一种阳离子聚合物、其制备方法及应用

本发明涉及高分子材料，尤其涉及一种阳离子聚合物、其制备方法及应用。

背景技术：

1、基因治疗被认为是应对各种遗传及重大疾病的有效手段之一，通过将外源基因导入到靶细胞以修复病变或突变的有害基因，从而达到治疗疾病的目的。成功的基因治疗依赖于基因载体将核酸物质高效递送至靶细胞内发挥作用。常见的基因载体分为病毒类和非病毒类，病毒类载体受困于安全隐患；非病毒类载体，特别是阳离子聚合物类载体，具有易于制备、安全高效、无免疫原性等优点，成为研究的热点。最常见的非病毒基因载体包括阳离子聚赖氨酸(plys)、聚乙烯亚胺(pei)以及脂质体类载体等。

2、上述阳离子类基因载体主要通过静电作用结合核酸物质，如dna，rna等，均具有较大的电荷密度。研究人员多通过生物相容性修饰(例如修饰多糖，聚氨基酸衍生物等)、疏水改造(引入苯环，烷基等疏水基团)等手段可以在一定程度上降低其细胞毒性，提高转染效率。但多数情况下，效率提升并不明显，并且制备工艺复杂。

3、再者，现有的载体普遍存在普适性不强(例如只是针对dna或者rna有较好的效率，不能两者都适用)，稳定性较差(例如制备1-2个月，其转染效率变化很大)，制备工艺复杂(通常需要多不反应和提纯)，生物相容性差等。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种阳离子聚合物、其制备方法及应用，本发明提供的阳离子聚合物可以作为基因载体，可以实现高效率的dna转染和rna转染。

2、本发明提供了一种阳离子聚合物，具有式ⅰ或式ⅱ所示结构：

3、

4、其中，5≤x≤300，60≤m≤600。

5、本发明还提供了一种阳离子聚合物的制备方法，包括以下步骤：

6、将具有式ⅲ所示结构的线性聚乙烯亚胺和溴甲基苯硼酸在第一溶剂中反应，得到具有式ⅰ所示结构的阳离子聚合物；

7、

8、或

9、将具有式ⅲ所示结构的线性聚乙烯亚胺和4-(环氧乙烷-2-基甲氧基)苯基硼酸频哪醇酯在第二溶剂中反应，得到具有式ⅱ所示结构的阳离子聚合物；

10、

11、其中，5≤x≤300，60≤m≤600。

12、优选的，所述线性聚乙烯亚胺和溴甲基苯硼酸的摩尔比为1：25～250。

13、优选的，所述第一溶剂包括二甲基亚砜、n’n二甲基甲酰胺或二氧六环。

14、优选的，所述具有式ⅲ所示结构的线性聚乙烯亚胺和溴甲基苯硼酸在第一溶剂中反应的温度为30～60℃，时间为90～100h。

15、优选的，所述线性聚乙烯亚胺和4-(环氧乙烷-2-基甲氧基)苯基硼酸频哪醇酯的摩尔比为1：25～250。

16、优选的，所述第二溶剂包括二甲基亚砜、n’n二甲基甲酰胺或二氧六环。

17、优选的，所述具有式ⅲ所示结构的线性聚乙烯亚胺和4-(环氧乙烷-2-基甲氧基)苯基硼酸频哪醇酯在第二溶剂中反应的温度为60～90℃，时间为65～80h。

18、优选的，所述反应后，还包括：透析；

19、所述透析膜的孔径为2000～10000da；

20、所述透析后，还包括：冻干。

21、本发明还提供了一种上文所述的阳离子聚合物，或上文所述的制备方法制得的阳离子聚合物作为基因载体的应用。

22、本发明提供了一种阳离子聚合物，具有式ⅰ或式ⅱ所示结构：

23、

24、其中，5≤x≤300，60≤m≤600。

25、本发明针对线性聚乙烯亚胺(lpei)进行技术改造，lpei本身具有较好的dna转染效果，然而对于转染rna来说几乎没有效果。通过简洁的方法引入苯硼酸基团，在保留lpei本身dna转染优势的基础上，大大提升了其对rna的转染效率，可以实现高效率的dna转染和rna转染。并且，本发明通过一步法(溴代或者环氧开环)引入苯硼酸基团，不引入其它试剂(例如活化剂、缩合剂)，降低合成的复杂程度，节省开支等，适合大规模生产。

技术特征：

1.一种阳离子聚合物，具有式ⅰ或式ⅱ所示结构：

2.一种阳离子聚合物的制备方法，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述线性聚乙烯亚胺和溴甲基苯硼酸的摩尔比为1：25～250。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第一溶剂包括二甲基亚砜、n’n二甲基甲酰胺或二氧六环。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述具有式ⅲ所示结构的线性聚乙烯亚胺和溴甲基苯硼酸在第一溶剂中反应的温度为30～60℃，时间为90～100h。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述线性聚乙烯亚胺和4-(环氧乙烷-2-基甲氧基)苯基硼酸频哪醇酯的摩尔比为1：25～250。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第二溶剂包括二甲基亚砜、n’n二甲基甲酰胺或二氧六环。

8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述具有式ⅲ所示结构的线性聚乙烯亚胺和4-(环氧乙烷-2-基甲氧基)苯基硼酸频哪醇酯在第二溶剂中反应的温度为60～90℃，时间为65～80h。

9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述反应后，还包括：透析；

10.权利要求1所述的阳离子聚合物，或权利要求2～9任意一项所述的制备方法制得的阳离子聚合物作为基因载体的应用。

技术总结
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种阳离子聚合物、其制备方法及应用。本发明提供了一种阳离子聚合物，具有式Ⅰ或式Ⅱ所示结构：其中，5≤x≤300，60≤m≤600。本发明针对线性聚乙烯亚胺(LPEI)进行技术改造，LPEI本身具有较好的DNA转染效果，然而对于转染RNA来说几乎没有效果。通过简洁的方法引入苯硼酸基团，在保留LPEI本身DNA转染优势的基础上，大大提升了其对RNA的转染效率，可以实现高效率的DNA转染和RNA转染。并且，本发明通过一步法(溴代或者环氧开环)引入苯硼酸基团，不引入其它试剂(例如活化剂、缩合剂)，降低合成的复杂程度，节省开支等，适合大规模生产。

技术研发人员：郭兆培,陈学思,陈杰,林琳
受保护的技术使用者：中国科学院长春应用化学研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15