一种两亲性三嵌段共聚物及制备方法及用途
【专利摘要】本发明公开了一种两亲性三嵌段共聚物及制备方法及用途，两亲性三嵌段共聚物是由聚乙二醇单甲醚、吗啉-2，5-二酮衍生物均聚物和聚乙烯亚胺依次连接构成，所述两亲性三嵌段共聚物的分子量为2000-105000。实验证明本发明的两亲性三嵌段共聚物细胞毒性低且转染率高。本发明方法简单，无污染，用本发明的两亲性三嵌段共聚物制备的纳米粒具有良好的生物相容性，能有效携载基因进入细胞。两亲性三嵌段共聚物以吗啉-2，5-二酮衍生物的均聚物作为疏水性纳米粒的核心，疏水链段之间的氢键作用提高了疏水核心的稳定性。纳米粒表面链接大量的低分子量的PEI和亲水性的PEG链段，提高了纳米粒的转染效率，同时降低了其细胞毒性。
【专利说明】一种两亲性三嵌段共聚物及制备方法及用途
【技术领域】
[0001]本发明属于基因载体材料【技术领域】，具体涉及到具有低毒性和高转染率的可降解聚合物改性聚乙烯亚胺纳米基因载体及制备方法。也涉及生物医用高分子材料生物相容性改性领域。
技术背景
[0002]随着基因治疗的发展，非病毒基因载体因性能稳定、容易制作、强大的载核酸能力和较低的免疫原性，而得到广泛的应用。阳离子聚合物基因载体材料包括:聚乙烯亚胺(PEI )、聚酰胺胺、聚丙烯亚胺、聚-L-赖氨酸、聚丙烯胺和壳聚糖等。这些材料具有长期安全性和生物相容性，以这些材料制作的纳米粒，因其结构稳定、易被细胞吞噬和较好的特定组织与器官的靶向释放能力，成为基因治疗领域中的研究热点。在众多的阳离子聚合物中，PEI因具有高密度的氨基而带有正电荷，能够高效地吸附和压缩DNA分子，且具有“质子海绵作用”，形成纳米粒基因复合物，进入细胞后能够阻止核酸酶对目的基因的降解。因此携带DNA的PEI纳米粒具有很好的转染效，成为非病毒基因传递载体中的“黄金标准”。
[0003]PEI纳米粒的转染效率随着分子量的增大而增大，但是，其细胞毒性也随之增高。其原因在于高分子量的PEI带有较强的正电荷，导致其与细胞表面因静电吸引而发生强烈作用，致使细胞死亡。为了降低PEI毒性，在PEI上修饰聚乙二醇(PEG)和多糖等，或引入带负电荷的丙酸或丁二酸等来中和PEI的正电荷，以及通过化学反应使PEI分子中的氨基乙酰化，以降低PEI所带的正电荷，但是对基因的携带能力有所影响。
[0004]PEI25k Da的高毒性限制了其作为基因载体的广泛应用，尤其是在体内应用受到限制。虽然低分子量PEI毒性很低，能够满足基因转染对细胞低毒性的要求，但是低分子量PEI几乎没有转染效率。为此，需要降低PEI25kDa的高毒性，或者提高低分子量PEI的转染率。
[0005]聚吗啉_2，5- 二酮衍生物是a -氨基酸和a -羟基酸交替共聚物，是一种无毒并且在体内外均可生物降解的聚合物。吗啉_2，5- 二酮衍生物的均聚物是一类有价值的生物可降解医用材料。聚吗啉_2，5- 二酮衍生物，例如聚3 (S)-甲基-吗啉-2，5- 二酮，降解产物L-丙氨酸能够通过生物代谢途径而被人体利用。
【发明内容】
[0006]本发明的第一个目的是解决现有技术存在的使用PEI25kDa，因其分子量高而具有高细胞毒性的问题，提供一种细胞毒性低且具有高转染性能的基因载体。
[0007]本发明的第二个目的是提供一种两亲性三嵌段共聚物的制备方法。
[0008]本发明的第三个目的是提供一种两亲性三嵌段共聚物制备纳米粒的用途。
[0009]本发明的第四个目的是提供一种两亲性三嵌段共聚物制备纳米粒的第二种用途。
[0010]本发明的技术方案概述如下:
[0011]一种两亲性三嵌段共聚物，是由聚乙二醇单甲醚、吗啉-2，5_ 二酮衍生物均聚物和聚乙烯亚胺依次连接构成，所述两亲性三嵌段共聚物的分子量为2000-105000。
[0012]一种两亲性三嵌段共聚物的制备方法，是包括如下步骤:
[0013](I)按质量比为100 =100-400的比例称取聚乙二醇单甲醚、吗啉-2，5_ 二酮衍生物单体，加入含锡催化剂在隔离空气的条件下，在140-155°C反应0.5-2h后，在100-130°C反应l_72h，得到混合物:所述含锡催化剂的加入量为吗啉-2，5-二酮衍生物单体质量的
0.001%-5% ;所述聚乙二醇单甲醚的分子量为600-20000 ;所述吗啉_2，5_ 二酮衍生物单体的结构为式(I):
[0014]
【权利要求】
1.一种两亲性三嵌段共聚物，其特征是由聚乙二醇单甲醚、吗啉-2，5-二酮衍生物均聚物和聚乙烯亚胺依次连接构成，所述两亲性三嵌段共聚物的分子量为2000-105000 ； 吗啉-2，5-二酮衍生物单体的结构为式(I):
2.权利要求1的一种两亲性三嵌段共聚物的制备方法，其特征是包括如下步骤: (1)按质量比为100:100-400的比例称取聚乙二醇单甲醚、吗啉-2，5-二酮衍生物单体，加入含锡催化剂在隔离空气的条件下，在140-155°C反应0.5-2h后，在100-130°C反应l_72h，得到混合物:所述含锡催化剂的加入量为吗啉_2，5-二酮衍生物单体质量的0.001%-5% ;所述聚乙二醇单甲醚的分子量为600-20000 ;所述吗啉_2，5_ 二酮衍生物单体的结构为式(I):
3.根据权利要求2所述的一种两亲性三嵌段共聚物的制备方法，其特征是所述含锡催化剂为辛酸亚锡、辛酸锡、二丁基氧化锡或二月桂酸二丁基锡。
4.根据权利要求2所述的一种两亲性三嵌段共聚物的制备方法，其特征是所述步骤(2)分离，提纯的步骤为:将5-50g的混合物溶于IO-1OOmL 二甲基亚砜制成溶液，加入30-300mL无水乙醚，过滤，沉淀为白色两嵌段聚合物,其中吗啉_2，5- 二酮衍生物均聚物的分子量为1200-80000。
5.根据权利要求2所述的一种两亲性三嵌段共聚物的制备方法，其特征是有机溶剂为三氯甲烷，二氯甲烷，二甲基亚砜或N，N-二甲基甲酰胺。
6.权利要求1的两亲性三嵌段共聚物制备纳米粒的用途，其特征是包括如下步骤: 将IO-1OOmg两亲性三嵌段共聚物溶于1-1OmL第二种有机溶剂中制成聚合物溶液，在滴速为0.01-0.10mL/min滴入搅拌速率为400_2000rpm的IO-1OOmL超纯水中，再在400-2000rpm搅拌24_48h，蒸发第二种有机溶剂，得到含有粒径为70_205nm的纳米粒的液体，所述第二种有机溶剂为四氢呋喃或体积比为(1-3):1的四氢呋喃与N，N-二甲基甲酰胺的混合液。
7.权利要求1的两亲性三嵌段共聚物制备纳米粒的用途，其特征是包括如下步骤: 将IO-1OOmg两亲性三嵌段共聚物溶于1-1OmL 二甲基亚砜中，制成聚合物溶液，在滴速为0.01-0.10mL/min滴入搅拌速率为400_2000rpm的IO-1OOmL超纯水中，转移到截留分子量为3500-7000Da的透析袋内，将透析袋放入装满蒸馏水的容器内，放在磁力搅拌台上400-1000rpm搅拌蒸馏水，进行透析，每隔3_5h换水一次，透析24_72h去掉溶液中的二甲基亚砜,得到含有粒径为50-200nm`的纳米粒的液体。
【文档编号】C08G69/44GK103724616SQ201310694641
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2013年12月13日
【发明者】冯亚凯, 石长灿, 李茜, 于丽, 吕娟 申请人:天津大学