基于儿茶酚修饰壳聚糖的肾靶向超分子及其制备方法[0002]肾脏疾病是严重威胁人类健康和生命的常见病。近年来，肾脏疾病发病率有日益增长趋势。疾病后期发展为慢性肾功能衰竭，不得不依赖昂贵的透析或肾移植延缓寿命，这给患者家庭和社会带来沉重的负担。令人遗憾的是，目前尚没有一种绝对安全、有效的方法治愈肾脏疾病。临床上多使用激素、细胞毒类药物缓解病人症状。但这些药物多存在溶解性差、性质不稳定、体内分布无特异性等弊病，导致成药困难和毒副作用大等问题，直接阻碍其临床应用(LiuX, Liff, ZhangZ, ArchPharm, 2012, 345 (12): 925-33)。因此，为了解决上述问题，提高潜在肾病治疗药物的临床应用价值，运用现代制剂学手段，设计、开发高效低毒的肾靶向制剂很有必要。[0003]肾脏特殊的生理结构使得传统的纳米制剂无法通过小球屏障进入肾实质细胞，而小分子药物则多数直接被肾脏滤过和排泄，因此很难实现药物在肾脏的靶向和累积(DolmanME, HarmsenS, KokRJ, AdvDrugDelivRev, 2010, 62 (14): 1344-57)。在现已研究的的各种肾革巴向载体中，低分子量壳聚糖(<30kDa)较为理想。它可被肾小球滤过，并经小管上皮兆蛋白受体介导的内吞途径进入细胞。将活性药物共价连接到低分子壳聚糖上实现肾靶向递药策略已有相关专利报道(CN1879889A)。但是聚合物前药的制备工艺较复杂，适用性窄，尤其不适用于稳定性差的药物。所以，有必要研究和发展一种生物相容性好、靶向效率高、适用范围广、制备方便的肾靶向递药系统及其相关技术。[0004]配位超分子是以配位键驱动的超分子组装体，它具有制备方法简单，空间结构多样，功能丰富等特点，近年来被广泛应用于催化，光电转换，成像和医学等领域(F.Novio, J.Simmchen, D.Ruiz-Molina, CoordChemRev, 2013，257(19-20):2839-47)。与传统的非共价纳米粒相比，该类超分子借助配位键驱动的自组装，可以形成更稳定的三维结构，同时金属/非金属的存在和配位键本身的PH敏感性使得超分子具备潜在的多功能性和智倉泛控制倉泛 (PengMi, HoracioCabral, DaisukeKokuryo, KazunoriKataoka, BiomaterialS，2013，34(2):492-500)0但目前该类技术在药物传递系统方面仍属于新兴领域，缺乏系统生物学评价和临床用药实践的研究。尚无将其应用于肾靶向递药系统的报道。借助超分子技术将药物通过 配位作用与壳聚糖等肾靶向载体组装，有望解决上述问题，实现药物的肾靶向治疗。
[0005]本发明提供一种基于儿茶酚修饰壳聚糖的肾靶向超分子以及其制备方法，借助超分子技术将药物通过配位作用与壳聚糖等肾靶向载体组装，实现药物的肾靶向治疗。具体来说，本发明采用以下的技术方案:[0006]一种基于儿茶酚修饰壳聚糖的肾靶向超分子，其特征在于，所述超分子具有以下结构式(I):[0007]CatC^-M^guest]ii(工)
[0008]其中CatC为儿茶酚类化合物共价修饰的水溶性壳聚糖；M为可作为配位体化合物的中心离子的金属/非金属元素；m为该金属/非金属元素占超分子的质量分数，m=l%-50% ；guest为客体分子；n为客体分子占超分子的质量分数，n=l%_50%。
[0009]优选地，儿茶酚类化合物为结构中含有3，4- 二酚羟基结构的羧酸化合物。
[0010]更优选地，儿茶酚类化合物为咖啡酸、氢化咖啡酸、左旋多巴中的一种或多种。
[0011]优选地，所述的金属/非金属包括元素周期表中主族元素硼、钙、镁、铝、硅、硒以及过渡元素和稀土元素中的至少一种或几种。更优选地，所述的金属/非金属包括硼、钙、镁、硒、铁、铜、锌中的至少一种或几种。
[0012]优选地，壳聚糖分子量为1000-10000范围，脱乙酰度30%-98%。
[0013]更优选地，壳聚糖分子量为2000-5000范围，脱乙酰度60%_90%。
[0014]另外，儿茶酚类化合物共价修饰的水溶性壳聚糖中的儿茶酚修饰度为2%_70%。
[0015]进一步，儿茶酚类化合物共价修饰的水溶性壳聚糖中的儿茶酚修饰度为10%_30%。
[0016]优选地，所述的客体分子包括如下三类中的至少一种或组合物:(I)含有羟基、氨基、竣基、擬基、疏基、硝基 、狐基、横酸基或憐酸基的有机化合物；(2)核糖核酸、脱氧核糖核酸的基因片段；(3)金属纳米粒或量子点。
[0017]本发明还提供以上所述的基于儿茶酚修饰壳聚糖的肾靶向超分子的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤:
[0018](I)将客体分子和金属/非金属盐分别溶解后混合，用酸或碱调节至pHa，25°C _120°C下搅拌回流反应5min-72h ；
[0019](2)将上述反应产物滴入儿茶酚修饰壳聚糖的水溶液中，加酸或碱调节至pHb，25 V -100°C下搅拌5min-72h，然后分别用PBS (0.1M，ρΗ7.4)透析2h_24h，双蒸水透析4h-120h，冷冻干燥得固体产物。
[0020]优选地，客体分子与金属/非金属盐的投料比例为1:0.1-1:10，较优比例为1:0.25-1:4。
[0021]更优选地，所述金属/非金属盐为硝酸盐、硫酸盐、亚硝酸盐、高氯酸盐、次氯酸盐、卤化物中的一种或其组合；溶剂为甲醇、乙醇、N, N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、水、丙酮中的一种或其混合物；调节PH的酸液或碱液为浓度大于O且小于等于5mol/L的盐酸、硫酸、硝酸、高氯酸、次氯酸、磷酸、氢溴酸、氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、乙醇胺、三乙醇胺中的一种或其混合物。
[0022]有益效果:本发明制备的肾靶向超分子递药系统适用于具备配位能力的多种药物、诊断剂的装载，可应用于预防、诊断和控制肾脏疾病的急慢性肾炎、肾纤维化、肾肿瘤、肾移植后的抗排斥反应以及其他肾脏疾病。



[0024]图2.CatC-Cu-DOX三元超分子的体外释放。
[0025]图3.CatC-Cu-DOX超分子和DOX溶液的经时肾分布。
[0026]图4.CatC-Zn-EM超分子对UUO小鼠肾纤维化的干预。

[0027]本发明针对现有肾病治疗策略的不足，通过对小分子量壳聚糖进行儿茶酚修饰，合成了一种兼具肾靶向和配位多样性的壳聚糖衍生物。根据主-客理论，该儿茶酚修饰壳聚糖可以在金属/非金属离子参与下与多种客体分子组装形成配位超分子。该制备过程可以根据客体的不同选择不同的元素种类和配位条件。制备的超分子在正常生理条件下稳定存在并可有效递送至肾小管细胞，在炎症酸性微环境和溶酶体酸性环境下，超分子的配位键断裂并释放出药物，实现药物的肾靶向治疗。
[0028]本发明制法简单，适用性广，适合大规模连续生产。可广泛应用于各类肾小管疾病，间质性肾炎，肾纤维化和肾癌等疾病的治疗。
[0029]本发明是通过以下技术方案实现的:
[0030]本发明首先合成了儿茶酚修饰的壳聚糖衍生物:将壳聚糖分散于双蒸水中，盐酸调pH至5，充分搅拌使溶解。加入儿茶酚类化合物和EDC的乙醇溶液，搅拌反应12h。产物分别于PH=5.5的水和去离子水中透析24h，冻干保存。
[0031]儿茶酚修饰的壳聚糖衍生物所用的壳聚糖为分子量1000-10000的低分子量壳聚糖，脱乙酰度30%-98%，优选分子量2000-5000，脱乙酰度60%_90%。儿茶酚类化合物为结构中含有3，4-二酚羟基结构的羧酸化合物，如咖啡酸，氢化咖啡酸，左旋多巴等。儿茶酚残基的修饰度为2%-70%，较优修饰度为10`%-30%。
[0032]本发明将上述合成的儿茶酚修饰壳聚糖衍生物用于制备主-客配位超分子，采用两步pH梯度溶剂热合成反应:
[0033](I)将客体分子和金属/非金属盐分别溶解后混合，用酸或碱调节至pHa，25°C _120°C下搅拌回流反应5min-72h ；
[0034](2)将上述反应产物滴入壳聚糖衍生物的水溶液中，加酸或碱调节至pHb，25 V -100°C下搅拌5min-72h，然后分别用PBS (0.1M，ρΗ7.4)透析2h_24h，双蒸水透析4h-120h，冷冻干燥得固体产物。
[0035]上述制备过程中客体分子与金属/非金属盐的投料比例为1:0.1-1:10，较优比例为1:0.25-1:4。所述的客体分子包括如下三类中的至少一种或组合物:(1)含有羟基、氨基、竣基、擬基、疏基、硝基、狐基、横酸基或憐酸基的有机化合物；(2)核糖核酸、脱氧核糖核酸的基因片段；(3)金属纳米粒或量子点。所述金属/非金属盐为硝酸盐、硫酸盐、亚硝酸盐、高氯酸盐、次氯酸盐、卤化物中的一种或其组合。
[0036]上述制备过程中所用的金属/非金属盐包括:元素周期表中主族元素硼、钙、镁、铝、硅、硒以及过渡元素和稀土元素中的至少一种或几种。优选地，包括硼、钙、镁、硒、铁、铜、锌中的至少一种或几种。
[0037]上述制备过程用于调节pH的酸液或碱液为:浓度大于O且小于等于5mol/L的盐酸、硫酸、硝酸、高氯酸、次氯酸、磷酸、氢溴酸、氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、乙醇胺、三乙醇胺。所用溶剂为甲醇、乙醇、N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、水、丙酮中的一种或混合。
[0038]制备的儿茶酚修饰壳聚糖、金属/非金属和客体三元超分子具有通式(I )所示的结构:
[0039]