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齐多夫定—聚乙二醇缀合物的合成及药物动力学与组织分布学研究

作　者: 常昱
导　师: 刘新泳
学　校: 山东大学
专　业: 药物化学
关键词: HIV 核苷类逆转录酶抑制剂齐多夫定聚乙二醇修饰药物动力学组织分布
分类号: R96
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

目的：获得性免疫缺陷综合症俗称艾滋病（Acquried immunodeficiency syndrome AIDS），是由人免疫缺陷病毒（Human immunodeficiency virus HIV）引起的传染性疾病。HIV是一种逆转录病毒，其逆转录过程是在病毒逆转录酶作用下，以病毒RNA为模板合成前病毒DNA的过程，病毒DNA迅速整合到宿主DNA中，从而完成转录、翻译等整个生长周期。目前已经有22药物被FDA批转应用于临床治疗，包括7种核苷类逆转录酶抑制剂（NRTIs），3种核苷酸类逆转录酶抑制剂（NtRTIs），3种非核苷类逆转录酶抑制剂（NNRTIs），8种蛋白酶抑制剂（PIs），一种融合抑制剂。核苷类逆转录酶抑制剂作为最早发现的抗HIV药物，在临床治疗过程中已经起到了不可替代的作用，是目前临床一线用药。但是部分药物存在毒副作用大、易引起耐药性等问题，同时此类药物动力学性质普遍较差，如AZT的t_1／2仅为1.2h，ddI的半衰期也仅为1.2h等等，因而限制了它们的临床应用。本研究为了改善AZT药动学性质，延长药物半衰期，降低药物的毒副作用，依据前药原理，采用聚乙二醇修饰技术对AZT进行结构修饰，制备AZT的单甲氧基聚乙二醇缀合物mPEG-AZT。经反应条件优化，建立起适合于规模化生产合成路线；同时，经体外模拟释药实验研究、小鼠体内两种给药途径下mPEG-AZT前药与AZT原药的药动学性质和组织分布比较，从而评价mPEG-AZT缀合物前药的药动学性质，为mPEG-AZT缀合物的进一步的研究与开发奠定基础。方法：mPEG-AZT缀合前药的合成，采用单甲氧基聚乙二醇2000与丁二酸酐发生酯化反应在聚乙二醇末端引入羧基，生成mPEG-SA中间体，后者（1）在DCC和DMAP条件下，直接与AZT 5’-羟基缩合制得终产物mPEG-AZT；或（2）间接先将mPEG-SA与N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）反应制得活性酯，再与AZT发生酯交换反应制得mPEG-AZT。通过反应条件、产物形状、产率以及产物纯度等指标对反应路线进行考察，确定了mPEG-AZT适合于规模化生产的最优化的合成路线。采用体外动态膜透析法对mPEG-AZT在不同释放介质中的体外释药特性进行了研究，以零级动力学方程、一级动力学方程、Higuchi方程和Weibull方程等数学模型拟合体外释药动力学参数；体内实验以AZT水溶液为对照，考察小鼠口服mPEG-AZT后药物在体内药物动力学性质，比较其口服吸收特点；另以AZT注射液为对照，研究小鼠静注mPEG-AZT后体内药物动力学变化，并考察其在心、肝、脾、肺、肾、脑及血浆等组织器官中的分布情况，通过药动学参数和靶向性参数对前药进行靶向性评价。结果：所设计合成的mPEG-AZT缀合物的化学结构由FT-IR、¹H-NMR、¹³C-NMR光谱分析所证实，质谱法确认了产物的分子量分布情况。通过反应条件考察，确定了直接法作为规模化生产的最优化的路线。简化了反应操作，提高了反应收率（95％），使mPEG-AZT缀合物纯度达99％以上。mPEG-AZT在两种释放介质中体外释放药物动力学研究结果如下，在PBS（pH6.8）符合Higuchi方程：Q=13.1580t^1／2-5.5911（r=0.9977），在稀盐酸（pH1.2）符合Weibull方程：LnLn（1-Q）^-1=0.7513Lnt-1.6040（r=0.9918），最终药物在pH值为1.2的稀盐酸溶液和pH值为6.8的磷酸缓冲液中的累计释放百分率分别为90.26％（60h，pH6.8）和92.15％（24h，pH1.2），结果说明mPEG-AZT在体外具有明显的缓释作用。AZT原药在两种释放介质中都符合零级动力学方程：在PBS（pH6.8）方程为Q=99.6639t+0.1041（r=0.9996）；在稀盐酸中（pH=1.2）Q=99.1172t+0.4580（r=0.9999），由释放结果可以看出原药在释放介质中并无缓释效果。mPEG-AZT在小鼠灌胃给药与注射给药研究中动力学均符合双室模型特征；灌胃给药t_1／2β由1.161h延长到2.083h，AUC（0-12h）由原来的89.72 mg／L·h增加到96.20 m／L·h，注射给药时AZT的半衰期为1.091h，mPEG-AZT的半衰期为2.032h，半衰期延长了近一倍（P＜0.05），AUC（0-12h）由63.578增加到74.613，与原药相比其在体内滞留时间延长，吸收增加。组织分布研究结果显示，mPEG-AZT在体内组织分布特征发生了明显的改变。肝、脾中的相对摄取率r_e均大于1，达到2.076和1.829，表明mPEG-AZT在肝、脾中有一定靶向性。而在心、肾和脑组织的相对摄取率r_e分别为0.751、0.486和0.626，均小于1，这样可在一定程度上减小药物心脏毒性、肾毒性以及神经毒性。结论：将AZT修饰成为mPEG-AZT后，增加了药物的稳定性，体外释药结果显示出显著的缓释作用，小鼠体内实验表明药物在体内作用时间延长，提高了生物利用度，在一定程度降低了药物的毒副作用。mPEG-AZT缀合物是一个具有进一步研究和开发前景的抗艾滋病候选药物，该研究目前国内外文献未见报道。

全文目录

中文摘要  10-13
Abstract  13-16
第一章前言  16-47
  一. HIV-1的生物学特征. 生命周期以及临床药物研究进展  16-24
    1.1 HIV-1的生物学特征  16-18
    1.2 HIV-1的复制周期  18-19
    1.3 HIV-1抑制剂的研究进展  19-24
  二. 药物的聚乙二醇化修饰研究进展  24-29
    2.1 聚乙二醇  25
    2.2 已上市的PEG修饰蛋白质药物  25-28
    2.3 正在研究中的小分子药物  28-29
    2.4 PEG前药修饰的优点  29
  三. 基于前药原理的核苷类逆转录酶抑制剂的研究进展  29-47
    3.1 单磷酸核苷前药  29-34
    3.2 多磷酸核苷前药  34-35
    3.3 开环核苷酸前药  35-36
    3.4 非磷酸核苷前药  36-37
    3.5 大分子载体前药  37-39
    3.6 协同前药  39-47
第二章 HIV-1核苷类逆转录酶抑制剂前药的设计与合成  47-57
  一 HIV-1逆转录酶  47-49
    1.1 HIV-1逆转录酶的结构  47-48
    1.2 HIV-1 RT与NRTIs的相互作用机制  48-49
  二. AZT的PEG前药设计  49-50
  三. mPEG-AZT的合成  50-57
    3.1 仪器与试剂  50
    3.2 实验路线  50-52
    3.3 实验步骤  52-53
    3.4 化合物结构解析  53-54
    3.5 mPEG-AZT中的AZT杂质检查  54-55
    3.6 合成实验讨论  55-57
第三章 mPEG-AZT体外释药动力学研究  57-65
  一. 材料和仪器  57
    1.1 材料  57
    1.2 仪器  57
  二. 实验方法与结果  57-64
    2.1 透析袋的处理  57
    2.2 检测方法的建立  57-58
    2.3 在pH6.8的PBS溶液中的释药参数测定  58-61
    2.4 在pH1.2的盐酸溶液中释药参数测定  61-64
  三. 讨论  64-65
第四章 mPEG-AZT小鼠体内药物动力学  65-85
  一. 材料和仪器  65
    1.1 仪器与药品  65
    1.2 实验动物  65
  二. 实验方法与结果  65-83
    2.1 血液和各组织器官中AZT含量测定方法的建立  65-66
    2.2 体内分析方法的建立  66-73
    2.3 动物实验  73-82
    2.4 小鼠体内组织摄取评价  82-83
  三. 讨论  83-85
第四章总结与展望  85-88
  一全文总结  85-86
    1.1 合成部分  85
    1.2 体外释放实验  85-86
    1.3 体内药动学实验与组织分布研究  86
  二. 展望  86-88
参考文献  88-95
致谢  95-96
附录化合物图谱  96-99
攻读学位期间发表的学术论文  99-100
学位论文评阅及答辩情况表  100

齐多夫定—聚乙二醇缀合物的合成及药物动力学与组织分布学研究

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