高分子药物完整版

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• 2 聚合物的生物耦合 • 许多药物被研究作为天然或合成药物载体的 候选药物。一般来说,一个理想的高分子药物 载体应具备以下特点:①适合的分子量或生物 可降解性,避免药物在体内的蓄积;②多分散 性,保证产物的均一 性;③更长的机体保留 时间以延长聚合物药物在体内的作用时间,使 物能在期望的身体部位分布和积累;④只有一 个基团能与蛋白质共轭连接,避免交联反应, 而对于小分子药物共轭,则要有多个活性基团 使其成为满意的药物载体。
• 3 聚乙二醇(PEG) 聚乙二醇长时间在许多药物和化妆品配方 中作为赋形剂,而在药物共轭和给药系统 研究中却在3O年前才开始。聚乙二醇具 有独特的性质:①无免疫原性,抗原性和 毒性;②易溶于水和多种有机溶剂;③聚 合物链具有高度的亲水性和弹性;④多分 散性。
• 3.1 PEG一小分子药物共轭:PEG 作为药物载体的主要缺陷是对药物的有效 负载不高,通过在PEG末端增加一个树 枝状的结构可以提高其载药量。小分子药 物与PEG的结合物需要被正确的设计, 使得药物能在需要的位置被释放出来。常 用的一些药物释放的方法主要有:①依赖 PH的改变控制连接的稳定性;②通过溶 酶体酶的作用改变连接的稳定性;③通过 邻位促进水解释放药物。
• 2.2 多聚氨基酸及其类似物:PGA, 聚天冬氨酸酶,聚N-羟乙基-I-谷氨酰胺 (PHEG)等都很容易合成,具有肽的 结构,可生物降解。 这类药物载药量高, 每个单体都具有一个副反应基团供耦合。 在这类聚合物中,PGA一紫杉醇在细胞 治疗方向进入了三期临床
• 2.3 多聚糖:多聚糖的药代动力学主要 受分子量、电荷、化学修饰及多分散程度 和分支的影响L。葡聚糖是本类药物中使 用最广泛的聚合物,它与阿霉素的共轭药 物已经入一期临床研究阶段。在与蛋白质 的偶联方面,葡聚糖偶联链激酶的药物s treptodekases已在俄罗斯 上市销售。
• 微球 (microspheres)是指 药物 溶解 或 者分 散 在 高 分 子 材料 基 质 中形成 的微 小 球状 结 构 ,粒径 在 1~250肚m 之 间 ,属 于基质 型骨 架微 粒 。微球 可 以供注射 (静 注 、肌 注 )、口服 、滴鼻 、皮 下埋植 或是 关节 腔 给 药使 用 。天 然 高分 子 药物 缓 释 体 系既 具有 一 般 药物 缓释 的特点 ,如 :调节 和控 制药 物 的释放速 度实 现长 效 目的 ;减 少给药 次数 和药 物刺激 , 降低毒 副 作用 , 提 高疗 效 ;增 加药 物稳定 性 ;掩盖 药物 的不 良口味 ;防止 药物 在 胃内的失 活等 。又由于 天然 材料 自身 的可降 解性 ,使得 材料 降解 速率 成为控 制药 物释 放速 率的 主要 因素 ; 另外 ,材料 的降解 抵消 了位 于体 系 中心 的药 物释 放较 慢的 特点 , 使 药 物释放 速 率可 以维持 恒定 ,达 到零 级 释放 动 力学 模 式 。 微 球输 送 体 系 因表 面积 比较 大 ,载药量 增加 ;而且 相 比其它 的 剂 型 ,微球 和粘 液具 有 较 高 的亲 和 性 ,可 以增 加 药物 吸 收 和 靶 向 性 ,利 于粘膜 如 眼睛 、鼻腔 、泌尿 系统 和消化 系统 等部 位 的 给药 ;该 释 放体 系 的靶 向运 输 还可 以通 过控 制 微球 的粒 径 大小 来实 现 。 目前 正在研 究 的天然 高分子 药物 微球 载体材 料 主 要包 括 :丝 素 蛋 白、几 丁质 和壳 聚 糖 、淀 粉 、胶原 和明 胶 、透 明质酸 、酪蛋 白 、白蛋 白和 玉米醇溶 蛋 白等几 类 。
• 1 微 球 载体 材 料 • 1.1 丝 素 蛋 白 丝 素蛋 白来源 于桑 蚕 ,是 生丝 的主要 成分 , 其 多肽链 在 稀 水 溶 液 中呈 无 规则 线 团 , 溶液 变浓 时构象 为 a螺旋 形式 ;当吐丝 时 变成 不溶 于水 的片 状 构象。丝 素蛋 白早 已 被 作 为药 物 缓 释 载体 材料 ,这 主要基 于 其天 然 高分子 材料 具有 的 良好 的生 物 相容 性 和 生物 可 降 解性 ,以及 不 易引 起 机体 免疫 反应 等特点。丝 素蛋 白微球 主要 是依 靠 喷雾 干燥 的 方法 制 备 而 成,球 形 大 小 在 2.0~10/.m之间 ,粒 径分 布 不均 一。
• 药物 的控 制释放 涉及 化学 、医学 、材料 学 、药 物学 、生物 学等 诸多 领域 ,已经 在医学 、生 物 、 农 业 、环保 、 船舶 涂料 和 日常生活 中得 到广 泛 应用 药 物输送 系统 (drug deliv ery system,DDS)就 是 将药 物或 者 其它 生物 活性物 质和 载体 材料结 合在 一起 使 药物 通过 扩散 等方式 在一 定 的时 间内 ,以某一 速 率 释放 到环 境 中或 者是 输送 到特定 靶组 织 , 对机体 健康 产生 作用 ;主要 包括药 物 和载体 两 部分 … 。因而 除药 物本 身 以外 ,药物载 体材 料 也 扮演 着重要 角 色。 它们可 以 同药 物被 加工成 不 同的控 制释 放体 系 ,如 微球 、微囊 和 丸剂 等。
• 1.3 淀 粉 • 淀粉 (starch)是 由葡 萄糖 构成 的天然 高 分 子 ,包 括 直链 淀 粉 和支链 淀 粉 ,它不 溶 于 水 ,但 与 水 接 触后 膨胀 。淀粉 微球作 为 药物 的缓 释 载 体主要 用 于 癌症 的治 疗上 。淀粉 的非 刚性 性质使其 具有 了结 构的 可变性 ,这有 利于 它在人 体 内的分 布 和靶 区 的浓集 。淀 粉微球 作为 鼻癌 治疗 中药 物 的载 体 材料 应用 十分 广泛。但 淀粉微 球 的制 备 主 要是 靠 小 分 子 交联 剂 的 作 用 ,包括 :环 氧氯 丙烷 、偏 磷酸盐 、乙二酸盐 和丙 烯酰类 化合 物等 ,因此 其酶 解很大 程度 上取 决于 交联 剂的用 量和 交联 程度 ;而 淀 粉 微球 的载药 主要 靠溶胀 、吸 附和 交联三 种方 法。
• 由于生物技术的发展,蛋白质和肽类药物 成为了对一些多病因疾病强效而且专一的 药物。不过这些产品仍然具有一些固有的 缺陷,如稳定性差,半衰期短和存在一定 的免疫原性等,因而限制了这类药物的大 规模应用。故需要为这些脆弱的产品延长 半衰期,避免其在体内的快速清除。
• 1。前言 免疫原性可能是这些药物面临的最严重的 问题之一 。特别是对一些能够造成不良反 应的外源性蛋白。一项研究结果证明牛血 清蛋白和过氧化氢酶在与PEG偶联以后 其免疫原性降低,这归因于蛋白质周围聚 合物链的的屏蔽效应。一般说来,与亲水 性聚合物的共轭偶联很大程度上能改变游 离药物在体内外的作用。
• 4 聚乙二醇衍生化的创新进展由于已有大量 此类文献,这里只简要叙述少量最新的聚乙二 醇衍生化法。Brocchini等人采用了 一个新的方法,将PEG选择性地链接到蛋白 质二硫键的位置。该化学反应需要预先断开二 硫键得到两个硫醇,其中一个与PEG衍生物 连接后重排,再通过双烷基化与第二个硫醇反 应。形成三个碳连接两个半胱氨酸的结构。该 反应通过定量控制进行,对蛋白质的二级结构 和三级结构没有明显的改变。
• 1.4 几 丁 质 和 壳 聚 糖 • 几 丁质 (chitin)又称 壳多 糖 ,,分 子量 达 数百万 。几 丁质 主要存 在于 无脊椎 动物 ,如 昆虫 、蟹 虾 、螺蚌 中 ,是 自然 界中存 在量仅 次 于 纤维 素 的多糖 。作 为药物 的载体 材 料 ,几 丁 质多 和其它 医用 材料 混合使 用 ,如聚乳 酸 和聚 羟 基 乙酸 的共 聚物 (PLGA) 。壳 聚糖 (chitosan)是 几 丁质 的脱 乙 酰基衍 生 物 。它 具有 生 物 相容 性 好 、低 毒性 、生 物 可 降解性 及 可 被吸 收利用 等特 点 ,具有 抗酸 、抗 溃 疡 的能 力 ,可阻止 或减 弱药 物在 胃 中的刺 激 作 用 ,因此 是 一种 良好 的药物 释放载 体 。
• 如今,药物缓释的研究范围正在不断地扩 大,市场上有许多的产品证明了其巨大的 潜力。共轭聚合物是众所周知的,它们被 广泛开发为一 种技术,这种技术有助于提 高肽类,蛋白质类,小分子药物和寡聚核 苷酸类药物的疗效。此外新的聚合物,如 最著名的N一(2羟丙基)甲基丙烯酰胺 共聚物(甲基丙烯酸羟丙酯),聚谷氨酸 (PGA)和聚乙二醇(PEG)都在被 不断的提出和研究。
• 2.1 乙烯基聚合物:作为高分子载体, 乙烯基聚合物潜在有大量的反应活性基团, 可以达到高水平的转运速率 乙烯基聚合 物不能够被生物降解,因此他们的分子量 必须低于40—50KD才能被肾脏滤过。 甲基丙烯酸羟丙酯(HPMA)与抗肿瘤 药物阿霉索衍生化的药物(PK1)是第 一例充分利用林斯多夫模型优化并且进入 临床试验的药物。
5 适体聚乙二醇衍生化 寡核苷酸与蛋白质之间特异性的相互作用非常具体的和 蛋白质在自然界中是普遍存在的,例如转录因子特异性 识别启动子的DNA序列,限制性内切酶选择性切割D NA序列限制位点。利用这种高特异性的结合,开发了 一类新的治疗药物:适配子,这是RNA或DNA中选 定的局域结合特定蛋白质能力的寡聚核苷酸。新的适配 子是由指数富集配体系统进化(SELEx)筛选的 u 。 适配子的巨大潜力可能会因为太短的体内半衰期而承担 风险,主要是由于核酸和快速由肾脏清除。为了克服第 一个问题,已提出了几种类型的核苷酸修饰,得到了满 意结果,因为第二个共轭高分子量聚合物可能是一个解 决办法。
姓 名: 郑海亭 学 号: 2008081125 年级专业:2008级化学工程与工艺
高分子药物 一:高分子药物共轭研究的新成果 和研究方法 二:天 然 高 分 子 药 物 微 球 载 体 材 料 的研 究 进 展
一:高分子药物共轭研究的新成果和研究方法
(一):共聚物的最新成就
(二):PEG的研究方案和一些被批准使用的产品。
• 1.2 白蛋 白 • 白蛋 白(albumin)又称 清蛋 白,是 一类 分子 较小 , 呈 球状 ,能 溶于水 的 蛋 白质 ,主要存 在 于 哺乳 动物 、细 菌 、霉 菌 和植物 中 。血清 白蛋 白是血 清 中含量 最丰 富 的 蛋 白质 ,占血 清 总蛋 白量 的 50%以上 ,不含 糖 。 白蛋 白微球 制剂是 人或 动物 血清 白蛋 白与 药物 一起 制成 的 一种 制 剂 。 白蛋 白作 为药物 载体 的研究 得到 了较 快 的发展 。 药物从 白蛋 白微 球 中的释放 机理 比较 复 杂 ,一 般认 为 分 为两个 阶段 ,一是快 速 释放 阶段 ,二 是延缓 临界 释放 阶段 。 其 中影 响 药 物释 放 的重要 因素 包括 :药 物 浓 度 、 蛋 白浓度 、微球 粒径 大小 、载体 的稳 定程度 、药 物与微 球之 间 的作用方 式 、微 球 中的其 它成份 、微 球 中药 物存 在的部 位 和释放 介质 的 pH值 和温度 、以及 药 物的分 子量 。
蛋白质的聚乙二醇衍生物: 3.2 蛋白质的聚乙二醇衍生物:最 早的蛋白质PEG PEG结合物是基于低分子 早的蛋白质PEG结合物是基于低分子 量的线性蛋白质合成的, 量的线性蛋白质合成的,它含有一定比 例的PEG的二醇的结构,作为mPE PEG的二醇的结构 例的PEG的二醇的结构,作为mPE 的杂质,一旦被激活, G的杂质,一旦被激活,能作为一种潜 在的交联剂,这种化学物质用于Mpe 在的交联剂,这种化学物质用于Mpe g-OH的活化时常会产生副反应或者 g-OH的活化时常会产生副反应或者 在蛋白质和聚合物之间形成弱的可逆的 连接。腺苷酸脱氨基化聚乙二醇和PE 连接。腺苷酸脱氨基化聚乙二醇和PE G一天冬酰胺就是聚乙二醇蛋白质结合 物的典型例子。 物的典型例子。
• 二:天 然 高 分 子 药 物 微 球 载 体 材 料 的 研究进展
国内外在天然高分子药物微球载体材料研究及应用中的 进 展状况 ,主要从天然 高分子药物微球 载体材料 的分 类 、微球的制备方法及特点 、载药微球的 给药 途径和 应 用等进 行概括 ,并对 目前所存 在的问题进 行 了描 述
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