一种亲水段pH敏感型聚合物、载胰岛素胶束及其制

本发明属于生物医药，具体涉及一种亲水段ph敏感型聚合物、载胰岛素胶束及其制备方法与应用。背景技术：1、近年来，糖尿病已经成为十分常见且患病率较高的一种代谢障碍疾病，随着生活质量的提高，糖尿病患者越来越多。胰岛素是最常用的治疗药物，患者通过注射胰岛素可以调节体内胰岛素水平，从而起到降血糖的作用。2、胰岛素传统的给药方式为皮下注射，频繁地注射不仅会出现注射部位淤青、皮下脂肪增生等不良反应，还会让患者产生恐惧心理，进而影响糖尿病的治疗，研发出胰岛素的新型给药方式迫在眉睫。目前最受欢迎的给药方式是口服胰岛素，便捷快速，病人依从性高，但由于胰岛素是蛋白质类药物，直接胃肠道给药会被胃液中的蛋白酶分解，失去活性。为了保护胰岛素不被分解失活，要在胰岛素外面加上保护层，寻找合适的载体递送胰岛素。常见的纳米药物载体包括聚合物胶束、脂质体和无机纳米粒子等，可以用来负载药物，进入指定部位实现治疗目的。其中聚合物胶束具有特殊的两亲性结构，同时拥有良好的生物相容性和生物安全性，在一定程度上能减少毒副作用等优势，被广泛应用于药物的靶向治疗中。选择聚合物胶束并将其改性，合成具有ph壳层响应性的聚合物，其可根据人体内ph的变化到达定向释放药物的目的，避免了胰岛素被提前分解。3、聚合物的合成指标主要在于可控的分子结构以及分子量，可控/“活性”自由基聚合因反应条件温和、操作简便成为制备聚合物的首选方法。常见的可控/“活性”自由基聚合包括原子转移自由基聚合(atrp)、氮氧自由基调控聚合(nmp)、可逆加成断裂链转移自由基聚合(raft)以及开环聚合(rop)。其中atrp聚合体系中引入的金属离子以及催化剂较难除去，容易掺杂杂质，nmp聚合反应所需温度较高，氮氧自由基价格昂贵，相比于前两种合成方法，raft聚合所适用的单体较多，分子的可控性较强，能够合成指定分子量和窄分布的聚合物。rop开环反应可以将环状单体开环成线型聚合物，目前已成功应用于合成聚醚、聚酯和聚碳酸酯等化合物。4、因此，如何提供一种分子量可控并可用于胰岛素负载的ph敏感型聚合物的制备方法是本领域技术人员亟待解决的技术难题。技术实现思路1、有鉴于此，为解决ph壳层敏感载胰岛素复合微球的ph敏感单体难聚合、载药量低、模拟肠液中累积释放量少等问题，本发明设计了一种具有ph敏感性的聚合物载药胶束，并优化了该聚合物的合成工艺，有望应用于胰岛素口服给药。2、具体地，本发明公开了一种亲水段ph敏感型聚合物、载胰岛素胶束及其制备方法与应用，具体地技术特点如下：3、(1)将具有ph响应性的甲基丙烯酸(maa)单体替换成甲基丙烯酸叔丁酯(tbma)，用叔丁基保护羟基，最后以二氯甲烷(dcm)为溶剂，三氟乙酸(tfa)为水解酸，在室温下对甲基丙烯酸叔丁酯(tbma)中的叔丁基进行选择性水解得到聚(甲基丙烯酸叔丁酯-co-甲基丙烯酸单甲氧基聚乙二醇酯)(p(tbma-co-pegma))。4、(2)为了使聚合物理论值分子量与实际分子量更加接近，将各单体浓度增加20％，且适当延长反应时间。5、(3)本发明在(1)和(2)的基础上所得到的ph壳层敏感载胰岛素聚合物胶束的平均粒径为389nm，zeta电位为-0.53mv，载药微球的载药量和包封率分别为13.6％和91％。6、本发明设计的亲水段ph敏感型聚合物具有良好的ph响应性，能够在模拟肠液中稳定释放胰岛素，有效的提高了人体对胰岛素的利用率。7、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：8、本发明的第一个技术目的是提供一种亲水段ph敏感型聚合物的制备方法，具体包括如下步骤：9、步骤1：制备亲水性聚合物p(tbma-co-pegma)10、将单体甲基丙烯酸叔丁酯(tbma)、亲水单体甲基丙烯酸单甲氧基聚乙二醇酯(pegma)、链转移剂4-氰基-4-(苯基羰基硫)戊酸(cpadb)和引发剂偶氮二异丁腈(aibn)一起投料到反应瓶中，加入溶剂n,n-二甲基甲酰胺，通过raft聚合反应得到亲水性聚合物聚(甲基丙烯酸叔丁酯-co-甲基丙烯酸单甲氧基聚乙二醇酯)(p(tbma-co-pegma))。11、所述的亲水性聚合物p(tbma-co-pegma)的化学结构式如下：12、13、y＝60，为甲基丙烯酸叔丁酯聚合度，z＝20，为甲基丙烯酸单甲氧基聚乙二醇酯聚合度；14、且，所述聚合物p(tbma-co-pegma)的数均分子量为15049g/mol，聚合物分散性指数(mw/mn)为1.24。15、步骤2：制备两亲性聚合物pplama-b-p(tbma-co-pegma)16、将单体甲基丙烯酸羟乙酯(hema)、丙交酯以及溶剂甲苯一起投料到反应瓶中，在催化剂异辛酸锡(sn(oct)2)催化下进行rop开环反应，得到刷状结构的甲基丙烯酸羟乙酯封端的聚乳酸单体(hema-pla)；再用甲苯溶解步骤1中合成的聚合物p(tbma-co-pegma)和引发剂偶氮二异丁腈(aibn)，加入上述反应液，进行raft聚合，得到两亲性聚合物聚甲基丙烯酸聚丙交酯-b-聚(甲基丙烯酸叔丁酯-co-甲基丙烯酸单甲氧基聚乙二醇酯)(pplama-b-p(tbma-co-pegma))。17、所述的两亲性聚合物pplama-b-p(tbma-co-pegma)的化学结构式如下：18、19、z＝20，为甲基丙烯酸聚丙交酯聚合度，n＝1，为聚丙交酯聚合度。20、且，所述聚合物pplama-b-p(tbma-co-pegma)的数均分子量为18975g/mol，聚合物分散性指数(mw/mn)为1.30。21、步骤3：制备亲水段ph敏感型聚合物pplama-b-p(maa-co-pegma)22、选择二氯甲烷为溶剂，三氟乙酸为水解酸，对步骤2合成的聚合物中的叔丁基在室温下进行选择性水解，最终得到亲水段ph敏感型聚合物聚甲基丙烯酸聚丙交酯-b-聚(甲基丙烯酸-co-甲基丙烯酸单甲氧基聚乙二醇酯)(pplama-b-p(maa-co-pegma))。23、所述的亲水段ph敏感型聚合物pplama-b-p(maa-co-pegma)的化学结构式如下：24、25、所述聚合物pplama-b-p(maa-co-pegma)的数均分子量为14929g/mol，聚合物分散性指数(mw/mn)为1.25。26、进一步地，步骤1中，所述链转移剂4-氰基-4-(苯基羰基硫)戊酸(cpadb)、引发剂偶氮二异丁腈(aibn)、甲基丙烯酸叔丁酯(tbma)和亲水单体甲基丙烯酸单甲氧基聚乙二醇酯(pegma)的摩尔比为1:0.1:72:24；溶剂n,n-二甲基甲酰胺的添加量为10ml，转速为15-20r/min，反应温度为80℃，反应时间为36h。27、更进一步地，步骤1中将所有单体和溶剂加入后，将反应瓶放入液氮中进行冷冻-抽空-通氩气操作，循环三次；且反应液逐滴滴入石油醚中，搅拌，多次洗涤，再用纯水洗涤三次，最后冷冻干燥得到聚合物p(tbma-co-pegma)。28、进一步地，步骤2中，所述单体甲基丙烯酸羟乙酯(hema)和丙交酯的摩尔比为20:20，催化剂异辛酸锡(sn(oct)2)和丙交酯的质量比为1:100，聚合物p(tbma-co-pegma)和引发剂偶氮二异丁腈(aibn)的摩尔比为1:0.1。29、更进一步地，步骤2中rop开环反应，溶剂甲苯为10ml，转速为15-20r/min，冻融三次除空气，反应温度为100℃，反应时间为15h；步骤2中raft聚合反应，溶剂甲苯为9ml，转速为15-20r/min，冻融三次除空气，反应温度为100℃，反应时间为30h。30、且，步骤2中最后的反应液滴入石油醚中得沉淀产物，用四氢呋喃溶解产物后再次滴入石油醚中，重复三次，最后冷冻干燥得到聚合物pplama-b-p(tbma-co-pegma)。31、进一步地，步骤3中，所述聚合物pplama-b-p(tbma-co-pegma)和三氟乙酸的摩尔比为0.1:60，转速为15-20r/min，在冰水浴中边搅拌边加入三氟乙酸，反应30min后撤去冰水浴，室温下反应18h。32、更进一步地，步骤3中的反应液要进行旋蒸，以除去溶剂二氯甲烷，得到粘稠固体产物，加入四氢呋喃溶解，逐滴滴入石油醚中，搅拌，洗涤，最后在40℃烘箱中干燥得到聚合物pplama-b-p(maa-co-pegma)。33、本发明的第二个技术目的是提供一种ph壳层敏感型载胰岛素聚合物胶束的制备方法，具体包括如下步骤：34、将上述方法合成的亲水段ph敏感型聚合物溶解于n,n-二甲基甲酰胺中，配置成10mg/ml的聚合物溶液，室温下搅拌过夜；取药物胰岛素溶解于盐酸(0.01m)中，配置成1mg/ml的胰岛素溶液，并加入到上述10mg/ml的聚合物溶液中，于室温下搅拌30min；最后转移到截留分子量为mwco＝7000d的透析袋中，室温下透析24h，并将透析液冷冻干燥24h得到所述的ph壳层敏感型载胰岛素聚合物胶束。35、进一步地，透析液为ph＝5的醋酸-醋酸钠缓冲液，前12h每隔2h换一次缓冲液，后12h每隔6h换一次缓冲液。36、如上所述，本发明公开了一种亲水段ph敏感型聚合物、载胰岛素胶束及其制备方法与应用，具有如下有益效果：37、本发明合成的ph壳层敏感型载胰岛素聚合物胶束的平均粒径为389nm，zeta电位为-0.53mv，胰岛素的载药量高达13.6％，包封率达91％，根据体外模拟释放试验可知，在模拟肠液中累积释放90％，模拟胃液中累积释放15％。由此可见，本发明设计的ph壳层敏感型载胰岛素聚合物胶束具有良好的ph响应性，可以保护胰岛素在胃液中的损失，可以应用于蛋白类药物的口服递送系统。