专利名称：可降解为精胺的聚阳离子及其合成方法、纳米颗粒的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种药物技术领域的合成方法，特别是一种可用于核酸(DNA与 RNA)输送的以精胺为基本构建单元并可降解为精胺的聚阳离子及其合成方法、纳米颗粒。
背景技术：
有效的基因输送要求输送系统能够完成一系列的生物学功能，包括将基因压缩成紧实的粒子，将基因输送到靶细胞，帮助基因成功的逃离溶酶体的降解，将基因释放到细胞质中，自身降解为无毒单体并且能够在体内消除。要达到这些要求，一种合成的基因输送载体应该从结构上来讲分别包含功能集团来达到上述的生物功能。为了简化制备过程和毒性测试，合成的基因载体的结构的简单性是很重要的，没中官能团应该最好能够完成多生物功能。例如，最好具有充足的氨基数量，已达到理想的Pka指数，能够将基因缩合成纳米级的粒子，能够发挥质子海绵的功能帮助基因成功逃离溶媒体，并且不会在复合物表面产生过多的表面电荷，以更好的在体内循环和进行细胞靶向。在基因转染和释放压缩的基因到细胞质的过程中，载体的主链能够降解到合适的小分子，这样就解决了由于聚阳离子产生的细胞毒性的问题，并且能够释放自由的氨基有助于溶酶体逃逸。载体还应该具有一个功能集团，能够容易的与一些官能团，例如靶向基团的连接、延长体内循环时间、易与脂膜融合。本项发明旨在通过以生物功能为基础的化学设计来创造出这样的输送系统。由此可见，如果聚阳离子在完成基因输送的任务后，能够降解为体内可以接受的单体分子(最好是体内原有的自然分子)，可能是构建安全有效的基因载体的一个好途径。出于上述思路，我们在实验中用体内专职凝聚基因物质的分子——精胺作为基本构建单元，以不同的连接剂尝试性地合成了一系列的可降解回到精胺起始状态的聚阳离子基因载体[金拓.杜子秀.以精胺为基本构建单元并可降解为精胺的聚阳离子基因载体 (PCT专利，专利号:W02009100645-A1 ；US2011076307-A1)]。精胺也曾被报道用作非病毒基因载体的构建单元。大多数相关研究都是利用精胺来修饰脂质体表面以形成阳离子脂质体⑴eall，A.J. ；Blagbrough, I. S.用于精胺及相关脂质体的聚多胺同系物的快速合成， 四面体.，2000，56，M49-2460.等刊物]，或者利用精胺修饰聚合物的侧链合成聚阳离子 [Geal 1,A. J. ；Taylor,R. J. ；Ear 11,Μ. Ε.胆固醇氨基甲酸酯多胺类聚合物的合成ρΚ(a)研究以及小牛胸腺DNA的包裹，生物共轭化学，2000，11,314-3 .]。从文献报道的研究看，精胺作为侧链所形成的聚阳离子载体基因转染效率不高。如新加坡国立大学的研究团队将精胺接枝在聚磷酸酯侧链、国内南方医科大学的陈健海等人将精胺接枝在葡聚糖侧链的载体基因转染活性均低于PEI几个数量级[平渊，马强，陈建海.葡聚糖-精胺阳离子聚合物基因载体体外基因转染的研究，药学学报，等刊物]。近年来，以精胺作为骨架构建单元的聚阳离子基因载体见诸报道。Cho等人首次报道了精胺与聚乙二醇通过羧酸酯键形成的可降解聚阳离子[Jere，D. ；Kim, Τ. H. ；Arote, R.，et al.由聚乙二醇(PEG) 二丙烯酸酯与精胺构建的聚(β _氨基酯)基因载体，重点工程材料，2007，；342-；343，425-428.]。最近，Cho等人又以N，N-胱胺基二丙烯酰胺作为连接剂将精胺聚合成聚阳离子[Jere, D. ；Kim, J. E. ；Arote, R.，et al.利用聚精胺载体输送sh/ si/ssiRNA在肝癌细胞中进行Aktl的有效沉默.生物材料，2009，30，1635-1647.]。这两个聚精胺阳离子载体都显示出了高于PEI数个数量级的基因转染活性和低于PEI十几个数量级的细胞毒性。但是这两个聚阳离子的降解是通过连接剂的断裂实现的，精胺与连接剂之间的C-N-C键不能降解，精胺不能回到初始状态而是带有了断裂后的连接剂的片断，从而失去了精胺作为内源性分子的意义。因此，我们认为在聚阳离子基因载体的设计上选用人体内源性的多氨分子(精胺)作为基本构建单元，采用体内毒性小的交联剂及能够使精胺降解回到原位的连接方式进行聚阳离子合成还是有意义的。Jin和du采用氨酯键、酰胺键以及能够与伯胺形成带有共轭π键结构的亚胺的乙二醛作为连接剂，将人体内源性多氨基单体——精胺和亚精胺聚合成聚阳离子，显示了较好的稳定性和基因转染活性[金拓.杜子秀.以精胺为基本构建单元并可降解为精胺的聚阳离子基因载体(PCT 专利，专利号W02009100645-A1 ；US2011076307-A1)]。由此可见，我们利用人体内源性多氨基单体——精胺作为基本构建单元，通过不同的连接键合成可降解为精胺的聚阳离子基因载体，具有进一步开发治疗药用载体的潜质。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种可降解为精胺的聚阳离子及其合成方法、纳米颗粒。本发明利用人体内源性多氨基单体-精胺与丙酮醛构建能降解回到精胺的起始状态的聚阳离子；本发明构建的聚阳离子化学稳定性较好，能够紧密包裹 DNA和siRNA，在体内循环过程中不易降解，兼顾到达靶细胞之前的稳定性和进入靶细胞之后的生物响应性。本发明的目的是通过以下技术方案实现的本发明涉及一种可降解为精胺的聚阳离子，其特征在于，结构式为
权利要求
1.一种可降解为精胺的聚阳离子，其特征在于，结构式为其中，m 彡 3。
2.如权利要求1所述的可降解为精胺的聚阳离子，其特征在于，所述可降解为精胺的聚阳离子包括聚合单体，所述聚合单体为人体内源性单体，为精胺和/或亚精胺。
3.—种如权利要求1所述的可降解为精胺的聚阳离子的合成方法，其特征在于，包括如下步骤a、将丙酮醛水溶液在-10 10°C下缓慢滴加到精胺的乙醇溶液中，同时加入干燥的分子筛；b、在10 30°C下，搅拌，进行缩合反应，即得产物。
4.根据权利要求3所述的可降解为精胺的聚阳离子的合成方法，其特征在于，所述缩合反应温度为10 30°C。
5.根据权利要求3所述的可降解为精胺的聚阳离子的合成方法，其特征在于，所述丙酮醛水溶液是在0°C下缓慢滴加到精胺的乙醇溶液中的。
6.根据权利要求3、4或5所述的可降解为精胺的聚阳离子的合成方法，其特征在于，对所述得到的产物进一步分离纯化，所述分离纯化步骤如下将所述产物置于透析袋透析后低温冻干真空除去水。
7.根据权利要求6所述的可降解为精胺的聚阳离子的合成方法，其特征在于，所述透析袋的分子量为7000 ；所述透析的时间为10 48小时。
8.—种纳米颗粒，其特征在于，所述纳米颗粒由包括如下步骤的方法制备而得a、将权利要求1所述的可降解为精胺的聚阳离子加超纯水或DEPC配置成聚阳离子溶液，将核酸物质加超纯水或DEPC配置成核酸物质溶液；b、将所述聚阳离子溶液快速加入到核酸物质溶液中，混合；c、将混合溶液于室温下孵育，即得所述纳米颗粒。
9.根据权利要求8所述的纳米颗粒，其特征在于，所述核酸物质为DNA或RNA。
全文摘要
本发明公开一种药物技术领域的可用于核酸的输送的可降解为精胺的聚阳离子及其合成方法、纳米颗粒。用精胺与丙酮醛构建和降解回到多氨分子的起始状态的聚阳离子，聚阳离子的合成方法为将丙酮醛水溶液缓慢滴加到精胺的乙醇溶液，同时加入干燥的分子筛中；在室温下利用磁力搅拌器搅拌进行伯氨基与醛基和酮羰基的缩合反应。本发明不仪可以降解，而且在降解过程中释放出含未质子化的氨基的精胺，而且它们的降解产物不会像其他可降解的聚合物那样产生酸性基团。能够有助于逃逸溶酶体，在低表面电荷的细胞质中释放基因。对于质子海绵效应，溶酶体是由于质子海绵效应产生的渗透压破裂的。聚阳离子的氨基键起质子海绵作用。
文档编号C08G73/00GK102516534SQ201110359129
公开日2012年6月27日 申请日期2011年11月14日 优先权日2011年11月14日
发明者杜子秀, 金拓, 黄立群 申请人:上海交通大学