基于聚乙烯亚胺-环糊精的多功能超分子基因运载系统及其制备方法_2

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的摩尔比例混合,经自组 装反应得到多功能超分子运载系统;其具体反应式如下:
[0023]A、金刚烷-二硫键-聚乙二醇的合成
[0024]
[0025] B、金刚烷-聚乙二醇-靶向肽的合成
[0027] C、聚乙烯亚胺-环糊精的合成
[0029] D、多功能超分子运载系统的自组装
[0030]
[0031]其中,反应式中,结构1是聚乙二醇,结构2是金刚烷甲酸,结构3是金刚烷-二硫键-聚乙二醇,结构4是金刚烷胺,结构5是金刚烷-聚乙二醇-靶向肽,结构6是环糊精,结构7是 聚乙烯亚胺-环糊精,结构8是目标产物多功能超分子基因运载系统,CDI是连接剂N,N'_二 羰基咪唑的简称,SPDP是3-(2-吡啶二巯基)丙酸N-羟基琥珀酰亚胺酯的简称,SP94是靶向 肽的简称。
[0032]所述金刚烷-二硫键-聚乙二醇的合成采用以下具体方式:
[0033] 1.1)将聚乙二醇溶解于足量的二甲基亚砜中,将加入至用足量二甲亚砜溶解、含 有相对于聚乙二醇的0.5-1倍量的用于活化羟基的连接剂溶液中,在氮气保护下避光搅拌 反应2-4小时;
[0034] 1.2)将得到的反应液加入至足量的乙醚和四氢呋喃混合溶液中,其中乙醚和四氢 呋喃体积比为2-10:1,冰浴静置1-4小时,过滤后再次溶解于足量的二甲基亚砜中;
[0035] 1.3)称取相对于聚乙二醇1-2倍量的胱胺二盐酸盐溶解于足量的二甲基亚砜中, 并加入相对于聚乙二醇1-2倍量的催化剂,搅拌1-4小时;
[0036] 1.4)将上述步骤1.2)中所述过滤后的二甲亚砜溶液缓慢滴加至胱胺二盐酸盐溶 液中,滴加2-5h,滴加后继续反应3-8h,反应完毕后溶液在透析袋中透析24小时,然后冰冻 干燥,得到白色粉末状物质;
[0037] 1.5)将相对于聚乙二醇0.05-0.1倍量的金刚烷甲酸和相对于聚乙二醇0.05-0.1 倍量的用于活化羟基的连接剂,溶解于足量的二氯甲烷中,常温反应l_3h,向其中加入聚乙 二醇0.225-0.5倍量上述步骤1.4)得到的白色粉末状物质,继续搅拌反应l-3h,将反应液加 入至足量的乙醚和四氢呋喃混合溶液中,其中乙醚和四氢呋喃体积比为2-10 :1,冰浴静置 0.5-2小时,过滤得到白色粉末状物质即金刚烷-二硫键-聚乙二醇。
[0038]所述的金刚烷-聚乙二醇-靶向肽的合成采用以下具体方法:
[0039] 2.1)将聚乙二醇琥珀酰亚胺单酯溶解于足量的二氯甲烷中,将其缓慢滴加至用足 量二氯甲烷溶解、含有相对于聚乙二醇琥珀酰亚胺单酯的0.1-0.3倍量的金刚烷胺溶液中, 常温搅拌滴加1-3小时,继续搅拌反应0.5-2小时;
[0040] 2.2)将上述步骤2.1)中得到的反应液加入至足量的乙醚和四氢呋喃混合溶液中, 其中乙醚和四氢呋喃体积比为2-10:1,冰浴静置0.5-2小时,过滤后混合到用足量二氯甲烷 溶解、含有相对于聚乙二醇琥珀酰亚胺单酯1-2倍量的连接剂溶液中,常温搅拌反应l_3h;
[0041] 2.3)将上述步骤2.2)中得到的反应液加入至足量的乙醚和四氢呋喃混合溶液中, 其中乙醚和四氢呋喃体积比为2-10:1,冰浴静置0.5-2小时,过滤并再次溶解于足量二甲基 亚砜中,将其滴加至用足量二甲亚砜溶解、含有相对于聚乙二醇琥珀酰亚胺单酯〇.1-0.2倍 量的3,3 '-二氨基二丙胺的溶液中,常温滴加0.5-2h,继续搅拌反应0.5-2h;
[0042] 2.4)反应完毕后的溶液在透析袋中透析6-24小时,然后冰冻干燥,获得白色粉末 状物质;
[0043] 2.5)将上述步骤2.4)中的白色粉末状物质再次溶解于足量的pH7.4的PBS溶液中, 再加入到用足量无水乙醇溶解的、相对于步骤2.4)中白色粉末状物质0.05-0.1倍量的连接 剂溶液中,常温搅拌〇.5-2h,加入相对于步骤2.4)中白色粉末状物质0.2-0.4倍量的靶向肽 加入反应液,常温反应l-4h,反应完毕后透析袋中透析6-12小时,然后冰冻干燥,得到白色 粉末状物质即金刚烷-聚乙二醇-靶向肽。
[0044]所述的聚乙烯亚胺-环糊精的合成采用以下具体方法:
[0045] 3.1)将环糊精溶解于足量二甲基亚砜中配置环糊精溶液,再配置用足量二甲亚砜 溶解、相对于环糊精〇. 2-0.5倍量的连接剂溶液,连接剂用以活化羟基,在氮气保护下于暗 处将连接剂溶液加入环糊精溶液中,再加入相对于环糊精1-1.5倍量的催化剂;
[0046] 3.2)将相对于环糊精1-2倍量的聚乙烯亚胺溶解于足量的二甲基亚砜中,在氮气 保护下于暗处,将聚乙烯亚胺溶液滴加在步骤3.1)所述的环糊精溶液中,滴加4-6小时,滴 加完毕后在常温下继续反应6-12小时,反应完毕后的溶液在透析袋中透析12-24小时,然后 冰冻干燥,得到聚乙烯亚胺-环糊精。
[0047]所述的多功能超分子运载系统的自组装是将聚乙烯亚胺-环糊精与相对于聚乙烯 亚胺-环糊精〇. 5-2倍量的金刚烷-二硫键-聚乙二醇和0.1-0.4倍量的金刚烷-聚乙二醇-靶 向肽在水中混合,常温下搅拌反应6-12h后,溶液在透析袋中透析6-12h,然后冰冻干燥得到 白色粉末状物质即基于聚乙烯亚胺-环糊精的多功能超分子基因运载系统。
[0048]所述的环糊精为α-环糊精、β-环糊精或γ-环糊精。
[0049]所述的连接剂为Ν,Ν' -羰基二咪唑、苯并三唑碳酸酯、氯甲酸酯、羰基咪唑、Ν,Ν' -二琥珀酰亚胺基硫酸酯、3-(2-吡啶二巯基)丙酸Ν-羟基琥珀酰亚胺酯中任一种。
[0050] 所述的聚乙烯亚胺分子量为432Da(直链型)、6000&、12000&、20000 &、251^)&的聚乙 烯亚胺中任一种。
[0051] 所述的催化剂为三乙胺、吡啶、硫酸中任一种。
[0052]所述的靶向肽为SP94、PTP、R⑶中任一种。
[0053]本发明以聚乙烯亚胺-环糊精聚阳离子化合物为骨架,以具有氧化还原反应性的 金刚烷-二硫键-聚乙二醇、具有靶向性的金刚烷-聚乙二醇-靶向肽为修饰基团,利用自组 装原理将聚乙烯亚胺-环糊精与金刚烷-二硫键-聚乙二醇、金刚烷-聚乙二醇-靶向肽进行 组合,主客体作用形成超分子基因载体,其优点在于具有多功能性,即氧化还原敏感性、靶 向肝癌的特异性、优秀的基因转染效率,能够携带功能基因高效治疗肝脏恶性肿瘤。
[0054]本发明文中的重量体积比的单位均为g/ml。倍量的单位均为质量比。
[0055]本发明的技术效果如下:
[0056]由于本发明采用的聚乙烯亚胺-环糊精材料可生物降解性,低毒性等特点,作为非 病毒性基因载体材料而被广泛地研究,具有很强的改造性,从而增加新的功能。本发明采用 的聚乙烯亚胺,具有三种不同的氨基形式,形成了不同的缓冲体系,氨基的存在基本作用是 结合DNA,扩展的功能是在携带DNA进入细胞时不同的氨基组合成不同的缓冲对,能保护DNA 免遭细胞质中的溶酶体降解。
[0057]本发明中环糊精经活化与聚乙烯亚胺连接,保留了聚乙烯亚胺的功能。
[0058]本发明采用金刚烷-二硫键-聚乙二醇和、金刚烷-聚乙二醇-靶向肽与聚乙烯亚 胺-环糊精自组装形成超分子结构,内层是聚阳离子材料,外层为聚乙二醇为主的保护、功 能层,使得超分子载体系统功能化。
[0059]本发明采用的金刚烷通过二硫键与聚乙二醇连接,使金刚烷-二硫键-聚乙二醇具 有氧化还原敏感性,能够使得多功能超分子运载系统在肿瘤细胞溶酶体内等环境中降解, 并控制所运载物质的释放。
[0060]本发明采用的金刚烷-聚乙二醇-靶向肽,能够特异性地与肝癌细胞结合,增加了 多功能超分子系统的肝癌靶向性,可用于靶向治疗。
【附图说明】
[0061 ]图1:靶向肽、金刚烷-二硫键-聚乙二醇、金刚烷-聚乙二醇-靶向肽、聚乙烯亚胺-环糊精、聚乙烯亚胺-环糊精/金刚烷-二硫键-聚乙二醇、多功能超分子运载系统[聚乙烯亚 胺-环糊精/(金刚烷-二硫键-聚乙二醇/金刚烷-聚乙二醇-靶向肽)]的核磁共振氢谱图。
[0062]图2:多功能超分子运载系统[聚乙烯亚胺-环糊精/(金刚烷-二硫键-聚乙二醇/金 刚烷-聚乙二醇-靶向肽)]的二维核欧沃豪斯效应谱图。
[0063]图3:多功能超分子运载系统[聚乙烯亚胺-环糊精/(金刚烷-二硫键-聚乙二醇/金 刚烷-聚乙二醇-靶向肽)]结合核酸(DNA或RNA)后形成纳米微粒的透射电镜图。
[0064]图4:多功能超分子运载系统结合核酸后形成纳米微粒的粒径及对氧化还原刺激 的反应图。
[0065]图中,4-1是多功能超分子运载系统和核酸形成的纳米微粒曲线,4-2是聚乙烯亚 胺-环糊精和核算形成的纳米微粒曲线,4-3是多功
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