透析法改進藥物的聚乙二醇前藥化工藝

陳卓，石蕊，譚李玉，李夢琦

(1.西安醫(yī)學(xué)院 藥學(xué)院，陜西 西安 710021;2.陜西省人民醫(yī)院眼科，陜西 西安 710068)

自1975 年Ringsdorf 提出聚合物-藥物共連體系以來，聚乙二醇(PEG)逐漸成為重要的藥物衍生化載體［1］。PEG 化的藥物由于結(jié)構(gòu)的改變，本身雖然不再具有原藥物的活性，但在體內(nèi)特定區(qū)域的酶的作用下，可以重新裂解出原藥物，產(chǎn)生活性及靶向性，此類藥物稱為PEG 化前藥。PEG 化前藥不僅具有良好的水溶性和生物相溶性［2］，且由于其能夠阻礙血漿成分的吸附，使PEG 化前藥在體循環(huán)中可以“隱形”于網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)的攝取，從而提高其生物利用度。藥物的PEG 前藥化還可以使原本的小分子藥物轉(zhuǎn)化為高分子前藥，由于高分子藥物難以通過角膜等生理屏障吸收［3］，從而使其在不改變其活性的前提下不跨過角膜等生理屏障，以大幅減輕其局部使用時的全身副作用。

PEG 化前藥通過將藥物與PEG 或單端甲基PEG 通過共價鍵偶聯(lián)的方式制備。然而，藥物的PEG 衍生化反應(yīng)如果僅靠其端基的羥基作為反應(yīng)基團，由于PEG 的分子質(zhì)量較大，兩端的羥基活性較差，效率往往不高。因此，使用PEG 對藥物進行衍生化時常引入更加活潑的基團對其進行活化。聚乙二醇單甲醚琥珀酰亞胺酯(mPEG-NHS)可以與藥物中極常見的氨基進行反應(yīng)，反應(yīng)活性高且條件溫和，得到了廣泛的應(yīng)用。但目前文獻中所報道的衍生化工藝常涉及反復(fù)重結(jié)晶及柱層析［4-5］，且收率較低，成為了此類研究的瓶頸。

本研究擬采用透析法對后處理工藝進行改進，并使用典型的氨基藥物磺胺(SA)為模式化合物，與聚乙二醇2000 單甲醚琥珀酰亞胺酯(mPEG2000-NHS)合成mPEG2000-SA。

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

單甲醚聚乙二醇2000 琥珀酰亞胺琥珀酸酯(mPEG2000-NHS)，化學(xué)純;磺胺、DMAP、DMSO(使用前經(jīng)500 ℃活化的4A 分子篩浸泡除水);硅膠H等試劑均為分析純;雙蒸水。

BRUKER TENSOR 27 型傅里葉變換紅外光譜儀;UV-1780 型紫外分光光度計;FD-1000 型冷凍干燥機;PSL-1810 型磁力攪拌低溫槽。

1.2 磺胺聚乙二醇單甲醚前藥的制備

稱取 磺 胺3. 5 g (20 mmol)、DMAP 0. 6 g(5 mmol)于10 mL DMSO 中，攪拌下將溶有mPEG2000-NHS 8 g (4 mmol)的10 mL DMSO 溶液滴入，滴畢升溫至50 ℃，反應(yīng)24 h。將反應(yīng)液傾入50 mL 水中，混勻后加入截留分子量為2 000 透析袋中，透析4 d。期間每隔24 h 更換外液一次，外液使用TLC 檢測磺胺殘留，至無磺胺檢出后停止透析。將袋內(nèi)液體經(jīng)磁力攪拌低溫槽凍結(jié)2 h，冷凍干燥，得白色粉末6.5 g，收率76%。

2 結(jié)果與討論

2.1 磺胺聚乙二醇單甲醚前藥的紅外表征

產(chǎn)物經(jīng)傅里葉變換紅外光譜與mPEG-NHS 相比較發(fā)現(xiàn):其2 888.46 cm－1處極強的PEG CH2的C—H 峰未變，3 426.79 cm－1處增加磺胺中—NH2與苯環(huán)共軛產(chǎn)生強吸收峰;1 700 ～1 800 cm－1新出現(xiàn)的兩峰為苯環(huán)碳碳雙鍵伸縮峰及酰胺 C O 伸縮峰，其向高波數(shù)移動是由于苯環(huán)上的磺酰基吸電子基團，并與新出現(xiàn)的1 532.61 cm－1處的酰胺Ⅱ帶吸收峰相呼應(yīng);新出現(xiàn)的649.38 cm－1處的吸收峰是磺胺中對取代苯的特征區(qū)，并與1 900 cm－1左右的苯環(huán)C—H 彎曲振動的弱峰呼應(yīng)。這說明磺胺已與mPEG 連接得到目標(biāo)產(chǎn)物。

2.2 后處理工藝

在藥物的聚乙二醇衍生化反應(yīng)工藝中，產(chǎn)物的分離是關(guān)鍵。但由于PEG 的分子量大，含有PEG的各種雜質(zhì)與產(chǎn)物的物理化學(xué)性質(zhì)往往由PEG 主導(dǎo)，顯得十分類似。使其不論由重結(jié)晶、硅膠柱層析，葡聚糖凝膠層析分離都十分困難，需反復(fù)進行，導(dǎo)致收率降低。本研究使用透析法進行后處理，反應(yīng)時使磺胺大大過量(摩爾比5∶1)，使mPEG-NHS全部轉(zhuǎn)化為mPEG-SA，由于聚乙二醇衍生化研究中所使用的藥物常為已有成熟工藝的藥物，故這種合成策略是合理的。反應(yīng)剩余的SA 與DMAP 都可以通過透析法與大分子的產(chǎn)物分離。該工藝的另一項優(yōu)勢是反應(yīng)可以使用溶解度較好但熔點高不易除去的DMSO 為溶劑，反應(yīng)后不必處理，在透析時一并除去。

3 結(jié)論

以聚乙二醇2000 單甲醚琥珀酰亞胺酯、模式化合物磺胺為原料，76%的收率制備了聚乙二醇2000單甲醚磺胺(mPEG-SA)，并通過透析法將該反應(yīng)常用的復(fù)雜后處理工藝減少為一步，從而提高了收率。

［1］ Ringsdorf H.Structure and properties of pharmacologically active polymers［J］. J Polym Sci Polym Symp，1975，51:135-153.

［2］ Harris J M.Introduction to biotechnical and biomedical applications of poly(ethylene glycol)［C］//Poly(ethylene glycol)Chemistry.New York:Plenum Press，1992:1-14.

［3］ 嚴(yán)忠勤，鐘裕國，溫玉明.趨淋巴抗癌藥絲裂霉素-右旋糖酐偶聯(lián)物的合成及生物學(xué)性質(zhì)的研究［J］. 中國藥物化學(xué)雜志，1999，4(9):240-244.

［4］ 葉海，張燦，沈文斌，等. 燈盞乙素聚乙二醇前藥的合成與表征［J］.中國天然藥物，2006，4(4):283-285.

［5］ 鄧家欣，蔡正艷，陶濤.聚乙二醇單甲醚-琥珀酰基半胱氨酸的合成［J］. 中國醫(yī)藥工業(yè)雜志，2009，40(5):331-333.