量可提高给药系统的靶向能力，体外细胞实验显示经甘草次酸修饰的纳米粒对肝细胞有很强的结合能力。

附图说明

图1、甘草次酸-聚乙二醇(mGA-suc-PEG)的核磁图。

图2、甘草次酸-聚乙二醇(mGA-suc-PEG)的紫外可见光谱吸收图。

图3、甘草次酸-聚乙二醇(GA-PEG)/壳聚糖复合纳米粒透射电镜图。

图4、甘草次酸-聚乙二醇(GA-PEG)/壳聚糖复合载阿霉素粒径分布图。

图5、复合纳米粒子包封盐酸阿霉素的体外释放曲线图。

图6、复合载药纳米粒与裸药对肝癌细胞杀伤能力对比图。