[发明专利]聚乙烯亚胺三嵌段共聚物及其在基因载体中的用途

说明书

技术领域

本发明属于化学合成、生物化学、药剂学领域，具体涉及一种聚乙烯亚胺三嵌段共聚物及其在基因载体中的用途。

背景技术

基因治疗是指将外源的目的基因导入靶细胞，以纠正或补偿因基因缺陷和异常引起的疾病，以达到治疗目的。基因治疗作为新兴的治疗手段，是药学领域研究的热点之一，有着巨大的应用前景。基因药物输送体系以研究制备合适的基因载体负载基因药物为目标，使基因药物能够跨越体内环境中各种屏障，将其输递至靶细胞，实现该药物的高效表达，它是基因治疗研究的重要内容。嵌段共聚物自组装纳米体系作为基因载体具有低毒、低免疫反应、靶向性、易于控制释放等优点，已经成为当今基因治疗领域里一个新的研究热点和重要的研究方向。

基于聚合物自组装纳米体系在基因药物输送体系中的良好应用前景，近年来，科研工作者为靶向基因药物输送体系的研究做出了大量的努力，这一方面取得了长足的发展，然而达到理想效果的靶向输送体系却非常少，理想的靶向输送体系需要安全稳定穿越各种屏障从而把基因药物输送至靶细胞，在细胞内实现控制。还原敏感性载体有着远大的应用前景，因为细胞内环境的谷胱甘肽(GSH)浓度(2-10mM)远远超过细胞外环境的浓度(2-20μM)，设计对谷胱甘肽还原作用敏感的含二硫键基因输送载体，其在体外及体液环境中都可以稳定的负载和输送基因药物，待进入靶向细胞后在还原条件的刺激作用下有效的释放基因治疗药物。

聚乙二醇(PEG)和聚乳酸(PLA)是被美国食品和药物管理局(FDA)批准的具有良好的生物相容性的药物辅料，广泛应用于生物医学领域。PEG表面化的纳米颗粒可以阻止纳米颗粒被网状内皮系统所识别以防止蛋白质吸附，屏蔽人体内皮网状系统(RES)的捕获和清除作用，延长血液循环时间。聚乳酸由于其价格低廉、降解缓慢以及较低的生物毒性使得其在生物医学领域中也得到了广泛的应用。

聚乙烯亚胺(PEI)是一种具有较高转染效率的阳离子聚合物，它具有的“质子海绵效应”使它在多种细胞和组织中都具有良好的基因转染效果。这种效应是由于它具有很强的质子缓冲能力，通过细胞内吞作用进入溶酶体后改变溶酶体的离子渗透压，引起溶酶体破裂并释放所携带的基因药物。

本发明以PLA为疏水片段，PEG为亲水片段，低分子量的PEI为阳离子片段，通过特定的双重二硫键链接单元——分子胶(201110023046.1；201110418589.3；201210311659.X；201210545392.0；201210442360.8；201210563824.0；201310317966.3；PCT/CN2013/088478)使其有机地链接在一起形成两亲性三嵌段共聚物PEI-PLA-PEG，嵌段共聚物PEI-PLA-PEG可以自组装成纳米胶束作为基因载体应用于基因药物输送体系。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚乙烯亚胺三嵌段共聚物及其在基因载体中的用途。本发明设计合成一种通过双重二硫键为链接单元的两亲性三嵌段共聚物PEI-PLA-PEG，该嵌段共聚物可以自组装成纳米胶束作为基因载体应用于基因药物输送体系，同时也可以作为疏水小分子药物的载体应用于化疗药物的输送。本发明以PLA为疏水片段，PEG为亲水片段，低分子量的PEI为阳离子片段，通过特定的双二硫键链接单元-分子胶，使其链接在一起形成两亲性阳离子嵌段共聚物PEI-PLA-PEG，其中引入的双二硫键赋予了嵌段共聚物的还原敏感性特征，其自组装纳米负载的基因药物在细胞内GSH的调控作用下可以控制药物释放。制备过程中的合成原料试剂易得，条件温和，合成过程均为常规化学反应，并适合较大规模生产。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

第一方面，本发明涉及一种聚乙烯亚胺三嵌段共聚物PEI-PLA-PEG，其结构式如式(I)所示：

其中，PEG的分子量为2000～10000g/mol中的任意一个整数，PLA的分子量为3000～10000g/mol，PEI的分子量为1800～10000g/mol。该两亲性三嵌段共聚物涉及通过氢键序列选择性控制的双二硫键的形成。

第二方面，本发明还涉及一种上述的聚乙烯亚胺三嵌段共聚物PEI-PLA-PEG的制备方法，以二氯甲烷为溶剂，在I₂存在的条件下，亲水片段化合物PEG-A4PEI-A4和疏水片段化合物Z1-PLA-Z1进行氧化反应，即得所述PEI-PLA-PEG。

具体反应步骤如下：