Физиологически активные полимеры - Платэ Н.А.
Скачать (прямая ссылка):
Контролируемая биодеструкция первого типа, т. е. разрыв связи ФАВ с полимером-носителем, может служить одним из способов обеспечения целенаправленного действия ФАП. Для этого связь ФАВ с полимером-носителем (с учетом «вставки») должна расщепляться в организме только там, где необходимо проявление физиологической активности, а в остальных местах оставаться интактной. Для ФАП, которые действуют внутри-клеточно, это означает стабильность связи в кровяном русле и расщепление в лизосомах. Для ФАП, которые действуют в кровяном русле, это означает расщепление в ходе циркуляции до захвата клетками или выведения через почки.
Подавляющее большинство химических связей между ФАВ и полимером-носителем специфически гидролизуется ферментами. Эта специфичность была использована для отщепления действующего начала в заранее заданном месте организма [42]. Разный набор ферментов в разных местах позволяет выделить среди них специфичные именно для клеток данной локализации. Наиболее широкий набор гидролитических ферментов имеется в лизосомах: протеазы, нуклеазы, гликозидазы. Таким образом, чтобы добиться биодеструктируемости, необходимо ввести в нужное место карбоцепного полимера — в главную цепь или во «вставку» — фрагменты пептидов, олигосахаридов или олигонуклеотидов, которые были бы субстратами упомянутых ферментов и могли бы расщепляться ими [43]. Такие карбоцепные сополимеры были синтезированы на основе N- (2-гидроксипропил)метакриламида (2.3). Они содержат боксам
J
вые пептидные фрагменты для связывания ФАВ или их моделей [44]. Длина и состав пептидной «вставки», соединяющей п-ни-троанилидный остаток (модель ФАВ) с главной полимерной цепью, могут варьироваться в значительных пределах.
г—С(СН3)СН2----------1—Г—С(СН3)СН2--------
L C0NHCH2CH(0H)CH3\т L со—х—nhc6h4no2
х = Gly—Phe—Phe, Gly—Ala—Phe, Ala—Gly—Val—Phe и т. д.
На большом числе примеров показано, что скорость отщепления концевого n-нитранилидного остатка химотрипсином зависит от наличия соседнего остатка фенилаланина, т. е. от свойств «вставки» как субстрата соответствующего фермента. Аналогичные наблюдения сделаны для производных других полимеров [45]. Известно, что разные гидролитические ферменты, расщепляющие пептидную связь, требуют разных аминокислотных остатков, связанных с гидролизуемой связью и ближайшим ее окружением (еще 2—4 остатка). Поэтому, меняя состав и длину пептидной последовательности во «вставке», можно добиться, чтобы гидролиз протекал с большой скоростью под действием одних протеолитических ферментов и был бы медленным под действием других ферментов этого же класса. Так, в случае трипсина и химотрипсина с максимальной скоростью расщепляются разные пептиды, связанные с полимером. Если для упомянутых выше модельных ферментов необходимые пептидные последовательности ясны, то для индивидуальных лизосомальных протеаз они пока неизвестны. При изучении гидролиза различных олигопептидных цепей, связанных с гидроксипропилметакрил амидным сополимером, смесью лизосомальных ферментов было найдено, что наиболее важную роль играют тиольные протеазы — катепсины В, Н и L [46], причем для большинства субстратов определяющим ферментом является катепсин В. Изменяя структуру пептидной последовательности во «вставке», можно в широких пределах варьировать скорость отщепления «-нитроанилидного остатка катепсином В или смесью лизосомальных ферментов. Так, максимальная скорость наблюдается для последовательностей
X = Gly—Phe—Туг—Ala или Gly—Phe—Leu—Gly
[см. формулу (2.3)], а минимальная — для последовательности Gly — Phe — Gly — Phe. Отщепление пептидной вставки с я-нитроанилином от полимера-носителя, по-видимому, происходит в начальной фазе процесса, а затем уже выделяется свободный n-нитроанилин. В то же время скорость отщепления пептидных последовательностей от полимера в плазме незначительна по сравнению с отщеплением лизосомальными ферментами, что и обеспечивает стабильность ФАП в процессе его транспорта в клетки.
Из приведенных данных видно, что контролируемая биодеструкция полимерных субстратов представляет собой сложный процесс. Однако в этом, по-видимому, заключается многообещающая перспектива создания ФАП, отщепляющих ФАВ в заранее заданном месте с предсказуемой скоростью.
Олигопептидные последовательности были также использованы для создания биодеструктируемых полимеров-носителей из карбоцепных блоков относительно низкой М, соединенных чувствительными к протеолизу «слабыми» связями [47]. В результате удалось осуществить второй тип биодеструкции — распад полимера-носителя на фрагменты, способные выводиться через почки. Это позволило получить на основе небиоде-структируемых карбоцепных полимеров достаточно высокомолекулярные носители для обеспечения необходимого времени циркуляции в кровяном русле, которые в заданное время распадаются и покидают организм.
Для получения таких биодеструктирующихся полимеров-носителей сополимеры Ы-(2-гидроксипропил) метакриламида с n-нитрофениловыми эфирами N-метакрилоилолигопептидов обрабатывали диаминами [48]. В результате происходило сшивание полимерных цепей, которое, однако, не доводили до гелеобразования:
