改性聚乙烯亚胺及其制备方法和基因转染试剂及其应用的制作方法

文档序号:3679404阅读:864来源:国知局
改性聚乙烯亚胺及其制备方法和基因转染试剂及其应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种改性聚乙烯亚胺及其制备方法和基因转染试剂及其应用。该改性聚乙烯亚胺包括作为主链的聚乙烯亚胺以及接枝在所述聚乙烯亚胺上的ε-己内酯,所述ε-己内酯与所述聚乙烯亚胺的伯胺氨基或仲胺氨基配位开环接枝,且未发生ε-己内酯的配位开环聚合反应。经实验表明,这种结构的改性聚乙烯亚胺的基因转染率较高,其基因转染率是远高于现有市场产品支化聚乙烯亚胺以及脂质体2000,并且与重均分子量为25000g/mol支化聚乙烯亚胺相比未观测到明显的细胞毒性。因此,上述改性聚乙烯亚胺可被视为优良的基因递送系统。
【专利说明】改性聚乙烯亚胺及其制备方法和基因转染试剂及其应用

【技术领域】
[0001] 本发明涉及基因转染生物【技术领域】,特别是涉及一种改性聚乙烯亚胺及其制备方 法和基因转染试剂及其应用。

【背景技术】
[0002] 基因治疗(gene therapy)和基因修饰(gene modification)是指将外源性功能 基因导入靶细胞,以纠正、补偿或修饰生物体原有基因序列,改变基因表达功能,以满足实 验需求和疾病治疗的目的。但是,外源性基因不能自行有效进入靶细胞,需要借助基因递送 系统才能实现基因表达。作为承载基因的工具,基因递送系统能够将目的基因送入靶细胞 内,从而发挥目的基因的特定功能。
[0003] 目前,基因递送系统有两大类:病毒类和非病毒类递送系统。在病毒类递送系统 中,常见的病毒转染体系主要包括逆转录酶病毒、腺病毒、慢病毒和单纯疱疹病毒等。虽然 病毒递送系统转染率较高,但其制备难度较大、承载基因能力有限,并且存在与宿主基因组 整合的潜在致病性危险,从而限制了其在在实验室及临床的应用,并难以大范围推广。非病 毒基因递送系统中的阳离子聚合物,可通过静电吸附负电性的核酸大分子,如质粒DNA或 者反义寡核苷酸,进而形成微粒、胶束或者脂质体实现基因的高效携带及细胞高效转染。
[0004] 相对于病毒类基因递送系统,聚乙烯亚胺(PEI)因其在体内外转染效果好,且低 成本,低免疫源性等优点,成为目前应用较广泛的聚阳离子基因递送系统,可以在较宽泛的 PH范围内紧密结合大量功能核酸分子,并且载体携带基因在细胞内吞后,由于PEI的化学 结构产生质子海绵反应,从而使溶酶体肿胀破裂,促使PEI和核酸的复合物得以释放入细 胞质,很大程度上减少承载功能基因的核酸分子在吞噬泡内富集并保护核酸分子使其不被 降解,因而可以提高转染率。PEI由于化学结构的不同,可以分为直链型和支链型,并且根 据高分子特性,存在不同的分子量产品。但由于PEI自身化学结构所引发的强正电荷特性, 在细胞转染过程中往往会引发细胞毒性,造成细胞凋亡。如高分子量支链聚乙烯亚胺(分 子量25000g/mol,简记为PEI25K)最具代表性。PEI25K是目前聚乙烯亚胺类基因递送系统 中,实验室推广度最广泛的聚阳离子基因递送系统,其较高的正电荷密度能够对多种细胞 (如A549细胞,293T细胞等)实现相对较好的细胞转染,但这种高效转染的转染率也不足够 高而难以满足应用需求,同时也会引发较高的细胞毒性。
[0005] 目前,为了提高转染率和降低细胞毒性,多集中通过对PEI化学修饰改性。但现有 的对PEI化学修饰改性的方法中,有的步骤较为繁琐,不利于扩大生产规模以及商品推广, 并且所得到的改性PEI的细胞毒性有所下降,但转染性能并没有得到数量级提高;有的需 要大于KKTC的高温反应,反应期间需要严格的无水无氧苛刻条件,而且其中一些开环聚合 修饰方法由于开环聚合自身反应机理造成存在分子量分布状况导致无法实现分子量的精 确调控,因而容易造成产品重复性差而难以保证获得较高的转染率和较低的细胞毒性。


【发明内容】

[0006] 基于此,有必要提供一种基因转染率较高、对细胞毒性较小的改性聚乙烯亚胺。
[0007] -种改性聚乙烯亚胺,包括作为主链的聚乙烯亚胺以及接枝在所述聚乙烯亚胺上 的ε-己内酯;所述ε-己内酯与所述聚乙烯亚胺的伯胺氨基或仲胺氨基配位开环接枝,且 未发生ε-己内酯的配位开环聚合反应。
[0008] 在其中一个实施例中,所述聚乙烯亚胺的重均分子量为600g/mol?75000g/mol。
[0009] 在其中一个实施例中,所述改性聚乙烯亚胺的结构式如下所示:
[0010]

【权利要求】
1. 一种改性聚己帰亚胺,其特征在于,包括作为主链的聚己帰亚胺w及接枝在所述聚 己帰亚胺上的e-己内醋;所述e-己内醋与所述聚己帰亚胺的伯胺氨基或仲胺氨基配位 开环接枝,且未发生£-己内醋的配位开环聚合反应。
2. 根据权利要求1所述的改性聚己帰亚胺,其特征在于,所述聚己帰亚胺的重均分子 量为 600g/mol ?75000g/mol。
3. 根据权利要求1所述的改性聚己帰亚胺,其特征在于,所述改性聚己帰亚胺的结构 式如下所示:
其中X、y、Z为非负整数,并且X、y和Z均不为零,14《x+y《1744。
4. 根据权利要求1所述的改性聚己帰亚胺,其特征在于,所述改性聚己帰亚胺的结构 式如下所示:
其中,X、y为非负整数,并且X和y均不为零,14《x+y《1744。
5. -种改性聚己帰亚胺的制备方法,包括如下步骤: 按质量比为1:0. 01?2. 7将聚己帰亚胺和e -己内醋加入溶剂中,并加入催化剂得到 混合物,将所述混合物于15C?35C下揽拌5分钟?30分钟,然后加热到沸腾,揽拌24小 时?72小时,分离纯化得到所述改性聚己帰亚胺,所述改性聚己帰亚胺包括作为主链的聚 己帰亚胺W及接枝在所述聚己帰亚胺上的己内醋;所述己内醋与所述聚己帰亚胺 的伯胺氨基或仲胺氨基配位开环接枝,且未发生£ -己内醋的配位开环聚合反应。
6. 根据权利要求5所述的改性聚己帰亚胺的制备方法,其特征在于,所述溶剂为无水 H氯甲焼。
7. 根据权利要求5所述的改性聚己帰亚胺的制备方法,其特征在于,所述聚己帰亚胺 与所述溶剂的质量比为1:10?200。
8. 根据权利要求5所述的改性聚己帰亚胺的制备方法,其特征在于,所述催化剂为异 辛酸亚锡。
9. 根据权利要求5所述的改性聚己帰亚胺的制备方法,其特征在于,所述聚己帰亚胺 与所述催化剂的质量比为1:0. 0005?0. 01。

10. 根据权利要求5所述的改性聚己帰亚胺的制备方法,其特征在于,所述分离纯化的 方法具体为;将所述揽拌24小时?72小时得到的反应物进行过滤,取滤渣溶于甲醇溶液 中,在室温及揽拌条件下滴加无水己離,离也或过滤,收集沉淀,所述沉淀为改性聚己帰亚 胺。
11. 一种基因转染试剂,其特征在于,包括溶剂及溶解于所述溶剂中的如权利要求1? 4任一项所述的改性聚己帰亚胺。
12. 根据权利要求11所述的基因转染试剂,其特征在于,所述改性聚己帰亚胺和溶剂 的质量比为1?10:50?500。
13. -种如权利要求11或权利要求12所述的基因转染试剂在递送脱氧核糖核酸、质粒 DNA、核糖核酸或功能蛋白质中的应用。
【文档编号】C08G73/04GK104419004SQ201310390436
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年8月30日 优先权日:2013年8月30日
【发明者】王志勇, 谢丽斯, 刘新, 郑海荣 申请人:中国科学院深圳先进技术研究院
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