CN104829794B - 一种酶响应聚合物及其制备方法和应用 - Google Patents

一种酶响应聚合物及其制备方法和应用 Download PDF

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CN104829794B CN201510237278.5A CN201510237278A CN104829794B CN 104829794 B CN104829794 B CN 104829794B CN 201510237278 A CN201510237278 A CN 201510237278A CN 104829794 B CN104829794 B CN 104829794B
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Abstract

本发明提供了一种酶响应聚合物，本发明提供的酶响应聚合物同时含有亲水链段和亲油链段，且通过含有特定结构的M2，使得制备得到的酶响应聚合物应用于抗菌药物载体，其不仅能够担载不同来源、不同分子量以及亲疏水性的抗菌药物，而且在β‑内酰胺酶或青霉素G酰胺酶存在的条件下，载体能够很好的降解，为对β‑内酰胺酶或青霉素G酰胺酶响应性的载体。

Description

一种酶响应聚合物及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于高分子材料领域，尤其涉及一种酶响应聚合物及其制备方法和应用。
背景技术
以二十世纪三、四十年代百浪多息的合成、青霉素的临床使用、链霉素的发现为开端，抗生素已经成为我们可靠而强大的武器用以抵抗感染性疾病，从而有效降低人类发病率和病死率(Fauci,A.S.,et al.N.Engl.J.Med.2012,366,454-461)；但是，与此同时，一些“狡猾”的致病性细菌，能够通过基因突变(de novo gene mutation)和横向基因传递(horizontal gene transfer)而获得耐药性，比如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)和耐碳青霉素烯类肠杆菌(CRE)；更糟糕的是，耐药性基因在细菌质粒和染色体中的积累导致的多重耐药细菌的出现(Levy,S.B.,et al.Nature Medicine 2004,10,S122-S129)。由于其能让多种抗生素束手无策，且在世界各地频繁出现，时至今日，抗生素耐药性已经成为全球公共卫生与人类健康所面临的一项重大挑战(Andersson,D.I.,etal.Nat.Rev.Microbiol.2010,8,260-271)。
解决抗生素耐药性难题的一种选择是研发具有新靶标、作用机制的新型抗生素，这种基于从天然产物中高通量筛选和化学全合成的策略在上世纪七十年代之前大获成功，但在近五十多年来收效甚微，例如从2010年至今，美国食品药品管理局(FDA)只批准了5种抗生素。另外一个选择是更谨慎和高效地使用现有的抗生素，发展新型的给药策略和机制，优化、提高抗生素使用效率，如：将β-内酰胺酶类抗生素(阿莫西林)和β-内酰胺酶抑制剂(克拉维酸)联合使用，恢复β-内酰胺酶类抗生素对耐药菌的活性；或者在治疗之前通过各种检测手段充分确认病原体，然后有针对性的施用合适的抗生素。但这些方法都存在一定局限性，比如抗生素/抑制剂联用策略只适用于由一小部分菌种引起的感染；而后一种方法则通常费时费力、操作不便，所以其在资源匮乏地区的实用性很难保证(Levy,S.B.,etal.Nature Medicine 2004,10,S122-S129)。
得益于近年来纳米科技的飞速发展和对生物体/材料相互作用的理解和认识，各种形式的抗生素载体已经被开发出来用以降低***毒性、优化药代动力学、生物分布、提高药物使用效率(Zhang,L.,et al.Curr.Med.Chem.2010,17,585-594)，如由阳离子大分子抗菌剂制备的聚离子复合物(PIC)胶束在细菌表面负电荷竞争作用下可以释放具有广谱抗菌作用的大分子抗菌剂(Liu,S.Y.,et al.Biomaterials 2014,35,1618-1626)；但是相比于静电相互作用等物理因子，如果能够利用细菌相关的生化因子(酶、细菌毒素、信号分子、糖或蛋白质等)来实现抗生素控释，就能实现更高的特异性和敏感性。由于能够负载各种分子量、亲疏水性等物化性质的客体分子，聚合物囊泡(polymersome)已经在纳米医药中被广泛使用。一些基于细菌酶响应的聚合物囊泡体系也被报道了，如利用细菌分泌的蛋白酶K来降解基于聚乳酸的聚合物囊泡，用于细菌检测(Tucking,K.S.,et al.Aust.J.Chem.2014,67,578-584)。但是现有的能够对细菌酶响应性的聚合物囊泡都集中于一些较常见的酶，如酯酶、蛋白酶等；然而，能够针对致病菌特异性酶，比如能够降解青霉素G的青霉素G酰胺酶(English,A.R.,et al.Proc.Soc.Exp.Biol.Med.1960,104,547-549)和降解β-内酰胺类抗生素(青霉素类，头孢菌素类，碳青霉素烯类)的β-内酰胺酶(Bush K.,etal.Antimicrob.Agents Chemother.1995,39,1211-1233)等，进行响应性药物传输的聚合物囊泡体系还较少见。因此，设计和制备能够对耐药细菌分泌的酶进行特异性响应的聚合物纳米载体用于特定位点和剂量的抗生素靶向传输，提高抗生素利用效率，优化治疗效果，仍然是一个亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种酶响应聚合物及其制备方法和应用，本发明提供的酶响应聚合物应用于抗菌药物的担载，能够在致病菌特异性酶的刺激下释放，进而提高抗菌药物的利用效率。
本发明提供了一种酶响应聚合物，具有式(I)所示结构：
其中，
x为10～200；
y为1～11；
z为1～6；
R为H或C1～C8的烷基；
R1为H或
M1为式(101)、式(102)、式(103)、式(104)、式(105)、式(106)、式(107)、式(108)、式(109)、式(110)和式(111)中的一种或几种，
其中，m为11～445，q为10～200；
M2为式(201)或式(202)，
其中，V为0～1。
本发明还提供了一种酶响应聚合物的制备方法，包括：
将具有式(II)结构的聚合物与具有式(III-1)结构的单体聚合，得到式(I-1)结构的聚合物；
其中，M1为式(101)、式(102)、式(103)、式(104)、式(105)、式(106)、式(107)、式(108)、式(109)、式(110)和式(111)中的一种或几种，
其中，m为11～445，q为10～200；
其中，y为1～11；
z为1～6；
R为H或C1～C8的烷基；
其中，x为10～200；R1为
优选的，所述式(II)结构的聚合物与具有式(III-1)结构的单体的摩尔比1:(10～200)。
本发明还提供了一种酶响应聚合物的制备方法，包括：
a)将具有式(II)结构的聚合物与式(III-2)结构的单体聚合，得到式(I-a)结构的聚合物，
其中，M1为式(101)、式(102)、式(103)、式(104)、式(105)、式(106)、式(107)、式(108)、式(109)、式(110)和式(111)中的一种或几种，
其中，m为11～445，q为10～200；
其中，y为1～11；
z为1～6；
R为H或C1～C8的烷基；
其中，x为10～200；R1为
b)将式(I-a)所示的聚合物物与式(IV)所示的小分子前体反应，得到式(I-2)所示的聚合物，
其中，v为0或1；
本发明还提供了一种药物载体，由本发明提供的聚合物自组装而成。
优选的，所述载体为囊泡结构。
优选的，所述载体的直径为50～2000nm。
优选的，所述载体的中间层的厚度为10～50nm。
本发明还提供了一种本发明制备的药物载体作为抗菌药物载体的应用。
本发明还提供了一种药物载体***，由本发明提供的药物载体和抗菌药物组成。
与现有技术相比，本发明提供了一种酶响应聚合物，本发明提供的酶响应聚合物同时含有亲水链段和亲油链段，且通过含有特定结构的M2，使得制备得到的酶响应聚合物应用于抗菌药物载体，其不仅能够担载不同来源、不同分子量以及亲疏水性的抗菌药物，而且在β-内酰胺酶或青霉素G酰胺酶存在的条件下，载体能够很好的降解，为对β-内酰胺酶或青霉素G酰胺酶响应性的载体。
附图说明
图1为本发明所述的担载药物的载体杀菌的基本原理；
图2本发明制备药物载体的制备过程；
图3为本发明实施例1得到的式(III-1)所示结构的化合物的氢谱；
图4为本发明实施例1得到的式(III-1)所示结构的化合物的碳谱；
图5为本发明实施例1得到的式(III-1)所示结构的化合物的高分辨质谱；
图6为本发明实施例1得到的式(I-1)所示结构的化合物的氢谱；
图7为本发明实施例1制备得到的药物载体1的透射电镜照片；
图8为本发明实施例1所述的药物载体1被青霉素G酰胺酶降解后的TEM照片；
图9为本发明实施例1制备的负载庆大霉素的囊泡抑制绿脓杆菌生长的实验结果；
图10为本发明实施例2得到的式(III-2)所示结构的化合物的氢谱；
图11为本发明实施例2得到的式(III-2)所示结构的化合物的碳谱；
图12为本发明实施例2得到的式(III-2)所示结构的化合物的高分辨质谱；
图13为本发明实施例2得到的式(I-a)所示结构的化合物的氢谱；
图14为本发明实施例2得到的式(I-2)所示结构的化合物的氢谱；
图15为本发明实施例2制备得到的药物载体2的透射电镜照片；
图16为本发明实施例2所述的药物载体2被β-内酰胺酶降解后的TEM照片；
图17为本发明实施例2制备的负载了万古霉素的囊泡抑制MRSA生长的实验结果；
图18为本发明所述的囊泡以及对照抗菌剂的固体培养基平板培养照片。
具体实施方式
一种酶响应聚合物，具有式(I)所示结构：
其中，
x为10～200；
y为1～11；
z为1～6；
R为H或C1～C8的烷基；
R1为H或
M1为式(101)、式(102)、式(103)、式(104)、式(105)、式(106)、式(107)、式(108)、式(109)、式(110)和式(111)中的一种或几种，
其中，m为11～445，q为10～200；
M2为式(201)或式(202)，
其中，V为0～1。
按照本发明，所述x优选为15～150，更优选为20～130，最优选为50～100；所述y优选为2、3、4、5、6、7、8、9或10；所述z优选为2、3、4或5；所述m优选为20～300，更优选为50～250，最优选为80～130；所述q优选为10～200，更优选为50～100；所述v优选为1；所述R优选为H或C1～C6的烷基，更优选为甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、叔丁基、戊基。
此外，结构式中的该结构与式(I)结构相连的部位。
本发明提供了一种酶响应聚合物，本发明提供的酶响应聚合物同时含有亲水链段和亲油链段，且通过含有特定结构的M2，使得制备得到的酶响应聚合物应用于抗菌药物载体，其不仅能够担载不同来源、不同分子量以及亲疏水性的抗菌药物，而且在β-内酰胺酶或青霉素G酰胺酶存在的条件下，载体能够很好的降解，为对β-内酰胺酶或青霉素G酰胺酶响应性的载体。
本发明还提供了一种酶响应聚合物的制备方法，包括：
一种酶响应聚合物的制备方法，包括：
将具有式(II)结构的聚合物与具有式(III-1)结构的单体聚合，得到式(I-1)结构的聚合物；
其中，M1为式(101)、式(102)、式(103)、式(104)、式(105)、式(106)、式(107)、式(108)、式(109)、式(110)和式(111)中的一种或几种，
其中，m为11～445，q为10～200；
其中，y为1～11；
z为1～6；
R为H或C1～C8的烷基；
其中，x为10～200；R1为
按照本发明，本发明将具有式(II)结构的聚合物与具有式(III-1)结构的单体聚合，得到式(I-1)结构的聚合物，所述式(II)结构的大分子链转移剂与具有式(III-1)结构的单体的摩尔比优选为1:(10～200)，更优选为1：(15～150)，更优选为1：(20～130)，最优选为1：(50～100)。所述共聚反应的溶剂优选为二甲基亚砜、1,4-二氧六环和四氢呋喃中的一种或几种；所述聚合反应优选为采用自由基聚合的方式，所述自由基聚合的引发剂优选为偶氮二异丁腈；所述反应优选在惰性气体环境下进行，所述反应的温度优选为60～150℃，更优选为70～100℃；所述反应的时间优选为8～15小时，更优选为10～12小时。
本发明所述式(III-1)结构的化合物优选按照以下方法制得，
将N-(4-(羟甲基)苯基)-2-苯乙酰胺与甲基丙烯酸异氰基乙酯混合反应得到，所述反应的催化剂优选为二月桂酸二丁基锡，所述反应的溶剂优选为二氯甲烷或氯仿；所述反应的温度优选为室温；为了反应能够温和的进行，本发明优选将甲基丙烯酸异氰基乙酯缓慢滴加入N-(4-(羟甲基)苯基)-2-苯乙酰胺、溶剂和催化剂的混合液中。
其中，青霉素G酰胺酶可以将所述式(III-1)的化合物中的端基苯乙酰基切除，随后对氨基苯甲醇将发生1,6-电子重排，脱去一分子二氧化碳，最终释放一个伯胺基团。
所述N-(4-(羟甲基)苯基)-2-苯乙酰胺优选按照以下方法制备：
将对氨基苯甲醇、二甲氨基吡啶与苯乙酰氯反应，反应完毕后，胺解，得到N-(4-(羟甲基)苯基)-2-苯乙酰胺；所述反应的溶剂优选为二氯甲烷或氯仿，所述反应的温度优选为-15～0℃；且为了降低副反应的发生，本发明优选将苯乙酰氯缓慢滴加至对氨基苯甲醇、二甲氨基吡啶和溶剂的混合溶液中反应；所述胺解优选采用乙二胺进行胺解，所述胺解的温度优选为60～100℃，更优选为80℃。
本发明还提供一种酶响应聚合物的制备方法为：
a)将具有式(II)结构的聚合物与具有式(III-2)结构的单体聚合，得到或式(I-a)结构的聚合物，
其中，y为1～11；
z为1～6；
R为H或C1～C8的烷基；
其中，x为10～200；R1为
b)将式(I-a)所示的聚合物物与式(IV)所示的小分子前体反应，得到式(I-2)所示的聚合物，
其中，v为0或1；
按照本发明，本发明将具有式(II)结构大分子链转移剂在自由基引发剂存在的情况下将具有式(III-2)结构的单体聚合，得到式(I-a)结构的聚合物，所述式(II)结构的聚合物与具有式(III-2)结构的单体的摩尔比优选为1:(10～200)，更优选为1：(15～150)，更优选为1：(20～130)，最优选为1：(50～100)；所述共聚反应的溶剂优选为二甲基亚砜、1,4-二氧六环和四氢呋喃中的一种或几种；所述反应的催化剂优选为N,N-二甲基苯胺和过氧化苯甲酰；所述反应优选在惰性气体环境下进行，所述反应的温度优选为15～80℃，更优选为30～50℃；所述反应的时间优选为8～15小时，更优选为10～12小时。
本发明所述式(III-2)结构的聚合物优选按照以下方法制得，
将4-氨基苯甲醇和氯甲酸苯酯混合反应得到中间产物，所述反应的溶剂优选为四氢呋喃和碳酸氢钠的混合溶液中反应；所述反应的温度优选为室温；
将得到的中间产物与甲基丙烯酸异氰基乙酯混合反应，得到式(III-2)结构的单体，为了反应能够温和的进行，本发明优选将甲基丙烯酸异氰基乙酯缓慢滴加入含有4-氨基苯甲醇、氯甲酸苯酯的混合液中。
将式(I-a)所示的聚合物物与式(IV)所示的化合物反应，得到式(I-2)所示的聚合物，所述反应的催化剂优选为二月桂酸二丁基锡和三乙胺的混合物；所述反应的气氛优选为在惰性气体环境下进行反应，所述反应的溶剂优选为DMSO和1，4-二氧六环；所述反应的温度优选为60～120℃，更优选为80～110℃；所述反应的时间优选为20～60小时，更优选为36～48小时；为了使反应产物纯度较高，本发明优选将得到的产物在N,N-二甲基甲酰胺中透析30～60h以除去过量的小分子前体。
本发明还提供了一种药物载体，由式(I)所示的酶响应聚合物自组装而成。
按照本发明，本发明通过将式(I)所示的酶响应聚合物自组装，得到的药物载体具有里中外三层结构，且最外层和最里层优选由酶响应聚合物中的亲水链段组成，中间层优选由酶响应聚合物的疏水链段组成，所述载体的直径为50～2000nm，优选为100～1000nm，更优选为200～800nm；所述载体的厚度优选为10～50nm，更优选为20～40nm；所述药物载体更优选的为囊泡结构，所述囊泡的最外层和最里层是由所述两亲性二嵌段共聚物的亲水链段组成，且所述囊泡中间层是由所述两亲性二嵌段聚合物的疏水链段组成；所述囊泡的直径为50～2000nm，优选为100～1000nm，更优选为200～800nm；所述囊泡的厚度优选为10～50nm，更优选为20～40nm。
所述药物载体为对β-内酰胺酶或青霉素G酰胺酶响应的载体，即在β-内酰胺酶或青霉素G酰胺酶存在下会降解，具体的，本发明所述的载体由于同时具有亲水链段和疏水链段以及特定的M2链段，在所述酶存在的情况下，其降解过程为：所述载体的疏水链段发生酶催化降解反应，脱除对氨基苯甲醇以及二氧化碳，并释放伯胺基团，该伯胺与所述两亲性嵌段聚合物的主链酯键发生胺解反应，从而使得最终聚合物在酶催化降解的同时，组装体发生交联，并伴随着组装体形貌的转变。
本发明所述的制备药物载体的自组装流程见图2，图2为本发明制备药物载体的制备过程，具体为：
将酶响应聚合物与有机溶剂混合，加入水，得到乳浊液；
将得到的乳浊液透析，得到药物载体。
按照本发明，本发明将酶响应聚合物与有机溶剂混合，加入水，得到乳浊液；所述有机溶剂优选为1，4-二氧六环或四氢呋喃；所述水优选为净化水或超纯水，为了使酶响应聚合物更好的组装，本发明优选将水以3～8mL/h的速度加入溶解有酶响应聚合物的有机溶剂中，更优选为4～5mL/h。
本发明将得到的乳浊液透析，得到酶响应聚合物载体，所述透析的环境为在超纯水中透析，以除去有机溶剂。
本发明还提供了一种药物载体作为抗菌药物载体的应用，药物载体同时含有亲水链段和亲油链段，且通过含有特定结构的M2，使得制备得到的酶响应聚合物应用于抗菌药物载体不仅能够担载不同来源、不同分子量以及亲疏水性的抗菌药物，而且担载抗菌药物后的载体对β-内酰胺酶或青霉素G酰胺酶具有很好的响应性，能够在β-内酰胺酶或青霉素G酰胺酶存在下，负载抗菌药物的载体会发生酶解反应、化学交联、形貌转变、同时伴随着双层膜亲疏水性质的反转，最终会导致抗生素的响应性释放，从而发挥其生理活性，抑制耐药菌生长，其担载药物的药物载体的作用机理如图1所示，图1为本发明所述的担载药物的载体杀菌的基本原理。
本发明提供的酶响应聚合物同时含有亲水链段和亲油链段，且通过含有特定结构的M2，使得制备得到的酶响应聚合物应用于抗菌药物载体不仅能够担载不同来源、不同分子量以及亲疏水性的抗菌药物，而且在β-内酰胺酶或青霉素G酰胺酶存在的条件下，载体能够很好的降解，为对β-内酰胺酶或青霉素G酰胺酶响应性的载体。
下面将结合本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
1)制备疏水单体式(III-1)所示结构的化合物(其中，R＝CH3,p＝1,q＝1)：
将对氨基苯甲醇(1.0g,8mmol)和对二甲氨基吡啶(2.6g,21.3mmol)溶解于100mL干燥的二氯甲烷中，在冰浴中冷却的情况下缓慢滴加苯乙酰氯(3.2g,21mmol)。搅拌反应过夜，用1M氢氧化钠水溶液洗涤三次后干燥、浓缩，并通过柱层析纯化后将产物用大过量的乙二胺在80℃进行胺解反应，最终得到N-(4-(羟甲基)苯基)-2-苯乙酰胺(1.2g,产率～90％)。将N-(4-(羟甲基)苯基)-2-苯乙酰胺(1.2g,5mmol)和催化量的二月桂酸二丁基锡(20μL)溶解于50mL干燥的二氯甲烷中，在室温、搅拌的情况下缓慢滴加甲基丙烯酸异氰基乙酯(1.2g,7.5mmol)。4h后结束反应，用饱和食盐水洗涤、无水硫酸镁干燥后浓缩并柱层析纯化得到白色固体，即式(III-1)所示结构的化合物1.8g,产率为90％。
通过核磁共振对式(III-1)所示结构的化合物进行检测，结果参见图3和图4，图3为本发明实施例1得到的式(III-1)所示结构的化合物的氢谱；图4为本发明实施例1得到的式(III-1)所示结构的化合物的碳谱。
通过高分辨质谱对式(III-1)所示结构的化合物进行检测，结果参见图5，图5为本发明实施例1得到的式(III-1)所示结构的化合物的高分辨质谱。
另外，通过类似的分子设计和反应步骤，其它同类型结构的单体也可以被合成，例如，R＝H,p＝5,q＝1的丙烯酸酯单体：
和R＝CH3,p＝1,q＝2的甲基丙烯酸酯单体：
2)用可控自由基聚合制备两亲性二嵌段聚合物，即制备式(I-1)所示结构的化合物，其反应式如下所示：
将式(III-1)(200mg,0.5mmol)，偶氮二异丁腈(0.08mg,0.5μmol)和聚乙二醇大分子链转移剂(10mg,5μmol)溶解于二甲亚砜(400μL)中，充分脱气后在80℃聚合12h。终止反应后用无水***沉淀三次，充分干燥得到淡黄色聚合物，即式(I-1)所示结构的化合物140mg，产率为81％。
通过核磁共振对式(I-1)所示结构的化合物进行检测，结果参见图6，图6为本发明实施例1得到的式(I-1)所示结构的化合物的氢谱；
另外，需要指出的是，对于该聚合物来说，亲水链段为聚乙二醇，且m为11～445；疏水链段为青霉素G酰胺酶响应链段，且x为10～200；只要选择合适的亲疏水嵌段比例，即可通过自组装的方式获得青霉素G酰胺酶响应性囊泡，m和x对聚合物性能的影响不大。
3)自组装制备药物载体
将60mg式(I-1)所示化合物充分溶解于10mL二氧六环中，在搅拌的情况下以10mL/h的速度向其中加入90mL超纯水，将得到的乳浊液置于透析袋中在超纯水中透析除去有机溶剂，得到药物载体1；
将得到的药物载体1通过透射电镜进行检测，结果参见图7，图7为本发明实施例1制备得到的药物载体1的透射电镜照片，从图中可以看出，所述药物载体为复合囊泡，所述囊泡的直径为800nm左右；
本发明的制备方法制备得到的囊泡具有如下特征：
i)囊泡的最外层和最里层由聚乙二醇亲水嵌段组成；囊泡的中间层由青霉素G酰胺酶响应的疏水嵌段组成；
ii)疏水中间层的厚度约为20nm，且整个囊泡的直径约为800nm。
iii)在合适的温度和酸碱度的水溶液中，囊泡能够被青霉素G酰胺酶降解。更具体的，构成囊泡中间层的疏水链段能够被青霉素G酰胺酶降解，生成的伯胺基团与相邻的酯键发生胺解反应，同时伴随着囊泡结构向球形、核交联胶束的形貌转变；青霉素G酰胺酶降解后的囊泡的变化见图8，图8为本发明实施例1所述的药物载体1被青霉素G酰胺酶降解后的TEM照片，从图8可以看出，酶解反应的发生以及聚合物组装体形貌的转变。
4)药物载体1负载庆大霉素抑制绿脓杆菌生长
在制备药物载体1时将庆大霉素与式(I-1)所示的两亲性嵌段聚合物进行共组装，然后将未负载进去的庆大霉素通过透析除去，即可制备得到负载有抗生素客体分子的酶响应药物载体，即负载了庆大霉素的囊泡；
将制备得到的负载了庆大霉素的囊泡，进行抗菌试验，其结果如图9所示，图9为本发明实施例1制备的负载庆大霉素的囊泡抑制绿脓杆菌生长的实验结果；结果表明，在青霉素G酰胺酶存在的条件下，负载庆大霉素的囊泡载体对绿脓杆菌的生长抑制效果比没有青霉素G酰胺酶存在的条件下有显著增强；且其抑菌效果与游离的庆大霉素分子效果相当，说明在青霉素G酰胺酶存在时，包裹于囊泡载体中的庆大霉素能够在囊泡被降解的同时释放出来，发挥抑菌效果。
实施例2
1)制备疏水单体式(III-2)所示结构的化合物(其中，R＝CH3,y＝1,z＝1)：
将4-氨基苯甲醇(5.0g,40mmol)和氯甲酸苯酯(5mL，42mmol)在四氢呋喃和碳酸氢钠水溶液中反应后柱层析纯化得到产物9.1g,产率为93％。
上述产物(1.0g,4.1mmol)与催化量的二月桂酸二丁基锡(20μL)溶解于50mL干燥的二氯甲烷中，在室温、搅拌的情况下缓慢滴加甲基丙烯酸异氰基乙酯(0.96g,6.2mmol)，4h后结束反应，用饱和食盐水洗涤、无水硫酸镁干燥后浓缩并通过柱层析纯化得到白色固体，即目标产物式(III-2)所示结构的化合物1.5g,产率为90％。
通过核磁共振对式(III-2)所示结构的化合物进行检测，结果参见图10和图11，图10为本发明实施例2得到的式(III-2)所示结构的化合物的氢谱；图11为本发明实施例2得到的式(III-2)所示结构的化合物的碳谱。
通过高分辨质谱对式(III-2)所示结构的化合物进行检测，结果参见图12，图12为本发明实施例2得到的式(III-2)所示结构的化合物的高分辨质谱。
另一方面，通过类似的分子设计和反应步骤，其它同类型结构的单体也可以被合成，例如，R＝H，y＝1,z＝1的单体：
和R＝CH3,y＝5,z＝2的单体：
2)用可控自由基聚合制备两亲性二嵌段聚合物，即制备式(I-a)所示结构的化合物，其反应式如下所示：
其反应式如下所示：
将式(III-2)所示结构的化合物(100mg,0.25mmol)，N,N-二甲基苯胺(3mg,25μmol)，过氧化苯甲酰(6mg,25μmol)和聚乙二醇大分子链转移剂(50mg,25μmol)溶解于二氧六环(200μL)中，充分脱气后在30℃聚合12h。终止反应后用无水***沉淀三次，充分干燥得到淡黄色聚合物，即式(I-a)所示结构的化合物117mg，产率为90％。
通过核磁共振对式(I-a)所示结构的化合物进行检测，结果参见图13，图13为本发明实施例2得到的式(I-a)所示结构的化合物的氢谱；
3)将式(I-2)所示结构的化合物的制备，其反应式如下所示：
将式(I-a)所示结构的化合物(10mg)与PHCC(12mg)溶解于干燥的二甲亚砜(5mL)中，加入催化量的二月桂酸二丁基锡(20μL)和干燥三乙胺(100μL)，在氮气保护下，80℃反应48h后，在N,N-二甲基甲酰胺中透析36h以除去过量的PHCC。将上述产物干燥后溶解于干燥的二氯甲烷中(5mL)，加入苯甲醚(7μL)和三氟乙酸酐(30μL)。室温反应一小时后停止反应，在冷的***中沉淀三次后真空干燥得到产物式(I-2)所示结构的化合物6.2mg,产率为70％。
通过核磁共振对式(I-2)所示结构的化合物进行检测，结果参见图14，图14为本发明实施例2得到的式(I-2)所示结构的化合物的氢谱。
4)自组装制备药物载体
将50mg式(I-2)所示结构的化合物充分溶解于10mL二氧六环中，在搅拌的情况下以5mL/h的速度向其中加入90mL超纯水。将得到的乳浊液置于透析袋中在超纯水中透析除去二氧六环，得到聚合物囊泡2。
将得到的药物载体2通过透射电镜进行检测，结果参见图15，图15为本发明实施例2制备得到的聚合物囊泡2的透射电镜照片，从图中可以看出，所述囊泡为单室囊泡，所述囊泡的直径为100nm左右；
本发明的制备方法制备得到的囊泡具有如下特征：
i)囊泡的最外层和最里层由聚乙二醇亲水嵌段组成；囊泡的中间层由β-内酰胺酶响应的疏水嵌段组成；
ii)疏水中间层的厚度约为10nm，且整个囊泡的直径约为100nm。
iii)在合适的温度和酸碱度的水溶液中，由上述方法制备的囊泡能够被β-内酰胺酶降解。更具体的，构成囊泡中间层的疏水链段能够被β-内酰胺酶降解，生成的伯胺基团与相邻的酯键发生胺解反应，同时伴随着囊泡结构向球形、核交联胶束的形貌转变；β-内酰胺酶降解后的囊泡的变化见图16，图16为本发明实施例2所述的药物载体2被β-内酰胺酶降解后的TEM照片，从图16可以证明酶解反应的发生以及聚合物组装体形貌的转变。
5)药物载体2负载万古霉素抑制耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)生长
在制备药物载体2是将万古霉素与式(I-2)所示的两亲性嵌段聚合物进行共组装，然后将未负载进去的抗生素透析除去，即可制得负载有万古霉素的囊泡。
将负载了万古霉素的囊泡进行抗菌实验，结果如图17～18所示，图17为本发明实施例2制备的负载了万古霉素的囊泡抑制MRSA生长的实验结果；图18为本发明所述的囊泡以及对照抗菌剂的固体培养基平板培养照片；从图17可以得出，在万古霉素的有效浓度高于1mg/L时，负载了万古霉素的囊泡与游离的万古霉素抗菌作用相当；从图18可以看出，负载了万古霉素的囊泡与游离的万古霉素都能够很好的抑制耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的生长，而加入β-内酰胺酶的抑制剂之后，负载了万古霉素的囊泡的抑菌效果明显减弱。上述结果都说明由于β-内酰胺酶降解了负载有万古霉素的囊泡，导致万古霉素释放，并最终抑制溶液中耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的生长。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种酶响应聚合物，具有式(I)所示结构：
其中，
x为10～200；
y为1～11；
z为1～6；
R为H或C1～C8的烷基；
R1为H或
M1为式(101)、式(102)、式(103)、式(104)、式(105)、式(106)、式(107)、式(108)、式(109)、式(110)和式(111)中的一种或几种，
其中，m为11～445，q为10～200；
M2为式(201)或式(202)，
其中，V为0～1。
2.一种酶响应聚合物的制备方法，包括：
将具有式(II)结构的聚合物与具有式(III-1)结构的单体进行聚合，得到式(I-1)结构的聚合物；
其中，M1为式(101)、式(102)、式(103)、式(104)、式(105)、式(106)、式(107)、式(108)、式(109)、式(110)和式(111)中
的一种或几种，
其中，m为11～445，q为10～200；
其中，y为1～11；
z为1～6；
R为H或C1～C8的烷基；
其中，x为10～200；R1为
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述式(II)结构的聚合物与具有式(III-1)结构的单体的摩尔比1:(10～200)。
4.一种酶响应聚合物的制备方法，包括：
a)将具有式(II)结构的聚合物与式(III-2)结构的单体聚合，得到式(I-a)结构的聚合物，
其中，M1为式(101)、式(102)、式(103)、式(104)、式(105)、式(106)、式(107)、式(108)、式(109)、式(110)和式(111)中的一种或几种，
其中，m为11～445，q为10～200；
其中，y为1～11；
z为1～6；
R为H或C1～C8的烷基；
其中，x为10～200；R1为
b)将式(I-a)所示的聚合物与式(IV)所示的小分子前体反应，得到式(I-2)所示的聚合物，
其中，v为0或1；
5.一种药物载体，由权利要求1所述的酶响应聚合物或权利要求2～4任意一项所述的制备方法制备得到的酶响应聚合物自组装而成。
6.根据权利要求5所述的载体，其特征在于，所述载体为囊泡结构。
7.根据权利要求5所述的载体，其特征在于，所述载体的直径为50～2000nm。
8.根据权利要求5所述的载体，其特征在于，所述载体的中间层的厚度为10～50nm。
9.一种权利要求5～8任意一项所述的药物载体作为抗菌药物载体的应用。
10.一种药物载体***，由权利要求5～8任意一项所述的药物载体和抗菌药物组成。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109593158B (zh) * 2017-09-30 2021-02-26 浙江大学 一种γ-谷氨酰转肽酶催化水解致电荷翻转的聚合物及其在药物输送领域的应用
CN113929599B (zh) * 2020-07-08 2022-07-15 中国科学技术大学 一种精确嵌段聚合物纳米组装体及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5484610A (en) * 1991-01-02 1996-01-16 Macromed, Inc. pH and temperature sensitive terpolymers for oral drug delivery
CN103497306A (zh) * 2013-10-12 2014-01-08 中国科学院长春应用化学研究所 侧链带有氨基的aba型三嵌段可生物降解聚氨酯及其制备方法和用途
CN103951803A (zh) * 2014-05-05 2014-07-30 中国科学技术大学 一种制备灵敏响应聚合物囊泡的通用方法
CN104558107A (zh) * 2013-10-09 2015-04-29 国家纳米科学中心 酶响应性的两亲性多肽和药物载体及其制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6605714B2 (en) * 2000-11-29 2003-08-12 Council Of Scientific And Industrial Research Thermoprecipitating polymer containing enzyme specific ligands, process for the preparation thereof, and use thereof for the separation of enzymes

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5484610A (en) * 1991-01-02 1996-01-16 Macromed, Inc. pH and temperature sensitive terpolymers for oral drug delivery
CN104558107A (zh) * 2013-10-09 2015-04-29 国家纳米科学中心 酶响应性的两亲性多肽和药物载体及其制备方法
CN103497306A (zh) * 2013-10-12 2014-01-08 中国科学院长春应用化学研究所 侧链带有氨基的aba型三嵌段可生物降解聚氨酯及其制备方法和用途
CN103951803A (zh) * 2014-05-05 2014-07-30 中国科学技术大学 一种制备灵敏响应聚合物囊泡的通用方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Concurrent Block Copolymer Polymersome Stabilization and Bilayer Permeabilization by Stimuli-Regulated "Traceless" Crosslinking;Xiaorui Wang, et al.;《Angewandte Chemie International Edition》;20140212;第53卷(第12期);第3138-3142页 *

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