一种仿病毒结构高分子囊泡及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001]本发明属于高分子材料领域，涉及一种仿病毒结构高分子囊泡，具体涉及一种仿病毒核衣壳及表面刺突结构的高分子囊泡及其制备方法与应用。
【背景技术】
[0002]病毒作为结构最简单的一类非细胞型微生物，主要由核酸分子和蛋白衣壳组成；其基本结构有核心(核酸)和衣壳(蛋白或脂蛋白)，二者构成核衣壳。病毒特有的衣壳结构能屏蔽体内循环环境中的潜在破坏因素，如核酸酶、酸碱度等，具有保护基因遗传物质的功能。有些病毒粒子表面(尤其是在有囊膜的病毒粒子表面)有呈放射排列的突起物，称刺突(也称囊膜突起)。这些刺突有的是病毒的凝血素(能凝集红细胞)，用于起动病毒感染过程，具有诱生免疫保护作用以及中和抗体的能力;有的具有神经氨酸酶的活力，可促使病毒从宿主细胞上释放。
[0003]受病毒结构和功能的启发，一直以来各种仿病毒人工自组装纳米聚集体的不断出现，其中以仿病毒结构的脂质体囊泡和高分子囊泡最为典型。它们都是由一类由双亲性分子有序组合而成的中空球体;其球体的外壳膜层由双亲性分子构成，内部的亲水空腔可以用于包裹药物。在水溶液中，囊泡的膜可分为三层:两个内外侧的亲水层和一个处于内外亲水层中的疏水层，疏水层由于内外表面的亲水层而保持稳定。相比于由磷脂小分子自组装形成的脂质体囊泡，高分子囊泡是由大分子量的两亲性嵌段共聚物组成，其类病毒“核衣壳”的衣壳膜的纳米结构具有更高的稳定性。通过嵌段共聚物设计与合成，可在尺度上实现从微观到宏观调控，可对高分子链进行功能基团接枝修饰实现高分子囊泡的特定功能性设计。此外，纳米级(200nm以下)的高分子囊泡可以被细胞内吞，故可采用著名的特洛伊木马(Troian Horse)策略，用高分子囊泡包裹药物或基因片段等，避免体内循环环境中免疫系统辨识、吞噬，如核酸酶、酸碱度等。因此这类仿病毒结构高分子囊泡的结构和膜的特性给它带来许多方面的潜在应用，比如高效纳米载体、药物控释、纳米反应器等，在多功能药物载体的发展及生物医学领域具有重要的现实意义和应用价值。目前，仿病毒核衣壳的高分子囊泡已经有多种，但带有表面刺突结构的高分子囊泡还未有公开报道。
【发明内容】
[0004]从天然病毒的基本结构和特征出发，本发明的目的在于提供一种可负载药物、生物相容性好、易于被细胞吞噬的仿病毒核衣壳及表面刺突结构的高分子囊泡。
[0005]本发明的另一目的在于提供上述仿病毒结构高分子囊泡的制备方法。
[0006]本发明的再一目的在于提供上述仿病毒结构高分子囊泡的应用。
[0007]本发明的目的通过以下技术方案实现:
[0008]—种仿病毒结构高分子囊泡，主要由不同两亲性嵌段共聚物进行自组装制备而成;或者由两亲性嵌段共聚物与水溶性聚合物进行自组装制备而成;所述高分子囊泡具有衣壳膜结构和膜表面的刺突结构，所述衣壳膜结构的内层和外层由两亲性嵌段共聚物中亲水链段或水溶性聚合物构成，所述内层和外层之间的中间层由两亲性嵌段共聚物中疏水链段构成;其结构示意图如图1所示。
[0009]所述囊泡的尺寸为50nm?15μηι。
[0010]所述仿病毒结构高分子囊泡还包括负载物。
[0011]所述不同两亲性嵌段共聚物中亲水链段的分子量2 2000Da，优选为2000?20000Da;所述不同两亲性嵌段共聚物中疏水链段的分子量2 2000Da，优选为2000Da?10000Da；
[0012]所述两亲性嵌段共聚物中亲水链段的分子量2 2000Da，优选为2000?20000Da;所述两亲性嵌段共聚物中疏水链段的分子量之2000Da，优选为2000Da?10000Da;
[0013]所述水溶性聚合物的分子量2 2000Da，优选为2000Da?50000Da。
[0014]所述不同两亲性嵌段共聚物是指两种或两种以上两亲性嵌段共聚物。
[0015]所述不同两亲性嵌段共聚物中“不同”是指两亲性嵌段共聚物间嵌段比不同(亲水链段分子量不同和/或疏水链段分子量不同)但亲水链段和疏水链段种类相同，或者是指两亲性嵌段共聚物的嵌段种类不同。
[0016]所述不同两亲性嵌段共聚物中，当亲水链段的分子量比为1:(0.8?1.2)时，疏水链段的分子量比为1: (2?50);当疏水链段的分子量比为1: (0.8?1.2)时，亲水链段的分子量比为1:(2?10)。
[0017]所述不同两亲性嵌段共聚物优选为两种两亲性嵌段共聚物，分别为低分子量嵌段共聚物Ax1-b-Byi与尚分子量嵌段共聚物Ax2-b_By2;当未水链段分子量比xl/x2为1: (0.8?1.2)时，疏水链段分子量比yl/y2为I: (2?50);当疏水嵌段分子量比yl/y2为1: (0.8?1.2)时，亲水链段分子量比xl/x2为1: (2?10)。
[0018]所述低分子量嵌段共聚物Ax1-b-Byi与高分子量嵌段共聚物AX2-b-By2的质量比为1:(0.1?I)。
[0019]所述两亲性嵌段共聚物中亲水链段为聚乙二醇(PEG)、聚2-甲基丙烯酸乙氧基磷酸胆碱(PMPC)中的一种，所述疏水链段为聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)、聚2-二异丙胺基乙基甲基丙烯酸酯(PDPA)中的一种。
[0020]所述两亲性嵌段共聚物优选为PEG-b-PLA，PEG-b-PCL，PEG_b_PDPA 或 PMPC_b_PDPA中的一种以上。
[0021]所述两亲性嵌段共聚物PEG-b-PLA的合成方法为:将PEG、丙交酯(PEG和丙交酯的摩尔比为1:(0.2?5))和催化剂辛酸亚锡(PEG:辛酸亚锡的质量比= 1000/1)—起加入有机溶剂(如:甲苯，二甲苯)中，氮气氛下于110?160 °C恒温反应12?24h，然后沉析，抽滤，真空干燥后即得PEG-b-PLA嵌段共聚物。
[0022]所述两亲性嵌段共聚物PEG-b-PCL的合成方法为:将PEG加入有机溶剂(如:甲苯，二甲苯)中，加入催化剂辛酸亚锡(PEG:辛酸亚锡的质量比= 1000/1)，氮气氛下，缓慢加入己内酯(PEG和己内酯单体的摩尔比为1: (0.2?5))，于110?160°C恒温反应12?48h，然后减压旋蒸，沉析，抽滤，真空干燥后即得PEG-b-PCL嵌段共聚物。
[0023]所述两亲性嵌段共聚物PEG-b-H)PA的合成方法为:将2-二异丙胺基乙基甲基丙烯酸酯(DPA)单体、大分子引发剂PEG-Br、催化剂CuBr和2，2/-联吡啶(2，2-1^?74(^1^)按摩尔比(20?30): (I?2):1:2加入到有机溶剂(甲醇、异丙醇、或甲醇-异丙醇)中，氮气氛下于40?60°C反应12?24h，然后沉析，然后通过水洗去催化剂，之后冻干，得到PEG-b-roPA嵌段共聚物。
[0024]所述两亲性嵌段共聚物PMPC-b-PDPA的合成方法为:将2-甲基丙烯酸乙氧基磷酸胆碱(MPC)单体、引发剂(OEG-Br)、催化剂CuBr、2，2'-联吡啶按摩尔比(25?30): 1: 1: 2加入至押醇中，氮气氛下于20°C恒温反应2h，得到PMPC聚合物，之后在反应液中继续加入2-二异丙胺基乙基甲基丙烯酸酯(DPA)单体(MPC:DPA单体摩尔比为1: (1.5?3))，反应40h，然后在THF中沉析，再溶解在水中，然后冻干即得PMPC-b-PDPA嵌段共聚物。
[0025]当仿病毒结构高分子囊泡由两亲性嵌段共聚物与水溶性聚合物进行自组装制备而成时，所述两亲性嵌段共聚物中亲水链段分子量与水溶性聚合物分子量比为1: (2?10);所述两亲性嵌段共聚物与水溶性聚合物的质量比为1: (0.1?5)，优选为1: (0.1?I)。
[0026]所述水溶性聚合物的分子量2 2000Da，优选为2000Da?50000Da。
[0027]所述水溶性聚合物为聚乙二醇(PEG)，水溶性淀粉衍生物(如羧甲基淀粉)、植物胶、动物胶、水溶性纤维素衍生物(如羟甲基纤维素、羧甲基纤维素)、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇或聚多肽。
[0028]所述负载物为药物、抗体、蛋白、基因片段、荧光分子或生长因子;所述药物优选为阿霉素(DOX);所述抗体优选为帕尼单抗(Vectibix)、T-DMl (Kadcyla)、抗体immunoglobulin G ;所述蛋白优选为小牛血清蛋白(BSA);所述的焚光分子为罗丹明(Rhodamine)、尼罗红(Nile red)、藻红蛋白(PE)或异硫氰酸焚光素(FITC)。
[0029]所述仿病毒结构高分子囊泡的制备方法，具体步骤为:
[0030](I)高分子溶液的制备:将不同的两亲性嵌段共聚物或两亲性嵌段共聚物和水溶性聚合物加入到有机溶剂中，搅拌混匀，得高分子溶液；
[0031 ] (2)高分子溶液的处理:去除高分子溶液中有机溶剂，并加入水或PBS缓冲溶液，得到仿病毒结构高分子囊泡;或者去除高分子溶液中有机溶剂，加入负载物与水或PBS缓冲溶液，得到负载有负载物的仿病毒结构高分子囊泡。
[0032]步骤(I)所述搅拌的转速为100?800r/min，搅拌时间为0.05?6h。
[0033]步骤(2)所述高分子溶液的处理有以下两种处理方式:第一种处理方式具体包括以下步骤:在搅拌条件下，将水或PBS缓冲溶液与高分子溶液混合，得混合乳液;透析或继续搅拌去除有机溶剂，得到仿病毒结构高分子囊泡;或将负载物与水或PBS缓冲溶液加入高分子溶液中，继续搅拌，得到负载有负载物的仿病毒结构高分子囊泡。所述继续搅拌时间都为5?72h、整个反应的搅拌转速为100?700r/min，所述透析时间都为24?96h。
[0034]步骤(2)所述高分子溶液的处理的第二种处理方式具体包括以下步骤:将步骤I)的高分子溶液进行干燥，得到复合薄膜;将水或PBS缓冲溶液加入装有复合薄膜的装置中，搅拌，得到仿病毒结构高分子囊泡;或将负载物与水或PBS缓冲溶液加入装有复合薄膜的装置中，搅拌，得到负载有负载物的仿病毒结构高分子