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技術(shù)文章

聚乙二醇修飾劑及其他衍生物簡(jiǎn)介點(diǎn)擊次數(shù):5246 更新時(shí)間:2011-03-21

                       聚乙二醇修飾劑及其他衍生物簡(jiǎn)介
 一、聚乙二醇修飾劑

    近年來(lái),蛋白質(zhì)多肽等生物大分子藥物和天然產(chǎn)物藥物分子被越來(lái)越多的應(yīng)用于疾病治療領(lǐng)域,極大地推動(dòng)了醫(yī)藥事業(yè)的發(fā)展。然而,生物大分子在藥用過(guò)程中的作用卻由于其半衰期短、容易產(chǎn)生免疫原性抗原性、易被酶解、有一定藥理毒性等問(wèn)題被大大限制。為有效解決該問(wèn)題,國(guó)家生化工程技術(shù)研究中心(北京)研制開(kāi)發(fā)了一系列聚乙二醇修飾劑,通過(guò)對(duì)藥物分子進(jìn)行聚乙二醇化學(xué)修飾來(lái)達(dá)到延長(zhǎng)藥效的目的。因?yàn)榫垡叶兼湹目臻g阻礙作用使得被修飾蛋白對(duì)蛋白酶酶解的抵抗能力大為提高,同時(shí)被修飾分子的分子排阻體積明顯增大,使得其腎臟過(guò)濾清除率降低顯著。同時(shí),聚乙二醇分子的結(jié)構(gòu)特異性使得肝臟網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)對(duì)被修飾蛋白的識(shí)別攝取和清除能力有所降低,并且可以降低或者消除誘導(dǎo)產(chǎn)生中和抗體和與抗體結(jié)合的能力,使其難以被免疫系統(tǒng)識(shí)別和清除,以上這些作用使得聚乙二醇修飾后的藥物分子具有了相對(duì)未修飾藥物更為優(yōu)良的藥理藥代性能。
  
多位點(diǎn)修飾蛋白
定點(diǎn)修飾蛋白
微囊修飾
  
利用工程中心制備的各修飾劑,對(duì)多種蛋白及抗癌藥進(jìn)行了化學(xué)修飾實(shí)驗(yàn),均獲得的良好的修飾效果:
 
 
 
分枝型PEG修飾G-CSF 、直鏈型PEG修飾G-CSF 及未修飾G-CSF 的藥代動(dòng)力學(xué)比較,分枝型PEG修飾產(chǎn)物半衰期可提高5倍以上。
 PEG-PTS修飾G-CSF的HPSEC檢測(cè),證明其具有高的修飾選擇性,且活性保持60%以上
   
 
mPEG-hydrazide修飾doxorubicin及未修飾doxorubicin的藥代動(dòng)力學(xué)比較,半衰期提高近10倍
不同分子量PEG-ALD修飾rh-ngEpo及未修飾rh-ngEpo藥代動(dòng)力學(xué)比較(PEG修飾可將rh-ngEpo的AUC提高了9-13倍,半衰期提高14-32倍)
 
    國(guó)家生化工程技術(shù)中心提供的聚乙二醇修飾劑的種類(lèi)包括有:
1.能對(duì)幾乎所有蛋白質(zhì)游離氨基(N-端和序列中賴(lài)氨酸ω-氨基)進(jìn)行修飾的通用型修飾劑mPEG-SC、mPEG-SCM:
 

產(chǎn)品名稱(chēng)
結(jié)構(gòu)
末端基團(tuán)
修飾基團(tuán)
分子量
分子量分布
mPEG-SC
琥珀酰亞胺碳酸酯
NH2
5k
≤1.06
20k
≤1.1
mPEG-SCM
琥珀酰亞胺乙酸酯
NH2
5k
≤1.06
20k
≤1.1

 
2.能對(duì)蛋白質(zhì)特殊位點(diǎn)進(jìn)行定點(diǎn)定量修飾的專(zhuān)一性修飾劑mPEG-PTS,mPEG-hydrazide和mPEG-ALD:
 

產(chǎn)品名稱(chēng)
結(jié)構(gòu)
末端基團(tuán)
修飾基團(tuán)
分子量
分子量分布
mPEG-PTS
硫代苯磺酸酯
SH
5k
≤1.06
20k
≤1.1
mPEG-ALD
丙醛
N端
5k
≤1.06
20k
≤1.1
mPEG -hydrazide
酰肼
羰基
5k
≤1.06
20k
≤1.1

 
3.在修飾化學(xué)中,某些情況下,分枝型的聚乙二醇比同樣分子量的直鏈聚乙二醇結(jié)合在蛋白質(zhì)上后具有更大的表觀分子量,而且在一個(gè)連接位點(diǎn)上即可結(jié)合兩條聚乙二醇鏈,減少了蛋白質(zhì)失活的機(jī)會(huì),因此在保護(hù)蛋白質(zhì)防止蛋白質(zhì)酶解、減小抗原性和免疫原性等方面更為有效,中心可提供的分枝型聚乙二醇為:
      

產(chǎn)品名稱(chēng)
結(jié)構(gòu)
末端基團(tuán)
修飾基團(tuán)
分子量
分子量分布
分枝型
賴(lài)氨酸
NH2
4k
≤1.06
10k
≤1.1
40k
≤1.1
賴(lài)氨酸
琥珀酸酯
NH2
4k
≤1.06
10k
≤1.1
40k
≤1.1

 
    二、聚乙二醇交聯(lián)劑
    同時(shí),聚乙二醇由于具有良好的兩相溶解能力和生物相容性,因此具有兩個(gè)不同官能團(tuán)的異端基雙官能團(tuán)聚乙二醇作為大分子偶聯(lián)劑也已被廣泛應(yīng)用于各種大分子交聯(lián)和材料的表面修飾并獲得良好效果。國(guó)家生化工程技術(shù)中心目前已開(kāi)發(fā)的異端基雙官能團(tuán)聚乙二醇品種包括有:
 

產(chǎn)品名稱(chēng)
末端基團(tuán)
偶聯(lián)基團(tuán)
分子量
分子量分布
PTS-PEG -hydrazide
硫代苯磺酸酯
酰肼
巰基
羰基
2k
≤1.05
3.5k
≤1.05
5k
≤1.05
7.5k
≤1.1
PTS-PEG -COOH
硫代苯磺酸酯
羧基
巰基
氨基
2k
≤1.05
3.5k
≤1.05
5k
≤1.05
7.5k
≤1.1
NH2-PEG -COOH
氨基羧基
羰基
氨基
2k
≤1.05
3.5k
≤1.05
5k
≤1.05
7.5k
≤1.1
PTS-PEG -SCM
硫代苯磺酸酯
琥珀酰亞胺乙酸酯
巰基
氨基
2k
≤1.05
3.5k
≤1.05
5k
≤1.05
7.5k
≤1.1

 
    三、聚乙二醇中間體
    帶活性官能團(tuán)的聚乙二醇可作為各種修飾劑、偶聯(lián)劑的關(guān)鍵衍生物,用于更多新型聚乙二醇化合物的制備。目前我們可提供的聚乙二醇中間體包括有mPEG-COOH、mPEG-NH2和mPEG-Br:
 

產(chǎn)品名稱(chēng)
末端基團(tuán)
分子量
分子量分布
mPEG-CH2-COOH
羧基
2k
≤1.05
4k
≤1.06
5k
≤1.06
20k
≤1.1
mPEG-CH2-CH2-NH2
氨基
2k
≤1.05
4k
≤1.06
5k
≤1.06
20k
≤1.1
mPEG-CH2-CH2-Br
2k
≤1.05
4k
≤1.06
5k
≤1.06
20k
≤1.1

 
    四、聚乙二醇化合物的分離及分析檢測(cè)
    聚乙二醇化合物的純度及活化度一直是用戶(hù)所關(guān)心的問(wèn)題。由于反應(yīng)前后反應(yīng)原料、產(chǎn)物及副產(chǎn)物在分子量、溶解度、極性及其它物理化學(xué)性能方面基本沒(méi)有太大的差異,因此副產(chǎn)物的去除和衍生基團(tuán)含量的準(zhǔn)確檢測(cè)一直是困難的,同時(shí)也是高分子化學(xué)中一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的難題。國(guó)家生化工程技術(shù)研究中心(北京)通過(guò)多年的實(shí)驗(yàn)工作,對(duì)產(chǎn)品建立了系統(tǒng)分離純化手段和分析檢測(cè)方法,主要包括有核磁共振(NMR)、飛行時(shí)間質(zhì)譜(MALDI-ToF MS)、凝膠滲透色譜(GPC)、液相色譜(HPLC)、紅外光譜(IR)、紫外光譜(UV)、化學(xué)滴定/顯色和離子交換色譜、反相制備色譜和凝膠制備色譜等。通過(guò)這些手段,本中心可保證提供的產(chǎn)品純度均與COA相吻合,并可針對(duì)各客戶(hù)的要求提供具體檢測(cè)數(shù)據(jù)。
 
    中心提供的PEG產(chǎn)品除了可以用于藥物分子修飾或者交聯(lián)外,還可用于諸多其他領(lǐng)域,例如:制備帶有生物活性化合物的配體,多肽合成載體,高分子接枝化合物,新型材料的聚乙二醇涂層及修飾功能化等。中心的產(chǎn)品已經(jīng)獲得清華大學(xué)、生化工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、華南理工大學(xué)、華南師范大學(xué)、四川大學(xué)及多家企業(yè)用戶(hù)的廣泛應(yīng)用。


 

 

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