一种氟化的阳离子聚合物基因载体及其制备方法

本发明属于生物医药，具体涉及一种氟化的阳离子聚合物基因载体及其制备方法。

背景技术：

1、阳离子聚合物基因载体是一种常用于基因传递和基因治疗的载体系统。它的主要特点是带有丰富的正电荷及特殊的空间结构，能够与dna或rna形成稳定的复合物，促进基因的内源性或外源性转染。在设计和选择阳离子聚合物作为基因载体时，需要综合考虑它们的细胞毒性、免疫原性、载荷容量和靶向性等因素，进行相应的改进和优化，以提高基因转染的效果和安全性。

2、现有的一些阳离子聚合物中，聚乙烯亚胺（pei）具有高转染效率、强质子海绵效应、潜在的膜去稳定能力和基因保护能力，已发展成为最成功的基因转染非病毒载体之一，目前已存在以pei为基础的成熟市售基因转染试剂，例如lipofectamine 2000。

3、但是，pei的转染效率和细胞毒性与其分子量密切相关。pei分子量较低时（mw2000 da或更低），细胞毒性较低，但转染效率较低；而高分子量（25 kda）pei具有更高的转染效率，但细胞毒性也更高。另外，在pei应用过程中，pei负载基因后形成的基因递送系统，即pei/dna阳离子聚合复合物，很容易被血液和细胞外液中丰富的聚阴离子生物分子破坏，与血清和血细胞形成聚集体，从而导致基因转染效率降低。

技术实现思路

1、本发明提供一种氟化的阳离子聚合物基因载体及其制备方法，利用全氟脂肪酸酐对聚（2-羟基丙烯亚胺）进行氟化修饰，从而提高其转染效率、降低其细胞毒性，获得新型、高效、低毒的阳离子聚合物基因转染载体。

2、本发明的第一方面，提供一种氟化的阳离子聚合物基因载体，其结构式如下所示：

3、

4、式中，x为大于0的整数，y为≥0的整数；r为h或者为cf3(cf2)mco，m为≥0的整数；且分子中至少有1个r为cf3(cf2)mco。

5、可选的，所述的阳离子聚合物基因载体的分子量为3500~13000。

6、本发明的第二方面，提供所述的氟化的阳离子聚合物基因载体的制备方法，根据以下反应式获得：

7、

8、其中，x为大于0的整数，y为≥0的整数；r1为cf3(cf2)mco；r为cf3(cf2)mco或h， m为≥0的整数；因空间位阻效应等原因，可能会导致部分伯胺位置无法完成取代，因而上述反应式中的r亦有部分可以为h。

9、可选的，r1包括以下分子式中的任一种：

10、。

11、可选的，所述制备方法具体包括：将聚（2-羟基丙烯亚胺）在溶剂中分散均匀后，在氮气保护下加入经溶解的全氟脂肪酸酐，同时调节反应混合物ph至7.35~8.0，在常温下反应；反应完成后将得到的溶液透析，冷冻，干燥，得到氟化的聚（2-羟基丙烯亚胺）。

12、可选的，所述的聚（2-羟基丙烯亚胺）和全氟脂肪酸酐的物质的量之比为1：（30~100）。

13、可选的，所述溶剂为甲醇，所述经溶解的全氟脂肪酸酐由甲醇溶解；所述反应在氮气保护下进行，反应时间为48h。

14、可选的，通过加入三乙胺调节反应混合物ph。

15、可选的，加入的三乙胺的摩尔量为全氟脂肪酸酐摩尔量的1.2倍。

16、可选的，所述透析，冷冻，干燥包括通过纤维素膜孔径大小为3500da的去离子水透析处理48h，经过-80℃过夜，冷冻干燥。

17、本方面的第三方面，提供上述的阳离子聚合物基因载体或上述的制备方法制得的阳离子聚合物基因载体在基因转染中的应用。

18、可选的，应用时，阳离子聚合物基因载体与负载的基因的质量比为（1~50）：1。

19、可选的，所述基因包括dna、sirna、shrna、microrna或修饰的核酸。

20、本发明制得的氟化阳离子聚合物的基因转染效率较现有的pei转染试剂更高，转染性能更强。并且，本发明的聚合物与现有的pei相关基因转染试剂相比，其细胞毒性显著降低。同时，本发明的聚合物由于具有丰富的羟基，其水溶性得到较大改善，具有良好的生物相容性，氟烷基链的两亲性使得聚合物与dna形成的复合物具有良好的血清稳定性。使用本发明制备的载体可以在体外实现对各种细胞的高效低毒性的转染，在体内可实施高效低毒性的局部给药，具有广泛的应用前景。

技术特征：

1.一种氟化的阳离子聚合物基因载体，其特征在于，分子结构式如下：

2.根据权利要求1所述的阳离子聚合物基因载体，其特征在于，其分子量为3500~13000。

3.权利要求1或2所述的阳离子聚合物基因载体的制备方法，其特征在于，根据以下反应式获得：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，r1包括以下分子式中的任一种：

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，包括：将聚（2-羟基丙烯亚胺）在溶剂中分散均匀后，在氮气保护下加入经溶解的全氟脂肪酸酐，同时调节反应混合物ph至7.35~8.0，在常温下反应；反应完成后将得到的溶液透析，冷冻，干燥，得到氟化的聚（2-羟基丙烯亚胺）。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述的聚（2-羟基丙烯亚胺）和全氟脂肪酸酐的物质的量之比为1：（30~100）。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂为甲醇，所述经溶解的全氟脂肪酸酐由甲醇溶解；所述反应在氮气保护下进行，反应时间为48h；所述透析，冷冻，干燥包括：通过纤维素膜孔径大小为3500da的去离子水透析处理48h，经过-80℃过夜，冷冻干燥。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，通过加入三乙胺调节反应混合物ph；加入的三乙胺的摩尔量为全氟脂肪酸酐摩尔量的1.2倍。

9.权利要求1或2所述的阳离子聚合物基因载体或权利要求3-8任一所述的制备方法制得的阳离子聚合物基因载体在基因转染中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述阳离子聚合物基因载体与负载的基因的质量比为（1~50）：1。

技术总结
本发明涉及生物医药技术领域，提供一种新型的氟化阳离子聚合物基因载体及其制备方法。所述阳离子聚合物基因载体为氟化修饰的聚（2‑羟基丙烯亚胺），通过采用不同碳链长度的全氟脂肪酸酐对聚（2‑羟基丙烯亚胺）进行修饰而得到氟化的聚（2‑羟基丙烯亚胺）（PHP‑FS）材料，该材料能够作为细胞转染的载体。使用本发明制备的载体可以在体外实现对各种细胞的高效低毒性的转染，在体内可实施高效低毒性的局部给药，具有广泛的应用前景。

技术研发人员：陈大峰,李昆,柏鑫
受保护的技术使用者：南京审计大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1