含有可生物降解的酯键的可电离脂质和包含其的脂质纳米颗粒的制作方法

本公开涉及含有可生物降解的酯键的新型可电离脂质。更具体地，本公开涉及含有可生物降解的酯键的可电离脂质、使用该脂质制造的脂质纳米颗粒及其用途。

背景技术：

1、药物递送系统(dds)是一种工程化技术，旨在有效地递送必要剂量的药物，最大限度地减少副作用，同时最大限度地提高功效和效率。特别是，传统的病毒递送系统已被证明在基因治疗中作为药物递送载体是有效的，但一些缺点，如免疫原性、注射dna大小的限制和大规模生产的困难，限制了病毒作为基因递送系统的使用。

2、因此，作为病毒系统的替代方案，迄今为止，主要使用的将核酸转运到细胞中的方法是通过将核酸与带正电荷的脂质或聚合物(分别命名为脂质-dna缀合物(lipoplexes)和聚合物-dna缀合物(polyplexes))混合(hirko等人，curr,med,chem.,10,1185-1193,2003；merdan等人,adv.drug.deliv.rev.,54,715-758,2002；spagnou等人,biochemistry,43,13348-13386,2004)。特别地，脂质-dna缀合物由于其与核酸结合并将核酸很好地递送到细胞中的能力而在细胞水平上被广泛使用，但在体内环境中，存在一些缺点，即当局部注射时缀合物经常引起体内炎症(filonand和phillips，biochim.biophys/acta，1329，345-356，1997)，并且当血管内注射时，缺点是缀合物积聚在例如肺、肝和脾的组织中，这些组织主要是第一通过器官(ren等人，gene therapy.7，764-768，2000)。

3、鉴于这一背景，本发明人作出了坚持不懈的努力来开发一种新型材料，所述材料能够以优异的药物包封效率将阴离子药物(如核酸)有效地递送到靶器官或细胞，并通过确认本公开的含有可生物降解的酯键的新型可电离脂质的优异药物递送效果完成了本公开。

4、公开内容

5、技术问题

6、本公开的目的是提供含有具有新颖结构的可生物降解的酯键的可电离脂质、其立体异构体或其药学上可接受的盐。

7、本公开的另一个目的是提供包含可电离脂质、其立体异构体或其药学上可接受的盐的脂质纳米颗粒。

8、本公开的另一个目的是提供用于药物递送的组合物，其包括脂质纳米颗粒和阴离子药物。

9、技术方案

10、下面将详细介绍本公开内容。同时，本公开中公开的每个描述和实施方案可以应用于其他描述和实施方案中的每一个。换句话说，本公开中公开的各种要素的所有组合都落入本公开的范围内。此外，不能认为本公开的范围受限于下文所述的具体描述。

11、为了实现上述目的，本发明人进行了研究和努力，证实了由下式1表示的含有酯键的可电离脂质在制备成脂质纳米颗粒时能够稳定有效地递送药物，并且具有较少的副作用(例如肝毒性)，并完成了本公开。

12、含有酯键的可电离脂质

13、用于实现上述目的的本公开的实施方案是由以下式1表示的可电离脂质、其立体异构体或其药学上可接受的盐：

14、式1

15、

16、其中a是

17、r1和r2各自独立地选自-h、-c1-6烷基、-c1-6烷基-nr3r4或-c2-12烷基-(c＝o)-y-(ch2)xch＝ch-c4-12烷基的任一种，

18、r3和r4各自独立地选自-h、-c1-6烷基或-c2-12烷基-(c＝o)-y-(ch2)xch＝ch-c4-12烷基的任一种，

19、r5是-c1-6烷基-nr3r4或-c2-12烷基-(c＝o)-y-(ch2)xch＝ch-c4-12烷基，

20、y是-o-或nr6，

21、r6是-h或-c1-3烷基，

22、m是从0到5的整数，

23、n是从1到11的整数，

24、x是从1到5的整数，

25、l是从2到10的整数，和

26、p是从0到2的整数。

27、上述式1表示的化合物可以具体定义如下，但不限于此：

28、a可以是

29、r1和r2可以各自独立地选自-h、-c1-3烷基、-c1-4烷基-nr3r4或-c4-8烷基-(c＝o)-y-(ch2)xch＝ch-c4-8烷基的任一种，

30、r3和r4可以各自独立地选自-h、-c1-3烷基或-c4-8烷基-(c＝o)-y-(ch2)xch＝ch-c4-8烷基的任一种，

31、y可以是-o-，

32、m可以是从0到3的整数，

33、n可以是从3到7的整数，

34、x可以是从1到3的整数，

35、l可以是从2到6的整数，和

36、p可以是1。

37、此外，上述式1表示的化合物可以定义如下，但不限于此：

38、a可以是

39、r3和r4可以各自独立地选自-h、-c1-3烷基或-c4-8烷基-(c＝o)-y-(ch2)xch＝ch-c4-8烷基的任一种，

40、r5是-c1-4烷基-nr3r4或-c4-8烷基-(c＝o)-y-(ch2)xch＝ch-c4-8烷基，

41、y可以是-o-，

42、m可以是从0到3的整数，

43、n可以是从3到7的整数，

44、x可以是从1到3的整数，

45、l可以是从2到6的整数，和

46、p可以是1。

47、此外，根据本公开的实施方案，由上述式1表示的化合物可以选自由下表1中列出的化合物组成的组。

48、表1

49、

50、

51、如本文所用，术语“烷基”是指直链或支链、非环状饱和烃，除非另有说明。例如，“c1-6烷基”可以指含有1至6个碳原子的烷基。例如，在本公开的烷基结构中添加简单的取代基，只要它们与本公开的可电离脂质具有等效作用，则同样包括在本公开的范围内。

52、如本文所使用的，术语“可电离脂质”是指能够容易质子化的含胺脂质，也称为类脂质。可电离脂质，其电荷状态可能根据环境ph值而变化，在与阴离子药物的静电相互作用中发挥作用，以确保药物高效地包封在脂质纳米颗粒中，并有助于脂质纳米颗粒的结构。本公开的可电离脂质的特征在于具有含有酯键和双键的烷基链与含有至少一个伯胺的胺头结合的形式，并且与核酸递送中的其他已知可电离脂质相比，具有在体内具有优异功效(例如组织特异性和基因表达率)的优点，并且在药物递送后易于在体内降解，导致最小的副作用(例如肝毒性)。

53、如本文所使用的，术语“立体异构体”是指具有相同的化学式或分子式，但空间结构不同的化合物。这些立体异构体及其混合物中的每一种也包括在本公开的范围内。除非另有说明，连接到不对称碳原子的实键(-)可能包括表示立体中心绝对排列的楔形键或楔形虚键

54、本公开的由式1表示的化合物可以“药学上可接受的盐”的形式存在。作为盐，由药学上可接受的游离酸形成的酸加成盐可能是有用的，但不限于此。本文使用的术语“药学上可接受的盐”是指化合物的任何任意的有机或无机酸加成盐或碱加成盐，其副作用不会降低式1表示的化合物在对患者相对无毒无害的有效作用浓度下的有益功效。

55、酸加成盐可以通过常规方法制备，例如，通过将化合物溶解在过量的酸水溶液中，并使用与水混溶的有机溶剂(例如甲醇、乙醇、丙酮或乙腈)沉淀盐。可以加热等摩尔量的化合物和水中的酸或醇，然后可以将混合物蒸发至干燥，或者可以抽吸过滤沉淀的盐。

56、在这里，有机酸和无机酸可以用作游离酸。无机酸的实例可以包括但不限于盐酸、磷酸、硫酸或硝酸，有机酸的实例可以包括但不限于甲基磺酸、对甲苯磺酸、乙酸、三氟乙酸、马来酸、琥珀酸、草酸、苯甲酸、酒石酸、富马酸、扁桃酸、丙酸、柠檬酸、乳酸、乙醇酸、葡萄糖酸、半乳糖醛酸、谷氨酸、戊二酸、葡萄糖醛酸、天冬氨酸、抗坏血酸、碳酸、香草酸或氢碘酸。

57、此外，药学上可接受的金属盐可以使用碱制备。可以通过例如将化合物溶解在过量的碱金属氢氧化物或碱土金属氢氧化物溶液中，过滤不溶的化合物盐，然后蒸发和干燥滤液，来获得碱金属盐或碱土金属盐。在这里，金属盐可以是但不限于钠盐、钾盐或钙盐。此外，相应的银盐也可以通过使碱金属或碱土金属盐与合适的银盐(例如硝酸银)反应而获得。

58、包含含有酯键的可电离脂质的脂质纳米颗粒

59、本公开的另一个方面是脂质纳米颗粒，其包含由式1表示的可电离脂质、其立体异构体或其药学上可接受的盐。本公开的脂质纳米颗粒可以包含一种或两种或更多种由式1表示的可电离脂质。此外，根据目的，本公开的脂质纳米颗粒还可包含除本公开以外的可电离脂质。

60、脂质纳米颗粒还可以包含选自由磷脂、胆固醇和peg-脂质组成的组的至少任一种，但不限于此。

61、磷脂用于包封和保护由脂质纳米颗粒内的可电离脂质和药物相互作用形成的核，并与靶细胞的磷脂双层结合，以促进药物在细胞内递送过程中的细胞膜渗透和内体逃逸。磷脂不受限制地可以是任何能够促进脂质纳米颗粒融合的磷脂，例如，可以是二油酰磷脂酰乙醇胺(dope)、二硬脂酰磷脂酰胆碱(dspc)、棕榈酰油酰磷脂酰胆碱(popc)、鸡蛋(egg)磷脂酰胆碱(epc)、二油酰基磷脂酰胆碱(dopc)、二棕榈酰磷脂酰胆碱(dppc)、二油酰磷脂酰甘油(dopg)、二棕榈酰磷脂酰甘油(dppg)、二硬脂酰磷脂酰乙醇胺(dspe)、1,2-二油酰基-3-三甲基铵-丙烷(dotap)、磷脂酰乙醇胺(pe)、二棕榈酰磷脂酰乙醇胺、1，2-二油酰基-sn-甘油-3-磷酸(18-pa)、1，2-二亚油酰基-sn-甘油-3-磷脂酰胆碱、1，2-二花生四烯酰-sn-甘油-3-磷酸胆碱、1，2-二二十二碳六烯酰-sn-甘油-3-磷酸胆碱、1，2-二植酰基-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺(me 16:0pe)、1-棕榈酰基-2-油酰基-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺(pope)、1，2-二油酰基-sn-甘油-3-[磷酸-l-丝氨酸](dops)、1，2-二亚油酰基-sn-甘油-3-磷酸胆碱(dlpc)、1，2-二肉豆蔻酰-sn-甘油-3-磷酸胆碱(dmpc)、1，2-二十二烷酰基-sn-甘油-磷酸胆碱(dupc)、1，2-二-o-十八烯基-sn-甘油-3-磷酸胆碱(18:0二醚pc)、1-油酰基-2-胆甾酰基半琥珀酰基-sn-甘油-3-磷酸胆碱(ochemspc)、1-十六烷基-sn-甘油-3-磷酸胆碱(c16lyso pc)、1，2-二硬脂酰基-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺、1，2-二亚油酰基-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺、1，2-二亚油酰基-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺、1，2-二花生四烯酰-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺、1，2-二二十二碳六烯酰基-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺、鞘磷脂或其混合物。

62、结构脂质用于在形态学方面赋予脂质纳米颗粒内的脂质负载刚性，并通过分散在纳米颗粒的核心和表面来提高纳米颗粒的稳定性。结构脂质可以是例如但不限于胆固醇、胆甾烯醇、菠菜甾醇、粪甾醇(fecosterol)、谷甾醇、麦角甾醇、麦角甾烯醇、菜油甾醇、豆甾醇、菜籽甾醇、番茄碱、熊果酸、α-生育酚或其混合物。

63、在本公开中，peg-脂质是指脂质和peg缀合的形式，表明脂质具有在一端结合的亲水性聚合物，即聚乙二醇聚合物。peg-脂质有助于脂质纳米颗粒内纳米颗粒在血清中的颗粒稳定性，并作为纳米颗粒间聚集的屏障。此外，peg-脂质能够在体内递送过程中保护核酸免受降解酶的降解，从而增强核酸的体内稳定性，并增加包封在纳米颗粒中的药物的半衰期。peg-脂质可以是例如但不限于peg-神经酰胺、peg-dmg、peg-c-domg、peg-dlpe、peg-dmpe、peg-dppc、peg-dspe或其混合物。

64、在一个实施方案中，当通过将本公开的可电离脂质与磷脂、结构脂质和peg-脂质混合来制造脂质纳米颗粒时，可电离脂质：磷脂：结构脂质：peg-脂质的摩尔比可以为10-40：10-30：40-70：1-5。此外，摩尔比可以是但不限于20-30：15-25：45-55：1-5，但不限于此。

65、本公开的脂质纳米颗粒可以具有6.0至7.0，更具体地6.5至7.0的pka，以在酸性ph条件下显示正电荷，因此脂质纳米颗粒能够通过与表现出负电荷的治疗剂(如核酸和阴离子药物)的静电相互作用容易地形成药物复合物，从而高效地包封阴离子药物，并可用作细胞内或体内药物递送组合物。因此，本公开的脂质纳米颗粒不仅可用于递送核酸，还可用于递送任何阴离子形式的药物。换句话说，本公开的脂质纳米颗粒最终可以以进一步包含阴离子药物(以包封(enclosed)形式)的形式制造。

66、如本文所使用的，术语“包封”是指将递送物质包封以有效地将其包围并植入体内的过程，药物包封效率(包封效率)是指相对于制剂中使用的总药物量，包封在脂质纳米颗粒内的药物量。

67、阴离子药物可以是核酸、小分子化合物、肽、蛋白质、蛋白质-核酸构建体或阴离子生物聚合物-药物缀合物，但不限于此，只要药物能够通过与本公开的可电离脂质形成脂质纳米颗粒而稳定有效地递送即可。

68、在本公开中，核酸可以是但不限于sirna、rrna、dna、适配体、mrna、trna、反义寡核苷酸、shrna、mirna、sgrna、tracrrna、grna、核酶、pna、dna酶或其混合物。

69、脂质纳米颗粒中可电离脂质/核酸的重量比可以是1-20，例如5-15，更具体地8-12，但不限于此。

70、在本公开中，脂质纳米颗粒的直径大小可为例如50-90nm，但不限于此。

71、用于药物递送的组合物和包含脂质纳米颗粒的药物组合物

72、本公开的另一个方面是用于药物递送的组合物，其包含根据本公开的含有阴离子药物的脂质纳米颗粒。

73、本公开的另一个方面是药物组合物，其包含根据本公开的含有阴离子药物的脂质纳米颗粒作为活性成分。

74、脂质纳米颗粒和阴离子药物如上所述。

75、本公开的脂质纳米颗粒对于递送阴离子药物是有效的，因为它可能与阴离子药物(如核酸)形成稳定的复合物，并表现出低细胞毒性和有效的细胞摄取。因此，根据所使用的阴离子药物的类型和所使用的核酸的类型，脂质纳米颗粒对相关疾病具有预防或治疗作用，并且用作药物递送的组合物具有无限的潜力。

76、如本文所使用的，术语“治疗”是指旨在改变具有疾病的个体或细胞的自然过程的干预，其可以在病理状况的进展过程中进行，也可以用于预防。预期的治疗效果包括预防疾病的发作或复发、缓解症状、减少疾病的任何直接或间接的病理后果、预防转移、减缓疾病进展的速度、缓解或暂时缓解疾病状况、实现缓解、或改善预后。具体地，本公开包括通过脂质纳米颗粒的施用来改善疾病进程的任何行为，所述脂质纳米颗粒包含含有酯键的可电离脂质、其立体异构体或其药学上可接受的盐，以及作为活性成分的阴离子药物。此外，术语“预防”是指通过脂质纳米颗粒的施用来抑制或延缓疾病发作的任何行为。当本公开的脂质纳米颗粒用于治疗或预防目的时，将脂质纳米颗粒以治疗有效量施用于个体。

77、如本公开中使用的，术语“治疗有效量”是指含阴离子药物的脂质纳米颗粒的有效量。具体地，“治疗有效量”是指足以以适用于医学治疗的合理收益/风险比治疗疾病的量，有效剂量水平可根据各种因素来确定，包括受试者类型和严重程度、年龄、性别、疾病类型、药物活性、药物敏感性、施用时间、施用途径、排泄率、治疗持续时间、同时使用的药物以及医学领域熟知的其他因素。本公开的药物组合物可以作为单独的治疗剂施用或与其他治疗剂联合施用，或者可以与市售的治疗剂顺序或同时施用。此外，本公开的药物组合物可以单剂量或以多剂量施用。考虑到所有上述因素，重要的是施用能够以最小量获得最大效果而没有副作用的量，这可以由本领域技术人员容易地确定。本公开的药物组合物的施用剂量可由专家根据各种因素确定，如患者的病况、年龄、性别、并发症等。由于本公开的药物组合物的活性成分具有极好的安全性，因此活性成分甚至可以在预定剂量以上使用。

78、包含脂质纳米颗粒作为活性成分的组合物可以通过口服、肌内、静脉内、动脉、皮下、腹膜、肺和鼻注射施用，没有限制。

79、本公开的组合物还可以包含一种或多种用于施用的另外的药学上可接受的载体。药学上可接受的载体可以是盐水、无菌水、林格氏溶液、缓冲盐水、葡萄糖溶液、麦芽糖糊精溶液、甘油、乙醇或这些成分中的一种或多种的混合物，并且如果需要，可以含有其他常规添加剂，如抗氧化剂、缓冲剂、抑菌剂等。此外，通过进一步添加稀释剂、分散剂、表面活性剂、粘合剂和润滑剂，可以将组合物配制成可注射制剂，如水溶液、悬浮液、乳液等，丸剂、胶囊剂、颗粒剂或片剂。因此，本公开的药物组合物可以是贴片剂、液体剂、丸剂、胶囊剂、颗粒剂、片剂、栓剂等。这些制剂可以通过本领域中用于配制的常规方法或文献[参见remington'spharmaceutical science，mack publishing company，easton pa]中公开的方法制备，并根据各自的疾病或成分配制成各种制剂。

80、本公开的示例性实施方案可以以各种其他形式进行修改，并且本公开的范围不限于下面要描述的示例性实施方案。此外，提供本公开的示例性实施方案是为了向本领域技术人员更全面地解释本公开内容。此外，在整个说明书中“包括”一个成分并不意味着排除其他成分，而是意味着可以进一步包括其他成分，除非另有说明。

81、有益效果

82、当制造成脂质纳米颗粒时，本公开的含有酯键的可电离脂质可用于阴离子药物的稳定递送，特别是在核酸递送中有效，这在脂质纳米颗粒介导的基因治疗等相关技术中可能非常有用。

技术实现思路