[发明专利]一种温度和酶双重响应性蛋白质高分子偶联物及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及蛋白类药物可控缓释与靶向递送技术领域，具体涉及一种温度和酶双重响应性蛋白质高分子偶联物及其制备方法与应用。本发明提供的温度和酶双重响应性蛋白质高分子偶联物，包括蛋白质类药物以及与其顺次偶联的酶响应性多肽和温度响应性高分子。该蛋白质高分子偶联物一方面由于其温度响应性，显著延长了蛋白质类药物的半衰期，改善了药代动力学参数，在提高药物代谢表现方面具有显著优势；另一方面由于其酶响应性，有效提高蛋白质类药物在酶切释放后的组织渗透能力和活性，提高药物的疗效，降低药物的毒副作用，适用于多种药用蛋白类物质的给药和疾病的治疗，具有优异的推广应用价值和潜力。

技术领域

本发明涉及蛋白类药物可控缓释与靶向递送技术领域，具体涉及一种温度和酶双重响应性蛋白质高分子偶联物及其制备方法与应用。

背景技术

蛋白质-高分子偶联物由于可以增加小分子蛋白质的水合半径，从而逃逸肾脏清除作用，已经成为有效延长蛋白药物循环半衰期最常用的方法。目前，延长蛋白药物循环半衰期最常用的方法是用聚乙二醇(PEG)修饰蛋白质药物，这种方法通常被称为PEG化(PEGylation)。采用聚乙二醇(PEG)修饰IFN，能有效改善其药代动力学，改善药物分布，提高其疗效。另外，将治疗性蛋白融合到人血清白蛋白(HSA)和抗体的Fc片段等长效循环蛋白是另一种延长其循环半衰期的方法。通过融合人血清白蛋白能够有效提高干扰素循环半衰期并有效控制修饰位点。最近，无规卷曲的多肽被用于提高药物蛋白的体内半衰期，包括XTEN化,PAS化,和ELP化。这些方法可以将药物蛋白在小鼠体内半衰期延长到1-2天，将给药频率降低到每周一次。然而，这些方法很难进一步显著提高药物代谢水平。

环境响应性高分子材料是指对外界刺激(如温度、pH值、光、电场、磁场、化学物质等)能够产生敏感响应性行为的一类高分子材料。目前,无论在学术界还是应用领域,环境响应性高分子材料的研究都尤为活跃,已成为国内外众多学者关注的热点。这些刺激敏感型高分子材料在药物控制释放、生物材料培养、分离、蛋白酶的活性控制等方面具有潜在的应用价值。

目前，温度响应性高分子材料已经有商业化的应用。例如具有最低临界溶液温度(LCST)水凝胶已经被用来作为药物载体，实现药物缓释；在较低温度下，LCST水凝胶具有亲水性，可以稳定地存在于血液中；当温度升高，LCST水凝胶变为亲脂性，从而可以穿透细胞膜。温敏性蛋白递送方法，可以有效突破传统的药物代谢提高途径中延长半衰期的限制。又如，通过基因工程将一种重要的药用蛋白干扰素ɑ与一种温敏性类弹性蛋白多肽融合，形成温敏性融合蛋白。对小鼠模型一次皮下注射融合蛋白可以在原位形成一个储库，并表现出持续一个月的零级释放，从而大大增强了肿瘤聚集、肿瘤治愈，并大幅度提高了耐受性和生物安全性。这种温敏性蛋白递送途径可能提供了一种新型、简单、有效的途径用于极大地提高循环半衰期短的药用蛋白的药代动力学表现。

酶响应药物载体系统具有其独特的优势，首先，相比光、温度、超声等物理刺激药物递释系统需借助特殊仪器外加光源、磁场等辅助手段，酶响应药物载体系统无需仪器辅助；其次，不同于pH响应与温度响应型刺激，大多数酶刺激响应的反应条件较为温和；再者，不同酶对其特异性底物具有高选择性，易于构建多种针对不同病变组织高表达酶的纳米材料。研究表明，某些组织特异性高表达多种酶类，如基质金属蛋白酶-2(metrixmetalloproteinase-2,MMP-2)在肿瘤细胞外基质中特异性高表达，因此，为了减少药物对正常组织细胞的毒副作用，同时增强药物在目标组织中的活性和渗透能力，期望能够得到一种酶响应的纳米药物载体，其在体内运输过程中可以稳定存在，而当到达目标部位时可以释放药物达到治疗目的。近年来，酶响应型纳米药物载体发展迅速，主要类型包括脂质体、聚合物胶束、聚合物纳米粒、介孔纳米粒、纳米凝胶等。对于酶响应性材料的设计，多肽具有特有的优势，通过设计，将含有酶切位点的多肽序列设计到材料中，材料便可能具有酶响应活性，从而提高疾病的诊断或治疗效果。因此，开发特异性高、制备方法简单的酶响应性药物载体很有必要。