Спосіб одержання амфіфільних кополіестерів природних двоосновних амінокислот та поліоксіалкілендіолів розгалуженої будови та дисперсних середовищ на їх основі

Реферат: Спосіб одержання амфіфільних кополіестерів природних двоосновних амінокислот та поліоксіалкілендіолів, що включає кополіконденсацію поліоксіетилендіолу з карбоксилвмісним діестером двоосновної N-захищеної амінокислоти та діолу за реакцією Стегліха. Додатково включають гліцерол при мольних співвідношеннях діестер амінокислоти N-захищеної амінокислоти та діолу:поліоксіетилендіол:гліцерол 1,0:(0,95÷1,01):(0,04÷0,1). UA 119660 U (12) UA 119660 U UA 119660 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Корисна модель належить до розробок в галузі фармацевтики, може бути використаний при створенні ад'ювантів для вакцин, імунодіагностиків, полімерних систем для транспорту ліків, а також ефективних біосумісних солюбілізаторів-стабілізаторів біологічно активних добавок та ефірних олій, утворюючи висококонцентровані емульсії, придатні для використання у парфумерії та косметології. Відомий спосіб одержання кополіестерів природних двоосновних амінокислот та поліоксіетилендіолів, що включає кополіконденсацію карбоксилвмісного діестеру двоосновної N-захищеної амінокислоти та діолу з поліоксіетилендіолом за реакцією Стегліха з отриманням макромолекул лінійної будови (Патент па винахід № 106270 UA, МПК C08G 63/12; 63/685; 77/46; 63/66; Амфіфільні блок-кополімери N-похідних природних двоосновних амінокислот та поліетерів гліколіз, Варварепко С.М., Воронов Л.С, Самарик В.Я., Тарнавчик І.Т., Пузько Н., Дронь І.М. Тарас Р.С., Воронов С.Л., заявл. 24.09.2012. № а201211041, опубл. Бюл. № 15, 11.02.2014.). Однак кополіконденсація карбоксилвмісного діестеру двоосновної N-захищеної амінокислоти та діолу з поліоксіетилендіолом за реакцією Стегліха дозволяє отримувати амфіфільні кополіестери, які відповідають критеріям біосумісності, біодеградабельності та нетоксичності і утворюють у водному середовищі стабільні полімерні дисперсії наночастинок, розмір яких проте значною мірою залежить від їх концентрації та від природи сполук, які присутні у системі. Окрім того, цього типу кополіестери проявляють невисокі стабілізаційні властивості і не солюбілізують рослинні олії, а також ефірні олії. В основу корисної моделі поставлено задачу - створити спосіб одержання амфіфільних кополіестерів природних двоосновних амінокислот та поліоксіалкілендіолів розгалуженої будови та дисперсних середовищ на їх основі, у якому використання гліцеролу як трифункційного гідроксилвмісного комономеру забезпечило би утворення кополіестеру розгалуженої будови, який у водних розчинах утворює стійкі колоїдні системи у з наночастинками фіксованих розмірів, які солюбілізують ліпофільні сполуки, проявляючи властивості наноносіїв і можуть бути використані як полімерні ад'юванти при створенні вакцин, імунодіагностиків, а також ефективних солюбілізаторів-стабілізаторів висококонцентрованих емульсій ефірних олій. Поставлена задача вирішується тим, що в способі одержання амфіфільних кополіестерів природних двоосновних амінокислот та поліоксіалкілендіолів, що включає кополіконденсацію поліоксіетилендіолу з карбоксилвмісним діестером двоосновної N-захищеної амінокислоти та діола за реакцією Стегліха, згідно з корисною моделлю, додатково включають гліцерол при мольних співвідношеннях діестер амінокислоти N-захищеної амінокислоти та діолу:поліоксіетилендіол:гліцерол 1,0:(0,95÷1,01):(0,04÷0,1) одержують кополіестер із розгалуженою будовою і визначеними колоїдно-хімічними властивостями. Розроблений метод синтезу дозволяє отримувати макромолекули розгалуженої структури, основний і бічні ланцюги яких складаються з фрагментів діестерів ліпофільних похідних природних амінокислот і ліпофільних діолів (дипропіленгліколь, 1,4-бутандіол) та гідрофільних поліоксіетилендіолів. В порівнянні з лінійними аналогами, полімери розгалуженої будови ефективніше взаємодіють з цільовими об'єктами за рахунок більш високої щільності функційних груп на "периферії" макромолекули, а також їх доступності. Простота запропонованого методу синтезу, структура макромолекул синтезованих кополіестерів забезпечує визначеність і стабільність властивостей (монодисперсності та незалежності їх розмірів від концентрації) водних дисперсій на їх основі і дозволяє прогнозувати їх перспективність як наноконтейнерів для створення систем транспорту ліків в організмі, як полімерних ад'ювантів для створення вакцин, імунодіагностики та ефективних стабілізаторів-солюбілізаторів природних ефірних олій. Будову полімерних сполук, одержаних за запропонованим способом, представлено на прикладі кополіестеру co-GluL-1.4-BDO-GluL-co-PEG-1500-co-Glycerol: 1 UA 119660 U 5 10 15 20 25 30 Синтез кополіестерів проводили з використанням: карбоксилвмісного діестеру 2(додеканоїламіно)пентадіонової кислоти або 2-(гептадеканоїламіно)пентандіонової кислоти та ліпофільного алкілендіолу з ряду дипропіленгліколь або дибутиленгліколь як карбоксилвмісного мономеру та поліоксіетилендіолу як гідроксилвмісного мономеру та визначеної кількості трифункційного спирту - гліцеролу як розгалужувача ланцюга. Реакція поліконденсації проводиться за механізмом низькотемпературної естерифікації (реакція Стегліха) з використанням дициклогексилкарбодііміду як активатора карбоксильної групи. Для одержання кополіестерів природних двоосновних α-амінокислот та поліетерів гліколів були використані: - Карбоксилвмісні діестери N-захищеної природньої двоосновної амінокислоти (глутамінової) - 2-(гептадеканоїламіно)пентандіонової кислоти (Glu-St), 2-(додеканоїламіно)пентандіонової кислоти (Glu-L) і дипропіленгліколю або 1,4-бутандіолу (1.4-BDO); - Поліоксіалкілендіоли ПЕГ-600, ПЕГ-1000, ПЕГ-1200, ПЕГ-1500 молярної маси 600, 1000, 1200, 1500 г/моль відповідно (Aldrich); - N, N'-дициклогексилкарбодіімід (ДЦК) (Aldrich); - N, N-диметиламінопіридин (ДМАП), 99 % (Alfa Aesar); - Гліцерол (Glycerol) (Mеrk); - Лавандова олія ("Ароматика"). ПРИКЛАДИ Приклад 1. Для одержання кополіестеру розгалуженої будови co-(GluL-1.4-BDO-GluL)-coPEG-1500-co-Glycerol в тришийковий реактор об'ємом 25 мл, оснащений мішалкою, зворотним -3 холодильником з хлоркальцієвою трубкою та крапельною лійкою, завантажують 1 г (1,4 × 10 моль) карбоксилвмісного діестеру 2-(додеканоїламіно)пентадіонової кислоти (GluL) тa 1,4-3 -4 бутандіолу (GluL-1.4-BDO-GluL), 2 г (1,33 × 10 моль) PEG-1500, 0,014 г (1,48 × 10 моль) гліцеролу та 10 мл метилену хлористого як розчинника. Після цього реакційну масу охолоджують до 278 К і в реактор повільно при інтенсивному перемішуванні вводять розчин N, -3 N'-дициклогексилкарбодііміду 0,615 г (2,98 × 10 моль) в 2,5 мл метилену хлористого, -4 витримують 30 хв., після чого вводять розчин 4-диметиламінопіридину 0,022 г (1,8 × 10 моль) в 2,5 мл метилену хлористого і витримують 30 хв. при 278 К, після чого температуру піднімають до 288 К і витримують ще 3 години. 2 UA 119660 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 По завершенні, реакційну масу фільтрують від утвореної N, N'-дициклогексилсечовини, а фільтрат упарюють. Отриманий продукт розчиняють в 5 мл ацетону, додають в нього 0,1 мл дистильованої води, витримують при перемішуванні 30 хв. і фільтрують. Після цього фільтрат упарюють і сушать до постійної маси. Вихід кополіестеру 90 %. Приклад 2-3. Одержання кополіестерів на основі карбоксилвмісного діестеру 2(додеканоїламіно)пентадіонової кислоти (Glu-L) і 1,4-бутандіолу, поліоксіетилендіолів (ПЕГ-600, ПЕГ-1000) та гліцеролу здійснювали аналогічно. Співвідношення комономерів та характеристики одержаних кополіестерів наведені в таблиці. Приклад 4-5. Одержання кополіестерів на основі карбоксилвмісного діестеру 2(пентадеканоїламіно)пентадіонової кислоти (Glu-St) і дипропіленгліколю, поліоксіетилендіолів (ПЕГ-1000, ПЕГ-1500) та гліцеролу здійснювали аналогічно. Співвідношення комономерів та характеристики одержаних кополіестерів наведені в таблиці. Приклад 6. Одержання водних дисперсій кополіестерів Кополіестер 2,1 г, синтезований у прикладах 1-5, диспергують при перемішуванні у дистильованій воді 18 г протягом 2 год., після чого отриману дисперсію піддають дії ультразвукового випромінювання протягом 5 хв. і отриману дисперсію центрифугують 10 хв. при 10000 об./хв. При цьому у осад відділяється структурований нерозчинний кополіестер, частка якого складає 5-7 %, а у надосадковій рідині залишається дисперсія кополіестеру, який є предметом винаходу. Таким чином отримували дисперсії кополіестеру з сухим залишком 10 %. Дослідження методом динамічного світлорозсіювання для зразка кополіестеру co-(GluL-1.4BDO-GluL)-co-PEG-1500-co-Glycerol (прикладу 1) показали, що розмір частинок дисперсної фази становить 7,5-10 nm і не залежить від концентрації дисперсної фази. Синтезований кополіестер проявляє високі солюбілізаційні властивості (25 г ефірної олії на г кополіестеру) з утворенням висококонцентрованої дисперсії (до 75 % ефірної олії у водній фазі) з частинками розміром 180250 нм. Утворені солюбілізати зберігають стабільність протягом 6 міс. За даними термогравіометиричного аналізу солюбілізація ефірної олії у частинках синтезованих кополіестерів сповільнює їх випаровування у порівнянні з чистими ефірними оліями. Таким чином нові кополіестери розгалуженої будови одночасно виступають солюбілізаторами та фіксаторами запаху і це дозволяє використовувати їх у косметології та парфумерії при створенні парфумерних композицій на водній основі. Наночастинки дисперсної фази синтезованих кополіестерів розгалуженої будови є також перспективними об'єктами для використання їх при створенні наноконтейнерів доставки ліків, імунодіагностиків та ад'ювантів при створенні вакцин. Характеристики дисперсної фази отриманих дисперсій наведено в таблиці. Будову отриманих кополіестерів підтверджували ІЧ та 1H ЯМР спектроскопією при застосуванні приладів Thermo Scientific Nicolet 8700 та JEOL's ECA Series Nuclear Magnetic Resonance Spectrometer. Молекулярну масу визначали гель-проникною хроматографією використовуючи модуль Waters Alliance 2690 з рефрактометром Wyatt Optilab DSP, багатокутовим лазерним фотометром Dawn (Wyatt) і колонками Waters Styragel HR 3-4. Розміри частинок дисперсної фази синтезованих кополіестерів у водних середовищах визначали методом динамічного світлорозсіювання на приладі Malvern autosizer 4700, розмір частинок кополіестеру із солюбілізованою олією проводили мікроскопуванням на поляризаційному мікроскопі PZO Warschawa на каліброваному 100 μm предметному скельці, розміри частинок з солюбілізованою лавандовою олією визначали методом релеєвського світлорозсіювання при різних довжинах хвиль на приладі Unico 1201, швидкість випаровування ефірних олій визначали термогравіометрично на приладі Q-1500D дериватограф системи "Паулік-Паулік-Ердей", Угорщина. 3 UA 119660 U Таблиця Умови одержання, характеристики отриманих кополіестерів їх дисперсій у воді та солюбілізатів лавандової олії Співвідношення комономерів у синтезі, мольні частки Вміст гліцерилу у Частка № Частка Частка Вихід % кополіесДіестер діестеру Поліеполіе- гліцетері, амінокислоти аміно- тердіол тердіолу ролу %мольн. кислоти 1 2 3 4 5 Glu-L14BDO-Glu-L Glu-L14BDO-Glu-L Glu-L14BDO-Glu-L Glu-St-DPGGlu-St Glu-St-DPGGlu-St Макси**Розмір мальне частинок *Розмір значення дисперсчастинок вмісту ної фази дисперсної ефірної з солю фази 1 %-ї олії у білідисперсії, стабільній зованою нм емульсії, олією, % нм Сповільнення випаровування лавандової олії, солюбілізованої у дисперсній фазі, кополіестеру, у %; від чистої ефірної олії 1,00 PEG1500 0,95 0,10 75 9,5 8,5±1,5 75 188±22 180 1,00 PEG600 0,97 0,08 86 7,1 12±2,1 32 225±28 156 0,98 0,07 84 7,3 10,5±1,8 55 196±24 138 1,01 0.04 74 4,0 53±5,4 0.95 0.10 71 9,4 32±4,1 1,00 1,00 1,00 PEG 1000 PEG 1000 PEG 1500 *- визначений методом DLS **- визначений за оптичною густиною дисперсії частинок (метод Геллера - розмір частинок більший за 25 нм) ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Спосіб одержання амфіфільних кополіестерів природних двоосновних амінокислот та поліоксіалкілендіолів розгалуженої будови та дисперсних середовищ на їх основі, що включає кополіконденсацію поліоксіетилендіолу з карбоксилвмісним діестером двоосновної N-захищеної амінокислоти та діолу за реакцією Стегліха, який відрізняється тим, що при кополіконденсації поліоксіетилендіолу з карбоксилвмісним діестером N-захищеної амінокислоти та діолу додатково включають гліцерол при мольних співвідношеннях діестер амінокислоти N-захищеної амінокислоти та діолу:поліоксіетилендіол:гліцерол 1,0:(0,95÷1,01):(0,04÷0,1). Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4