专利名称：一种星型阳离子聚合物及其制备方法与应用的制作方法
技术领域：
本 发明属于生物医学工程材料领域，特别涉及一种星型阳离子聚合物及其制备方法，以及其在RNA干扰MMP-9表达中作为基因转导载体的应用。
背景技术：
糖尿病患者皮肤易损，且一旦出现伤口很难愈合。其原因主要包括(1)患者全身因素(如代谢营养状况、免疫力等)；(2)伤口局部因素(如是否合并感染、周围组织的血管病变、神经病变等)；(3)伤口微观的改变(过量的基质金属蛋白酶分泌、生长因子缺乏、组织增殖能力降低、微循环的异常、炎症因子分泌过多等)。这些原因最终导致细胞外基质合成和降解的失平衡，从而影响溃疡愈合。基质金属蛋白酶9(MMP_9)是基质金属蛋白酶(MMPs)家族中的一员，又称明胶酶 B，是依赖Zn2+的金属酶。在糖尿病病理状态下(1)研究发现糖尿病病人的足溃疡渗出液中基质金属蛋白酶9(MMP-9)的水平较正常人升高。(2)本发明前期研究发现糖尿病大鼠皮肤MMP-9的水平较正常大鼠明显增高，MMP-9/TIMP-1 (组织金属蛋白酶抑制剂-1)之间平衡失调，细胞外基质过度降解，可能与糖尿病大鼠伤口愈合减慢有关。(3)在糖尿病足患者中，单纯局部应用生长因子并不能加快溃疡愈合，考虑可能与MMP-9的升高加速降解生长因子、生长因子受体、整合素及其受体，从而加重伤口局部炎症反应，减慢伤口愈合。因此抑制伤口局部MMP-9的表达是促进糖尿病足伤口愈合的可选择方法之一。然而目前还没有特异性MMP-9抑制剂，且MMPs抑制剂(TIMP)价格十分昂贵，不适合临床常规使用，所以，通过 RNA干扰技术抑制糖尿病伤口 MMP-9的表达成为可供选择的方法之一。RNA干扰(RNA interference，RNAi)近年来发展迅速，已经从基础研究发展到临床应用。RNA干扰技术的核心是通过内源性或外源性双链RNA(dsRNA)介导的细胞内mRNA 发生特异性降解，导致靶基因的表达沉默，产生相应的功能表型缺失，这种依赖于dsRNA的转录后基因沉默过程被称为RNA干扰。此技术的关键步骤之一就是将基因转导进入细胞的技术。基因的转导需要高效率、高安全性的载体，由于病毒载体潜在的安全性问题，很大程度限制了其在体内实验中的应用，故人们一直致力寻找新的基因转导载体。非病毒载体中的新型阳离子聚合物目前受到极大关注，因为其具有以下优点(1)无免疫原性，不会引起机体的免疫反应；(2)通过控制粒径尺寸和表面性质可控制载体的生理行为；(3)可根据需要设计载体的分子结构；(4)遗传物质的释放可做到由聚合物基质的降解速率决定。阳离子聚合物与核酸带负电的磷酸基团通过静电相互作用形成复合物后与细胞表面带负电的蛋白多糖相互作用，并通过内吞作用进入细胞。
发明内容
本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种星型阳离子聚合物 β -CD-PAMAM。
本发明的另一个目的是提供星型阳离子聚合物β -⑶-PAMAM的制备方法。本发明的再一个目的是提供星型阳离子聚合物β -⑶-PAMAM的应用。本发明的目的通过以下技术方案实现一种星型阳离子聚合物β -⑶-ΡΑΜΑΜ，其分子式如下
权利要求
1.一种星型阳离子聚合物，其特征在于所述星型阳离子聚合物分子式如下
2.权利要求1所述星型阳离子聚合物的制备方法，其特征在于包括以下操作步骤 (1)三代的含炔基聚酰胺_胺树枝状大分子的合成a 0. 5代聚酰胺-胺树枝状大分子的合成在冰水浴、氮气保护下，将丙炔胺的甲醇溶液缓慢滴入丙烯酸甲酯的甲醇溶液中，滴加完成后，先在0°C下搅拌反应1 2小时，然后在室温下搅拌反应24 36小时，反应结束后，旋转蒸发除去未反应的丙烯酸甲酯与甲醇，真空干燥，得到0. 5代聚酰胺-胺树枝状大分子；b 1代聚酰胺_胺树枝状大分子的合成在冰水浴、氮气保护下，将0. 5代聚酰胺-胺树枝状大分子的甲醇溶液缓慢滴入乙二胺的甲醇溶液中，滴加完成后，先在0°C下搅拌反应 1 2小时，然后在室温下搅拌反应24 36小时，反应结束后，旋转蒸发除去未反应的乙二胺与甲醇，真空干燥，得到1代聚酰胺_胺树枝状大分子；c 2代聚酰胺-胺树枝状大分子的合成1代聚酰胺-胺树枝状大分子的甲醇溶液和丙烯酸甲酯的甲醇溶液进行迈克尔加成反应，在冰水浴、氮气保护下，将1代聚酰胺-胺树枝状大分子的甲醇溶液缓慢滴入丙烯酸甲酯的甲醇溶液中，滴加完成后，先在0°c下搅拌反应 1 2小时，然后在室温下搅拌反应24 36小时，反应结束后，旋转蒸发除去未反应的丙烯酸甲酯与甲醇，真空干燥，得到1. 5代聚酰胺-胺树枝状大分子，然后1. 5代聚酰胺-胺树枝状大分子和过量的乙二胺反应，在冰水浴、氮气保护下，将1. 5代聚酰胺-胺树枝状大分子的甲醇溶液缓慢滴入乙二胺的甲醇溶液中，滴加完成后，先在0°C下搅拌反应1 2小时，然后在室温下搅拌反应36 48小时，反应结束后，旋转蒸发除去未反应的乙二胺与甲醇，真空干燥，得到2代聚酰胺-胺树枝状大分子；d 3代聚酰胺-胺树枝状大分子的合成2代聚酰胺-胺树枝状大分子和丙烯酸甲酯进行迈克尔加成反应，在冰水浴、氮气保护下，将2代聚酰胺-胺树枝状大分子的甲醇溶液缓慢滴入丙烯酸甲酯的甲醇溶液中，滴加完成后，先在0°C下搅拌反应1 2小时，然后在室温下搅拌反应24 36小时，反应结束后，旋转蒸发除去未反应的丙烯酸甲酯与甲醇，真空干燥，得到2. 5代聚酰胺-胺树枝状大分子，然后2. 5代聚酰胺-胺树枝状大分子和过量的乙二胺反应，在冰水浴、氮气保护下，将2. 5代聚酰胺-胺树枝状大分子的甲醇溶液缓慢滴入乙二胺的甲醇溶液中，滴加完成后，先在0°C下搅拌反应1 2小时，然后在室温下搅拌反应 36 48小时，反应结束后，旋转蒸发除去未反应的乙二胺与甲醇，真空干燥，得到3. O代聚酰胺-胺树枝状大分子；(2)七臂-(6-聚酰胺-胺基-6-去氧)-β -环糊精星型聚合物的合成 e七(6-叠氮基-6-去氧)-β-环糊精的合成将三苯基膦溶解在无水N，N-二甲基甲酰胺中，在室温下，加入碘，将温度升至60 70°C，缓慢加入β-环糊精，N2气氛下反应 24 28h，减压蒸馏除去大部分DMF，冰水浴条件下缓慢加入甲醇钠溶液，产物在甲醇中沉淀5 7次，然后真空干燥，得到白色固体七(6-碘基-6-去氧)-β -环糊精，将七(6-碘基-6-去氧)-β -环糊精溶解在无水DMF中，加入叠氮钠，N2气氛下升温至60 70°C反应 24 28h，减压蒸馏除去部分DMF，然后滴加到大量的水中沉淀，用去离子水反复洗涤多遍， 然后室温真空干燥，得到白色固体七(6-叠氮-6-去氧)-β -环糊精；f取七(6-叠氮-6-去氧)-β -环糊精和三代含炔基的聚酰胺-胺树枝状聚合物溶于叔丁醇与水的混合溶剂中，搅拌溶解后，将五水硫酸铜和抗坏血酸钠的水溶液，缓慢滴入混合溶剂中，升温到40 50°C并在氮气保护下搅拌反应24 28小时，反应结束后，将反应产物透析，过滤，冷冻干燥得到产物β -CD-PAMAM。
3.根据权利要求1所述星型阳离子聚合物的制备方法，其特征在于所述步骤a中丙炔胺的氨基与丙烯酸甲酯的摩尔比为1 (3 5)，丙炔胺甲醇溶液的滴入速度为0.5 1. OmL/分钟，滴加完成后的甲醇溶液中每IOmL甲醇溶液中含有1. 0 1. 2g丙炔胺。
4.根据权利要求1所述星型阳离子聚合物的制备方法，其特征在于所述步骤b中0.5 代聚酰胺-胺树枝状大分子外围末端酯基与乙二胺的摩尔比为1 (10 15)，0.5代聚酰胺_胺树枝状大分子甲醇溶液的滴入速度为0. 5 1. OmL/分钟，滴加完成后甲醇溶液中每 IOmL甲醇溶液中含有1. 1 1. 5g 0. 5代聚酰胺-胺树枝状大分子。
5.根据权利要求1所述星型阳离子聚合物的制备方法，其特征在于所述步骤c中1代聚酰胺-胺树枝状大分子的外围末端氨基与丙烯酸甲酯的摩尔比为1 (3 5)，1代聚酰胺-胺树枝状大分子甲醇溶液的滴入速度为0. 5 1. OmL/分钟，滴加完成后的甲醇溶液中每IOmL甲醇溶液含有1. 0 1. 5g 1代聚酰胺-胺树枝状大分子，1. 5代聚酰胺-胺树枝状大分子的外围末端酯基与乙二胺的摩尔比为1 (10 15)，1.5代聚酰胺-胺树枝状大分子甲醇溶液的滴入速度为0. 5 1. OmL/分钟，滴加完成后的甲醇溶液中每IOmL甲醇溶液含有1. 1 1. 5g 1. 5代聚酰胺-胺树枝状大分子。
6.根据权利要求1所述星型阳离子聚合物的制备方法，其特征在于所述步骤d中2代聚酰胺-胺树枝状大分子的外围末端氨基与丙烯酸甲酯的摩尔比为1 (3 5)，2代聚酰胺-胺树枝状大分子甲醇溶液滴入速度为0. 5 1. OmL/分钟，滴加完成后的甲醇溶液中每 IOmL溶液含有1. 0 1. 5g 2代聚酰胺-胺树枝状大分子，2. 5代聚酰胺-胺树枝状大分子的外围末端酯基与乙二胺的摩尔比为1 (10 15)，2. 5代聚酰胺-胺树枝状大分子甲醇溶液的滴入速度为0. 5 1. OmL/分钟，滴加完成后的甲醇溶液中每IOmL溶液含有1. 1 1. 5g 2. 5代聚酰胺-胺树枝状大分子。
7.根据权利要求1所述星型阳离子聚合物的制备方法，其特征在于所述步骤e中三苯基膦溶于N，N- 二甲基甲酰胺中形成的质量体积比浓度为0. 15 0. 20g/ml，三苯基膦和碘的摩尔比为1 (1 1.1)，三苯基膦和β-环糊精的摩尔比为1.5 1 1.4 1.1， 三苯基膦和甲醇钠的摩尔比为1 (1.3 1.5)，叠氮钠和β-环糊精的摩尔比为(8 10) 1。
8.根据权利要求1所述星型阳离子聚合物的制备方法，其特征在于所述步骤f中七(6-叠氮-6-去氧)-β -环糊精和三代含炔基的聚酰胺-胺树枝状聚合物的摩尔比为 1 (7 10)，催化剂五水硫酸铜与抗坏血酸钠的摩尔比是1 (2 2. 5)，混合溶剂中叔丁醇和水的体积比为(1 1.2) 1，七(6-叠氮-6-去氧)-β-环糊精溶于混合溶剂形成质量体积比浓度为0. 1 0. 2g/mL，五水硫酸铜溶于混合溶剂形成质量体积比浓度为3 4mg/mL，透析条件为3500Da透析袋透析48 72小时。
9.根据权利要求1所述星型阳离子聚合物的制备方法，其特征在于所述三代的含炔基聚酰胺_胺树枝状大分子的分子式如下
10.权利要求1所述星型阳离子聚合物在RNA干扰MMP-9表达中作为基因转导载体的应用。
全文摘要
本发明公开了一种星型阳离子聚合物β-CD-PAMAM及制备方法，该方法将β-CD-(N3)7和PAMAM溶于叔丁醇与水的混合溶剂中，搅拌溶解后，将五水硫酸铜和抗坏血酸钠的水溶液，滴入混合溶剂中，升温到40～50℃并在氮气保护下搅拌反应24～28小时，将反应产物用透析袋透析，过滤，冷冻干燥得到。本发明还提供了β-CD-PAMAM在RNA干扰MMP-9表达中作为基因转导载体的应用。本发明星型阳离子聚合物具有良好的水溶性和生物相容性，表面大量的阳离子基团可与siRNA形成纳米粒，具有较高的转染效率，其可与siRNA形成纳米粒，并且表面大量的阳离子基团，提供了进一步功能化的可能。
文档编号C08G69/00GK102199297SQ20111007311
公开日2011年9月28日 申请日期2011年3月25日 优先权日2011年3月25日
发明者严励, 张黎明, 李娜, 杨川, 邓俊杰 申请人:中山大学孙逸仙纪念医院