[发明专利]一种脂多糖胺阳离子聚合物及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于生物医药技术领域，具体涉及一种脂多糖胺阳离子聚合物及其制备方法和应用。

背景技术

基因疗法将为一切与基因有关的疾病的治疗提供无限可能性，因此近二十年来成为研究热点。基因治疗应用于临床的瓶颈是其安全性和有效性问题。由于病毒载体存在诸多无法预期和解决的诸如免疫原性、毒性、致癌性、宿主DNA插入整合等安全隐患，因此非病毒载体成为实现基因疗法临床应用的希望。过去十年来，人们开始致力于设计各种新的非病毒载体，研究提高其转染效率、同时降低细胞毒性的途径，并取得了极大进展，但与病毒载体的转染效率仍存在一定差距。因此提高非病毒载体的基因转染效率仍是基因治疗中一个需要解决的重要问题。

在非病毒载体中，聚乙烯亚胺PEI因为在DNA保护、细胞粘附和摄取、内含体逃逸方面性能优异而被认为是最有效的阳离子基因载体之一。但它不可降解，且转染效率和细胞毒性具有分子量依赖性，即它们均随分子量的增加而增加。因此，研究者采用各种策略对PEI进行改性，以进一步提高其基因转染效率同时降低细胞毒性。比如在大分子量的PEI上引入靶向配体、核定位信号因子等提高细胞摄取及入核能力等。或取基本无转染效率、无细胞毒性、但具有内含体突破能力(质子海绵作用)、细胞粘附、并可通过新陈代谢排出体外的小分子量的PEI(LMW PEI，PEI分子量＜2k Dalton)，用可降解的交联键连接起来，或将LMW PEI作为侧链连接在可降解的大分子主链上等，形成含LMW PEI的大分子作为基因载体，以降低聚合物的电荷密度及使聚合物进入细胞后能降解，并使DNA的释放更容易，进而降低细胞毒性，提高基因转染效率。此外，也有研究者将胆固醇(动物细胞膜的成分之一)和LMW PEI连接起来形成接枝共聚物。基因转染实验表明该载体能在一定程度上提高基因转染效率(与PEI 25k相比)。他们认为这种提高是通过胆固醇实现的。胆固醇的引入一方面促进了细胞对聚合物载体/基因复合物的摄取，而这种促进作用是通过细胞的胆固醇摄取路径来实现的；另一方面可能因为胆固醇对PEI的疏水改性提高了聚合物对质粒DNA的包封、促进了聚合物/DNA复合物在细胞膜表面的吸附、促进复合物的胞内运输及DNA从复合物中的释放等。但是，这种载体的基因转染效率仍远低于病毒的转染水平。如利用这种载体对鼠Jurkat细胞进行体外无血清转染时，其绿色荧光蛋白(GFP)的基因转染效率最高仅能达到约18％；而在有血清转染时，其转染效率更低于1％。

发明内容

本发明的目的在于提供一种脂多糖胺阳离子聚合物，该聚合物具有生物相容性好、可控的降解性能、有血清及无血清基因转染效率高、细胞毒性低、安全实用、成本低等优点。

本发明的目的还在于提供上述脂多糖胺阳离子聚合物的制备方法，该方法工艺简单、易于控制。

本发明的目的还在于提供上述脂多糖胺阳离子聚合物作为基因载体以及药物载体的用途。

本发明通过制备以亲水的多醛基海藻酸钠为主链、疏水胆固醇封端的低分子量聚乙烯亚胺为侧链的脂多糖胺刷状聚合物(brush polymer)，并对其物理化学结构、缓冲能力、转染效率和细胞毒性进行表征，探讨其用做基因载体的可行性及在提高基因转染效率降低细胞毒性方面的作用。

本发明的第一个目的是通过如下技术方案来实现的：一种脂多糖胺阳离子聚合物，通过以下步骤制备获得：

(1)以聚乙烯亚胺PEI和胆固醇氯甲酸酯为原料，合成胆固醇Cho封端的聚乙烯亚胺PEI-Cho；

(2)将胆固醇Cho封端的聚乙烯亚胺PEI-Cho接枝于多醛基海藻酸钠MASA，合成胆固醇封端的聚乙烯亚胺-多醛基海藻酸钠接枝共聚物MASA-PEI-Cho，即脂多糖胺阳离子聚合物。

其中将脂多糖胺阳离子聚合物经过还原处理时获得还原了的胆固醇封端的聚乙烯亚胺-多醛基海藻酸钠接枝共聚物rMASA-PEI-Cho，即还原了的脂多糖胺阳离子聚合物。

具体为将步骤(2)中的胆固醇封端的聚乙烯亚胺-多醛基海藻酸钠接枝共聚物MASA-PEI-Cho即脂多糖胺阳离子聚合物经硼氢化钠NaBH₄还原处理，获得还原了的胆固醇封端的聚乙烯亚胺-多醛基海藻酸钠接枝共聚物rMASA-PEI-Cho，即还原了的脂多糖胺阳离子聚合物。