[发明专利]含树枝状聚赖氨酸基元的星型阳离子聚合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物医学工程材料领域，特别涉及一种含树枝状聚赖氨酸基元的星型阳离子聚合物及其制备方法，以及其作为生物医用材料的潜在应用。

背景技术

基因治疗是目前用于癌症及先天性免疫系统疾病治疗的一种有效方法。该技术实施的关键是选择合适的基因载体及基因导入方法，进而使基因能够在细胞中获得安全、高效、可控且稳定的表达。病毒载体因其高风险性、机体免疫反应、不能大规模生产等缺陷在临床应用方面受到限制，因此具有高转染效率的脂质体及其它阳离子聚合物日益受到重视。

树枝状大分子是近年发展起来的一类具有三维规整结构、高度支化和纳米尺度的单分散性高分子材料，凭借其独特的分子结构、无免疫原性、可生物降解、易于修饰等特性在基因载体方面显示出重要应用前景。1993年，Haensler等首次尝试将聚酰胺-胺(PAMAM)用于基因转染实验(BioconjugateChemistry 1993，4：372-379)。目前，PAMAM及其衍生物已被广泛用作基因载体研究，在特定条件下，其基因转染效率及细胞毒性方面已优于聚乙烯亚胺(PEI)等常用的基因载体(Cancer Letters 2010，298：34-49；MolecularPharmaceutics 2010，5：1734-1746)。这其中，将树枝状基元与多臂分子结合制备星型阳离子聚合物成为国内外研究者关注的热点。星形阳离子聚合物由于其发散的分子结构、臂数、臂长及阳离子的分布等参数易于设计和调节，在基因传递方面显示出独特的优势。Uekama等通过化学偶联将β-CD连接到PAMAM的外围，研究表明连接环糊精分子后的PAMAM抗血浆降解破坏的能力增强，其基因转染能力明显提高(Bioconjugate Chemistry 2003，14：247-254)。Deng等通过点击化学方法高效合成得到结构规整的星型β-CD-PAMAM，并将其用于基因与药物的共传递研究(Journal of Materials Chemistry 2011，21，5273-5281)。然而，PAMAM在较高代数或较高浓度下仍显示出明显的细胞毒性，且其降解产物也有较大的毒性，使其在体内实际应用中受到限制。

因此，如何得到生物相容性好、结构规整可控的新型基因载体材料，便成为当前生物医学工程领域亟待解决的重要课题。迄今为止，通过点击化学方法合成星型环糊精接枝树枝状聚赖氨酸及其应用尚未见报道。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的不足之处，本发明的首要目的在于提供一种含树枝状聚赖氨酸基元(PLLD)的星型阳离子聚合物；该聚合物结构规整、易于调控，分子量分布单一，生物相容性好，可生物降解，在基因传递方面显示出重要应用前景。

本发明的另一目的在于提供上述含树枝状聚赖氨酸基元(PLLD)的星型阳离子聚合物的制备方法；该方法首先通过取代反应合成叠氮基团修饰的β-CD，通过连续交替的偶联、脱保护反应合成3代含炔基PLLD；然后通过点击化学方法将叠氮基团修饰的β-CD与含炔基PLLD偶联，合成得到可用作基因载体的星型阳离子聚合物。

本发明的再一目的在于提供上述含树枝状聚赖氨酸基元(PLLD)的星型阳离子聚合物作为基因载体材料在制备基因药物中的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种含树枝状聚赖氨酸基元的星型阳离子聚合物，所述星型阳离子聚合物的分子式如下：

上述含树枝状聚赖氨酸基元的星型阳离子聚合物的制备方法，包括以下操作步骤：

(1)叠氮基团修饰的β-环糊精(β-CD-N₃)的合成：

a、称取三苯基膦溶解于无水N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，然后在室温条件下加入碘单质，升温至55～70℃；再加入干燥的β-环糊精(β-CD)，N₂气氛下反应24～48小时；反应结束后，减压蒸馏除去无水N，N-二甲基甲酰胺，冰水浴条件下加入甲醇钠溶液；所得产物在甲醇中沉淀4～7次，然后真空干燥，得到七(6-碘基-6-去氧)-β-环糊精[β-CD-(I)₇]；

b、将步骤a所得七(6-碘基-6-去氧)-β-环糊精与叠氮钠溶解于无水N，N-二甲基甲酰胺中，N₂气氛下升温至50～70℃后反应24～48小时；反应结束后，减压蒸馏除去无水N，N-二甲基甲酰胺，然后滴加到蒸馏水中进行沉淀，再用去离子水反复洗涤3～5次，室温条件下真空干燥，得到叠氮基团修饰的β-环糊精(β-CD-N₃)；