一种基于二乙基二硫代氨基甲酸酯单元的聚合物前药纳米粒子及其制备与应用

本发明属于纳米医药及新材料领域，特别涉及一种基于二乙基二硫代氨基甲酸酯单元的聚合物前药纳米粒子及其制备与应用。

背景技术：

1、药物递送系统在肿瘤治疗研究中有着广泛的应用需求。以往的药物递送系统对药物的负载方式多以吸附或包覆的方式进行，典型的如脂质体、胶束、囊泡等(mitchell m j,et al.nature reviews drug discovery,2021,20(2):101-124)，这样的负载方式负载效率有限且具有较高的随机性，用于被负载的药物随机一部分进入载体中，而另一部分则游离在载体之外成为损失，多数情况下还需要进行额外的分离处理以避免游离药物对治疗的影响。

2、许多金属元素如铜、铁、镍等是影响细胞生命活动的重要元素，调节他们在细胞内的水平对细胞产生的影响一直是科研人员关注的方向(yang w s,etal.cell,2014,156(1-2):317-331；tsvetkov p,et al.science,2022,375(6586):1254-1261)。然而，游离的金属离子给药不具备靶向性，无机金属纳米粒子又多具有较大的毒性，这为在生物体层面的研究造成了障碍。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种基于二乙基二硫代氨基甲酸酯(dtc)单元的聚合物前药纳米粒子。

2、本发明另一目的在于提供上述基于二乙基二硫代氨基甲酸酯单元的聚合物前药纳米粒子的制备方法。

3、本发明再一目的在于提供上述基于二乙基二硫代氨基甲酸酯单元的聚合物前药纳米粒子在载体中的应用。

4、本发明的目的通过下述方案实现：

5、一种基于二乙基二硫代氨基甲酸酯单元的聚合物前药纳米粒子，同时具有式(i)和式(ii)两种聚合物前药结构：

6、

7、式(i)(ii)中的m＝8～15。

8、所述式(i)由以下步骤制备得到：

9、(a)将二乙胺、2-巯基乙醇、二硫化碳、三乙胺和四溴化碳以1：1：1：(1～2)：(1～2)的物质的量比例共混溶于二氯甲烷(dcm)反应得到产物hdtc；

10、(b)将hdtc与甲基丙烯酰氯和三乙胺以1：(1～2)：(1～2)的物质的量比例共混溶于dcm反应得到含dtc单元的单体dtcm；

11、(c)将4-氰基-4-[(十二烷基硫烷基硫羰基)硫烷基]戊酸(cta)与4,4-偶氮双(4-氰基戊酸)(avca)和dtcm以1：(0.1～0.5)：(10～100)的物质的量比例共混溶于n,n-二甲基甲酰胺(dmf)中，通过raft聚合得到式(i)前药聚合物pdtcm。

12、所述式(ii)由以下步骤制备得到：

13、(a)将peg(mn＝2kda)、cta、n,n'-二环己基碳酰亚胺和4-二甲氨基吡啶以1：(1～2)：(1～2)：(0.1～1)的物质的量比例共混溶于二氯甲烷(dcm)反应得到产物命名为peg-cta；

14、(b)将peg-cta与avca和dtcm以1：(0.1～0.5)：(10～100)的物质的量比例共混溶于n,n-二甲基甲酰胺(dmf)中，通过raft聚合得到式(ii)前药聚合物peg-b-pdtcm。

15、上述基于二乙基二硫代氨基甲酸酯单元的聚合物前药纳米粒子的制备方法，包括以下步骤：将式(i)结构的分子pdtcm和式(ii)结构的分子peg-b-pdtcm溶于有机溶剂，然后将水加入所得聚合物溶液中，搅拌，透析，得到基于二乙基二硫代氨基甲酸酯单元的聚合物前药纳米粒子。

16、所述基于二乙基二硫代氨基甲酸酯单元的聚合物前药纳米粒子的制备方法，具体包括以下步骤：

17、(a)将式(i)结构的分子pdtcm和式(ii)结构的分子peg-b-pdtcm按质量比5：5-10：0混合溶于有机溶剂，将水注射入剧烈搅拌的聚合物溶液中，使得最终混合溶液中的有机溶剂体积占比为10％～20％；

18、(b)将得到的混合溶液在水中透析，除去其中的有机溶剂，得到所述的聚合物前药纳米粒子。

19、步骤(a)所述有机溶剂包括二氧六环、四氢呋喃中的至少一种。

20、步骤(a)所述式(i)结构的分子pdtcm与有机溶剂的用量比为0.7mg：(0.05～0.15)ml。

21、一种上述基于二乙基二硫代氨基甲酸酯单元的聚合物前药纳米粒子作为载体的应用。

22、所述载体负载的物质包括药物、金属离子中的至少一种；其中，药物为疏水药物，包括r837、香豆素6中的至少一种；金属离子包括铜离子、铁离子、镍离子中的至少一种。

23、一种上述基于二乙基二硫代氨基甲酸酯单元的聚合物前药纳米粒子负载药物的方法，包括以下步骤：

24、(a)将式(i)结构的分子pdtcm和式(ii)结构的分子peg-b-pdtcm按质量比5：5-10：0混合溶于有机溶剂，同时加入药物；将水注射入剧烈搅拌的聚合物溶液中，使得最终混合溶液中的有机溶剂体积占比在10％～20％；

25、(b)将得到的混合溶液在水中透析，除去其中的有机溶剂，得到载药聚合物前药纳米粒子。

26、一种上述基于二乙基二硫代氨基甲酸酯单元的聚合物前药纳米粒子负载金属离子的方法，包括以下步骤：

27、(a)将式(i)结构的分子pdtcm和式(ii)结构的分子peg-b-pdtcm按质量比5：5-10：0混合溶于有机溶剂，将水注射入剧烈搅拌的聚合物溶液中，使得最终混合溶液中的有机溶剂体积占比在10％～20％；

28、(b)将得到的混合溶液在水中透析，除去其中的有机溶剂；

29、(c)向透析后的溶液中加入柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液使溶液ph<6.0，再加入金属盐溶液，搅拌孵育8～16h；

30、(d)将步骤(c)得到的溶液使用超滤法在水中过滤，除去溶液中游离的金属离子，得到负载金属离子的聚合物前药纳米粒子。

31、一种上述基于二乙基二硫代氨基甲酸酯单元的聚合物前药纳米粒子同时负载金属离子以及药物的方法，包括以下步骤：

32、(a)将式(i)结构的分子pdtcm和式(ii)结构的分子peg-b-pdtcm按质量比5：5-10：0混合溶于有机溶剂，同时加入药物，将水注射入剧烈搅拌的聚合物溶液中，使得最终混合溶液中的有机溶剂占比在10％～20％；

33、(b)将得到的混合溶液在水中透析，除去其中的有机溶剂；

34、(c)向透析后的溶液中加入柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液使溶液ph<6.0，再加入金属盐溶液，持续搅拌8～16h；

35、(d)将步骤(c)得到的溶液使用超滤法除去溶液中游离的金属离子，即得金属离子与药物共负载的聚合物前药纳米粒子。

36、所述方法中药物或金属盐的加入量可按实际需要调整。

37、上述方法制得的负载后聚合物前药纳米粒子在制备肿瘤药物中的应用。

38、本发明的机理为：

39、本文采用聚合物前药纳米粒子的形式将目标药物dtc以组分的形式直接制备成纳米粒子。聚合物前药纳米粒子本身即药物，理论上使用多少聚合物前药用于制备纳米粒子就有多少药物被负载于纳米粒子之上，极大地提高了药物的负载效率。同时，一方面前药的形式天然的适合引入响应性释放功能，本发明使用二硫键键合dtc，使制得的聚合物前药纳米粒子具备谷胱甘肽还原性响应释放药物的能力；另一方面，聚合物纳米粒子的形式本身具备负载游离小分子药物的能力，可用于负载多药物组分的联合治疗，适合用于肿瘤治疗的研究。

40、本发明提供了一种基于dtc单元的聚合物前药纳米粒子。这种纳米粒子具有的dtc单元使其具备负载多种金属离子(如cu2+、fe3+、ni2+)的能力，以二硫键键合dtc单元的结构使纳米粒子具有基于还原性响应释放的被动靶向能力，聚合物基的组成使纳米粒子具有相对无机金属纳米粒子更低的毒性，同时可以同步负载其他小分子药物，对研究调节肿瘤细胞内金属离子水平对肿瘤细胞产生的影响及探索与此相关的肿瘤联合治疗提供了有力的研究工具。

41、本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：

42、本发明的聚合物前药纳米粒子可稳定结合包括cu2+、fe3+、ni2+等多种金属离子，同时可负载小分子疏水药物，并具有还原性响应能力，可响应gsh释放dtc，为研究调节肿瘤内金属离子水平对肿瘤细胞影响，以及同时实现与其他药物联合用于肿瘤治疗提供了有力的纳米药物递送工具。