聚乙二醇化殼聚糖的合成

朱坤明，王建偉*，黃 娟

（1.浙江工業大學藥學院，浙江 杭州 310014；2.浙江科技學院生物與化學工程學院，浙江 杭州 310023）

聚乙二醇化殼聚糖的合成

朱坤明1，王建偉1*，黃 娟2

（1.浙江工業大學藥學院，浙江 杭州 310014；2.浙江科技學院生物與化學工程學院，浙江 杭州 310023）

對殼聚糖C(6)-OH進行聚乙二醇醚化接枝，制備聚乙二醇化殼聚糖衍生物，以提高其作為新型抗腫瘤藥物載體對病理部位的選擇性。實驗中，殼聚糖C(2)-NH2和聚乙二醇單甲醚(MPEG)分別用鄰苯二甲酸酐保護氨基和利用Arbuzov重排實現聚乙二醇單甲醚碘化，而后C(6)-OH與碘代聚乙二醇單甲醚(MPEGI)醚化、脫保護，得到6-O-聚乙二醇單甲醚殼聚糖 （CS-MPEG）。通過FTIR和1H NMR，確證了最終產物的結構，通過1H-NMR計算得MPEG接枝率為78%。

殼聚糖；聚乙二醇；藥物載體

0 前言

聚乙二醇（polyethylene glycol， MPEG）是一類線性、不帶電荷、無毒性、無抗原性、免疫原性、生物相容性好、溶解性好的高分子，既能溶于水溶液中也能溶于有機溶劑中，是少數被FDA許可用于食品醫藥的材料之一[1-2]。MPEG兼具親水性與柔韌性，是改善大分子水溶性的常用材料[3]，廣泛應用于高聚物的接枝改性。目前已有在殼聚糖上接枝不同分子量MPEG的報道[4]。

圖1 6-O-聚乙二醇殼聚糖（CS-MPEG）的合成路線

MPEG是一種兩親性生物材料，經過MPEG修飾后的殼聚糖具有較好的溶解性，能夠維持殼聚糖原有的分子結構和長度，并且在殼聚糖側鏈也能進行各種化學修飾或反應[1]，MPEG改善了殼聚糖及殼聚糖衍生物的細胞毒性、增加了生物相容性，MPEG化殼聚糖在多肽藥物、基因藥物傳輸以及生物功能材料上具有廣泛的應用[5]。

MPEG修飾殼聚糖的改性方法主要有接枝、交聯、嵌段共聚[8]。MPEG修飾殼聚糖能發生在氨基上[6-8]，也能在 C-6 的羥基上[1，7]。 但是，在氨基上修飾會引起殼聚糖基本骨架的改變，導致它失去原本的物理化學和生物化學活性[1]。盡管在C-6羥基上MPEG化的報道很少，但由于它可以保障游離氨基以進行其他衍生化和對殼聚糖基本骨架影響較小而不斷被重視[8]。濾，濾渣用乙醇索氏提取4 d，提取后剩余物過濾、干燥，得8.421 g土黃色固體，產率89.2%。

1.2.3 CS-MPEG的合成與表征

用5 mL水溶解的1.032 g KOH滴加到10 mL水溶解的2.967g AgNO3中，抽濾得灰色沉淀。取 0.77 g（3.3mmol）加入至 250 mL 燒瓶中，再加4.571 g（2mmol） MPEGI、0.582 g （2mmol）鄰苯二甲酰殼聚糖、40mLDMF，于60℃下加熱回流16 h。然后，加30 mL 85%水合肼和60 mL水，升溫至90℃，反應15 h。加200mL水，過濾，將濾液減壓蒸除溶劑至黏稠狀，轉移至透析袋透析3d，冷凍干燥，得2.609 g產品，產率67.9%。聚合物采用FTIR，1H-NMR進行結構確證。

1 實驗部分

1.1 儀器及試劑

Nicolet 6700傅立葉變換顯微紅外光譜儀；ANANCE（500 M）核磁共振波譜儀；Buchi R-210旋轉蒸發儀。

殼聚糖 （CS，Mw50，000，脫乙酰度≥91%）；聚乙二醇單甲醚2000（MPEG）；鄰苯二甲酸酐（PA）。

1.2 實驗步驟

1.2.1 碘代聚乙二醇（MPEGI）的合成

稱取MPEG 60 g（30mmol）于100mL燒瓶中，加入24mL亞磷酸三苯酯（90mmol）和13mL（90 mmol）碘甲烷，油浴加熱回流6 h。自然冷卻后，加入甲苯震蕩搖勻。在攪拌下，逐漸慢慢加入無水乙醚至有沉淀析出，停止攪拌，低溫使沉淀完全。抽濾，用冰乙醚洗滌濾渣，真空減壓干燥。得53 g黃色固體，產率88.3%。

1.2.2 N-鄰苯二甲酰基殼聚糖的合成

稱取殼聚糖 4.967 g（31mmol-NH2）、13.797 g鄰苯二甲酸酐（93mmol）于250mL燒瓶中，加入100mLDMF，氮氣保護下，于130℃油浴反應7 h，趁熱倒進冰水中，有大量深黃色物質析出，過

圖2 殼聚糖a和聚乙二醇-殼聚糖b紅外吸收譜圖

2 結果與討論

2.1 聚乙二醇-殼聚糖（CS-MPEG）的表征

CS-MPEG與CS的紅外譜圖相比 （圖2），在1110 cm-1（C-O伸縮振動）明顯增強，2886 cm-1（C-H伸縮振動）增強，3400 cm-1（O-H伸縮振動）減弱或消失，說明聚乙二醇已經接枝到殼聚糖上。

圖3氫譜中，δ3.1 ppm單峰處為殼聚糖C（2）上的質子峰，δ3.3 ppm處單峰為 MPEG側鏈-OCH3上的質子峰，δ3.6 ppm的一簇峰為MPEG側鏈-OCH2CH2上H及殼聚糖C（3~6）上的質子峰，δ3.7~4.0 ppm處為殼聚糖C（1）縮醛上的質子峰，證明MPEG已接枝至殼聚糖上。MPEG接枝率計算公式為通過1H-NMR質子比計算得MPEG接枝率為78%。

圖3 6-O-聚乙二醇殼聚糖1H-NMR譜圖（D2O）

3 結論

本論文以聚乙二醇、殼聚糖為原料，利用Arbuzov重排實現聚乙二醇單甲醚碘化，通過鄰苯二甲酸酐保護殼聚糖氨基，而后C（6）-OH與碘代聚乙二醇單甲醚（MPEGI）醚化、脫保護，得到6-O-聚乙二醇單甲醚殼聚糖。制備條件溫和，產率較高。所制備的聚合物有望作為新型抗腫瘤藥物的載體。

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Abstract：This paperwas focused on etherification through C （6）-OH of chitosan using MPEG， in order to obtain a novel kind of chitosan derivative which will be used as a new anticancer drug carrier to improve the selectivity of the drug against tumor tissues.In this experiment，C （2）-NH2of chitosan was protected by phthalic anhydride and iodination of MPEG was based on Arbuzov rearrangement， then C （6）-OH could react with MPEGI.After deprotection of amino group， chitosan-O-polyethylene glycol （CS-MPEG）graft copolymerwas obtained.The structure of productswere confirmed by FTIR and1H-NMR，and the grafting ratio calculated by1H-NMR wasMPEG 78%.

Keywords：chitosan;polyethylene glycol;drug carrier

Synthesis of PE Gylated Chitosan

ZHU Kun-m ing1， WANG Jian-wei1*， HUANG Juan2
（1.College of Pharmaceutical Science，Zhejiang University of Technology，Hangzhou，Zhejiang 310014， China；2.College of Biological and Chemical Engineering，Zhejiang University of Science and Technology，Hangzhou， Zhejiang 310023， China）

1006-4184（2017）9-0028-03

2017-03-19

朱坤明（1991-），男，安徽阜陽人，碩士研究生，主要從事抗腫瘤藥物載體的構建。

*通訊作者：王建偉，E-mail:312885101@qq.com。