新型聚乙二醇單酯復合膠束的制備及性能研究

第37卷增刊2稀有金屬材料與工程VoL37, Suppl.22008年5月RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERINGMay 2008新型聚乙二醇單酯復合膠束的制備及性能研究錢(qián)曉倩'，賴(lài)俊英1,2, 詹樹(shù)林',張潔”, 王利群2,涂克華2(1.浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院，浙江杭州310027)(2.浙江大學(xué)高分子科學(xué)研究所，浙江杭州310027)摘要: 以二環(huán)已基碳酰亞胺N,N-二甲基氨基吡啶為偶聯(lián)劑，酯化縮合了聚乙二醇單膽固醇酯(MePEG-chol) 和聚乙二醇單硬脂酸酯(MePEG-st), 并利用紅外和核磁對產(chǎn)物結構進(jìn)行了表征。采用表面張力法研究了MePEG-chol和MePEG-st溶液的膠束化行為。結果表明在MePEG-st的水溶液中加入MePEG -chol可以顯著(zhù)地降低MePEG-st溶液的臨界膠柬濃度(CMC).當MePEG-cho!和MePEG-st以0.2摩爾比混合時(shí)，形成的復合膠束體系的CMC最小，表明膠束體系最穩定。動(dòng)態(tài)光散射及透射電子顯微鏡測試表明復合體系形成粒徑在10 nm左右，分布狹窄，形貌呈球形的微膠東粒子。與細胞膜中膽固醇通過(guò)嵌入磷脂疏水層達到穩定細胞膜的現象類(lèi)似，本文中制備的MePEG-Chol 中的膽固醇嵌入到MePEG-St的疏水脂肪層，構成了膠束中疏水的復合內核，從而提高了復合膠束的穩定性。關(guān)鍵詞:聚合物膠束，膽固醇，硬脂酸，藥物控釋中圈法分類(lèi)號: TQ420文獻標識碼: A文章編號: 1002-185X(2008)S2-655-04化工股份有限公司，經(jīng)乙酸乙酯重結晶.其余試劑均1引言為分析純，按常規方法純化后使用。脂質(zhì)體是一種已用于臨床的藥物載體，通過(guò)改變2.2聚乙二醇膽固醇 酯和聚乙二醇單硬脂酸脂合成藥物的藥代動(dòng)力學(xué)和生物分布率而大大提高了藥物的2.2.1 膽固醇丁二酸酐衍生物的合成療效。但是脂質(zhì)體載藥系統具有穩定性差和易被網(wǎng)狀在50 mL單口圓底燒瓶中，將膽固醇1.95 g (5內皮系統捕捉的缺陷(1.2]。盡管已有很多關(guān)于PEG改mmol)、丁二酸酐0.625g (5 mmol)溶于25 mL二嚅性磷脂以及寡聚糖改性膽固醇的仿脂質(zhì)體膠束體系的烷中，0.62 g (5 mmol) DMAP配成5 mL的二囈烷溶研究[-0,但是，從細胞脂膜結構中膽固醇和磷脂的相液，滴加入反應液，再滴加700 μL三乙胺，室溫千燥互作用，以及從膽固醇對細胞膜磷脂層所起的穩定作氮氣保護下，攪拌反應24 h.反應后減壓蒸發(fā)除去溶用的角度，研究PEG-脂肪酸和PEG-膽固醇的復合膠劑，加入30 mL蒸餾水形成乳狀液,用1 mol/L的HCI束體系方面的工作鮮有報道。本文合成了聚乙二醇單溶液滴定到pH為5~6,得到白色絮狀沉淀，過(guò)濾。50膽固醇酯(MePEG-chol) 與聚乙二醇單硬脂酸酯C真空干燥至恒重。得產(chǎn)物膽固醇丁二酸酐衍生物，(MePEG-st)，利用表面張力和動(dòng)態(tài)光散射等方法考為乳白色固體，產(chǎn)率90%。察了兩親性膽固醇酯對兩親性硬脂酸酯膠東體系的膠2.2.2 MePEG-chol 的合成束化行為的影響，得到了對該類(lèi)仿脂質(zhì)體藥物載體有在100 mL單口圓底燒瓶中，將聚乙二醇單甲醚意義的研究結果。3g (Mw= 550, 5.454 mmol)、 膽固醇丁二酸酐衍生物3.98g (8.18 mmol)溶于50 mL二氯甲烷中，再加.2實(shí)驗入DMAP 0.0803 g (0.6545 mmol). DCC 1.688 g(8.182.1 原料mmol)。室溫干燥的氮氣保護下，攪拌反應24 h.反二環(huán)己基碳酰二亞胺( Dicyclohexyl carbodimide,應后過(guò)濾除去二環(huán)己基脲(DCU),減壓蒸餾除去溶DCC)、聚乙二醇單甲醚(Mw=550)和膽固醇，分劑后溶于四氫呋喃,用冷乙醚沉淀,靜置棄去清液(重析純，均購自Acros 公司。4-二甲氨基吡啶復4次),除去過(guò)量的膽固醇丁二酸酐衍生物，得到產(chǎn)(N,N'-Dimetbyl aminopyridine, DMAP), 湖南海利物在60 C真空干燥恒重.產(chǎn)物為半透明膏狀體，產(chǎn)中國煤化工收稿日期: 2007-11-22基金項目:國家自然科學(xué)基金資助(20474055)YHCNMH G通訊作者:賴(lài)俊英，女，博士,浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院，浙江杭州310027,電話(huà): 0571-87951397, E-mail: junyinglai@zju.edu.cn●656●稀有金屬材料與工程第37卷率70%。2.2.3 MePEG-st 的合成在50mL圓底燒瓶中,將硬脂酸0.568g(2mmol),DMAP聚乙二醇單甲醚1.210g (2.2 mmol)溶于30 mL二氯甲烷中，在依次加入DMAP0.0245 g (0.2 mmol)，DCC,DMAPDCC0.4539 g (2.2 mmol)。在氮氣保護、攪拌、30 C(MePEG- chol)下反應36 h后，過(guò)濾去沉淀DCU,減壓蒸去溶劑，再將其溶于乙酸乙酯，用300 g/L的NaCl水溶液重復MePEG-0H+CH;(CH2)16CO0H DMAP CH:(CH2)6COOPEGMe(MePEG-st)萃取多次，洗去殘留的聚乙二醇單甲醚，加入無(wú)水MgSO4后，再減壓蒸去溶劑乙酸乙酯，40 C真空干圖1 MePEG-chol 和MePEG-st的合成路線(xiàn)燥24h.得白色固體產(chǎn)物。Fig.1 The synthetic routes of MePEG-chol and MePEG-st2.3 膠束溶液的制備先將樣品溶于四氫呋喃，在劇烈攪拌下滴入蒸餾不同，羰基出現兩個(gè)峰，化學(xué)位移分別位171.85 和水中，滴完后再攪拌48 h揮發(fā)四氫呋喃。用該方法配172.59。H-NMR譜圖中重要的質(zhì)子化學(xué)位移歸屬為:制濃度為5 mg/mL溶液，其它濃度的溶液通過(guò)稀釋法85.35 (m，膽固醇C(6)-H), 4.24 (m,膽固醇C(3)配制。-H), 4.23 (t, PEG CH(a)2, 2H), 3.78~3.42 (PEG2.4 表面張力的測定CH(b)2, (4n-4)H), 3.34 (s, PEG- 0CH(C)3, 3H),水為二重蒸餾的去離子水。樣品池的溫度由恒溫2.64 (t,丁二酸酐H(d), 4H), 2.35 (m，膽固醇C(4)系統控制，控溫精度為+0.1 C.每個(gè)樣品在樣品池靜- H2, 2H), 1.99~0.64 (膽固醇上其它的H, 41H).置30 min后測定。產(chǎn)物MePEG-st紅外光譜中，單甲醚聚乙二醇的2.5 粒徑測定.羥基吸收峰消失，1730.5 cm^' 處吸收峰為生成的酯鍵樣品溶液濃度為0.1 mg/mL,經(jīng)0.45 μm的微孔膜特征吸收峰。過(guò)濾后注入樣品池，樣品測定時(shí)散射角固定在90%.3.2兩親性聚合物混合物體系在水溶液中的膠束化2.6儀器測試行為紅外光譜采用BRUCKER VECTOR 22傅立葉變將高分子微膠束用于藥物控釋系統，膠束的穩定換紅外光譜儀(FT-IR)測定;核磁共振通過(guò)AVANCE性是影響藥物釋放體系安全性至關(guān)重要的因素之-●DMX500型核磁共振儀進(jìn)行確定，溶劑為氘代氯仿。通常認為，低CMC的膠束體系，具有高的抗溶劑稀表面張力采用吊環(huán)型表面張力儀(日本島津)測定;釋性，因此往往以膠束的CMC作為評價(jià)膠束穩定性粒徑和粒徑分布采用BROOKHAVEN公司90Plus型粒的一個(gè)重要依據。徑測定儀，配備He- -Ne 激光器(90°,波長(cháng)658 nm)。在兩親性化合物中，由于非極性基團的存在，化掃描電鏡實(shí)驗采用美國Philips公司XL30ESEM測定。合物分子有向空氣/水界面富集的趨勢。當溶液濃度較低時(shí)，兩親化合物分子首先在空氣/水界面吸附，疏水3結果與討論性部分伸向空氣中，起到降低水的表面張力的作用.3.1聚乙二醇 膽固醇酯和聚乙二醇單硬脂酸脂合成.隨著(zhù)兩親化合物濃度的增加，分子在表面的吸附量增按照圖1合成了MePEG-chol和MePEG-st.由于大，表面張力逐漸降低。當化合物的濃度達到臨界值,膽固醇羥基的空間位阻，它的反應活性較低，不適宜空氣/水界面被化合物分子鋪展完全。隨著(zhù)濃度的進(jìn)一用膽固醇和聚乙二醇直接反應。因此，將膽固醇先與步增加，溶液中的化合物分子發(fā)生締合，形成膠束,等摩爾的小分子丁二酸酐酯化，生成帶活性羧基的酯表面張力的變化趨于穩定。此時(shí)的膠東濃度稱(chēng)為臨界化產(chǎn)物。該產(chǎn)物與聚乙二醇在DCC和DMAP的作用膠束濃度(CMC)T。圖2是MePEG-chol和MePEG-st,下，在溫和的條件下生成高產(chǎn)率的MePEG-chol.及其復合體系水溶液的表面張力-濃度對數曲線(xiàn)。由在MePEG-chol的紅外譜圖中，1731.0 cm"' 的吸圖可見(jiàn)，受膽固醇剛性結構特性的影響，兩親性的收峰為生成酯鍵的特征吸收峰，1109.1 cm"' 處吸收峰MePI中國煤化工水溶液的濃度為1.0為乙氧基醚鍵的吸收峰，羧基吸收峰消失。MePEG-mg/mMHCNMH GPEG-st則具有良好chol的13C核磁共振譜圖進(jìn)一步驗證產(chǎn)物，丁二酸酐的表面沽住，具水路液時(shí)CMC為1.29x10-2 mg/mL.兩側偶聯(lián)的基團不同，因此形成的兩個(gè)酯鍵化學(xué)環(huán)境有意義的是當向MePEG-st水溶液中加入MePEG-chol增刊2錢(qián)曉倩等:新型聚乙二醇單酯復合膠束的合成及性能研究●657●時(shí)，混合體系的臨界膠束濃度均低于單-的MePEG-stMePEG-chol和MePEG-st之間的摩爾比)。與細胞膜聚合物體系的CMC,當MePEG-Chol和MePEG-St的中膽固醇通過(guò)嵌入磷脂疏水層達到穩定細胞膜的現象摩爾比為0.2時(shí)，復合體系的CMC最低(見(jiàn)圖3)。類(lèi)似，我們認為兩親性膽固醇酯的疏水性膽固醇結構表明兩親性膽固醇的存在使得MePEG-st形成更加穩也將嵌入到聚乙二醇單硬脂酸脂的疏水脂肪層中，共.定膠束體系。因此，該現象與細胞的脂膜中膽固醇的同組成了單一的復合膠束。這也是MePEG-chol起到作用類(lèi)似，MePEG-chol中的膽固醇結構插入穩定聚乙二醇單硬脂酸酯膠束的主要原因。MePEG-st的脂肪酸疏水層,剛柔性質(zhì)完全相反的分子100結構在空間上達到最優(yōu)排列，共同組成穩定的膠束體80-系。該結果對將這一膠束體系用于藥物控釋的載體具有重要的意義。; 60}40201520g 60-3.1-0.3z 40Log(C/mg:mL")圖2 MePEG chol和MePEG-st混合膠束的濃度與溶液表面張力之間的關(guān)系(37 C, r為MePEG chol和MePEG-st1之間的摩爾比)cFig.2 The curves of the surface tension vs. Log (concentration)8Cof the mixed aqueous solution of MePEG-chol andMcPEG-st at37乜(r is the molar ratio of MePEG-cbol縣4oto MePEG-st)141080二6英6(2 40MePEG-strs2 12 "os "as "a圖3聚合物溶液的臨界膠柬濃度(r 為MePEG-hol和Dianmeter/hmMePEG-st之間的摩爾比)Fig.3 CMC values of the aqueous solution of the polymers (r is圖4聚合物膠束在 25 C水中的膠束的粒徑分布the molar ratio of MePEG-chol to MePEG-st)Fig.4 Diameter of the miclles of polymers in water at 25C:(a)MePEG-chol; (b) MePEG-st; (c)r =0.5; (d) r=0.2(r is3.3兩親性聚合物混合物體系的膠束粒徑及其形態(tài)the molar ratio of MePEG-chol to MePEG-t)膠束粒徑的研究表明，盡管MePEG-chol 和中國煤化工MePEG-st兩者均為兩親性高分子，但是將其混合后，CNMH G則定，結果也表明兩者并不各自單獨形成兩類(lèi)膠束，而是共同組成復合MePEu cnol和merCu-st川幾成的復合膠柬體系形膠束體系，膠束的尺寸在10nm左右(圖4, r為成典型的球形膠束體系，微球直徑在10 nm左右，與●658.稀有金屬材料與工程第37卷動(dòng)態(tài)光散射結果一致(見(jiàn)圖5)。東濃度。動(dòng)態(tài)光散射及透射電子顯微鏡測試結果表明復合體系形成球形的微膠束粒子,粒徑在10 nm左右。說(shuō)明兩親性膽固醇酯中疏水性膽固醇結構嵌入到聚乙二醇單硬脂酸酯的疏水脂肪層中，共同組成了單一的.穩定復合膠束。該類(lèi)復合膠束體系可作為藥物控釋的載體。參考文獻References10 nm[1] Katataoka K et al. Adv Drug Delivery Rev[J], 2001, 47: 113[2] Kwon G s et al. Pharm Res[], 1993, 10: 970圖5復合膠束的透射電鏡圖 (MePEG-chol 與MePEG-st[3] KaKizawa Y et al. Adv Drug Delivery Rev[D], 2002, 54: 203的比例為0.2)[4] Kazunari Akiyoshi et al. Macromolecules[], 1993, 26: 3062Fig.5 Transmission electron micrograph of micelles (the molar[5] Kaunari Akiyoshi, Seichi Kobayashi, Shozo Shichibe et al. Jratio of MePEG- chol to MePEG-st is 0.2)Contolled Release[], 1998, 54: 313[6] Sophie Beugin-Deroo, Michel Ollivon, Sylyiane Lesicun. JColloid Interace Sci[J, 1998, 202: 3244結論[7] Zhao Guoxi(趙國璽), Physical Chemistry of Surfactant(表面合成了兩親性的MePEG-st和MePEG-chol.表面活性劑物理化學(xué))[M]. Beijing: Peiking University Press,張力結果表明，在MePEG-st的水溶液中引入MePEG-1984:75chol分子，可以顯著(zhù)地降低MePEG-st溶液的臨界膠Novel MePEG-chol and MePEG-st Mixed Micellar Systemsfor Drug Delivery: Preparation and CharacterizationQian Xiaoqian', Lai Junying'2, Zhan Shuin', Zhang Jie', Wang Liqun', Tu Kehua2(1. College of Civil Engineering & Architecture, Zbejiang University, Hangzhou 310027, China)(2. Institute of Polymer Science, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China)Abstract: By ester coupling reaction with dicyclohexyl carbodimideN, N dimethyl amino pyridine as the active carboxyl group reagents,novel biomimetic micelles based on Methoxy poly(ethylene glycol)-cholesterol (MePEG-chol) and Methoxy poly(ethylene glycol)-stearicacid MePEG-st) as amphiphilic polymer conjugates were prepared. Syothesized MePEG-chol and MePEG-st were confirmed by Fouriertransform-infrared and nuclear magnetic resonance spectroscopy. Mixed micelles with different molar ratio of the two conjugates wereproduced by a precipitation method. Critical miellization behavior was studied by surface tension measurement. The results showed thatafter introducing of MePEG-chol into MePEG-st aqueous solution, the CMC value of the system decreased remarkably comparing toMePEG-st aqueous solution. When the molar ratio of MePEG-chol and MePEG-st was 0.2, the micellar system was the most stable. Theresults of dynamic light sattering measurement and TEM observation indicated that the mixed systems form micelles in the size of 10 mwith a spherical morphology. The results showed that the mixed micelle was formed and the structure of the mixed micelle was consideredto be similar to cell membrane. This constructed biomimetic mixed micelle can be a8 a good candidate for the delivery of hydrophobicdrugs.Key words: MePEG-Chol; MePEG-St; mixed micelle; biomimetic中國煤化工Corresponding Author: Lai Junying, Ph. D., College of Civil EngineeringCNMH GHangzhou 310027, P. RChina, Tel: 0086-571-87951397, Fax: 0086-571-87952485, -mar.junylngia1@zju.cau.cn