[发明专利]一种阳离子聚合物及制备方法

说明书

本发明属于高分子生物材料技术领域，提供了一种阳离子聚合物，其为同时含有叔胺、硫醚和羟基聚合的阳离子聚合物，其聚合组分为二硫醇类单体A、甲醛B以及双仲胺单体C。本发明提出了一种基于多组分聚合一步制备含有氨基，羟基，硫醚等多官能团得水溶性阳离子聚合物。该类聚合物具有正电荷，可以有效得包载基因，同时具有硫醚，可以捕捉细胞内活性氧，调节氧化应激水平，也具有羟基官能团，可以提高其在血液中得稳定性，降低材料得毒性。

技术领域

本发明属于高分子生物材料技术领域，涉及一种阳离子聚合物及制备方法。

背景技术

基因治疗作为一种靶向性强、低毒的新型治疗疾病的手段，在医学领域中表现出巨大的应用前景。它通过将遗传物质运送到靶细胞中，为治疗各种疾病，例如癌症，遗传疾病，心血管疾病等提供了巨大的希望。由于带负电荷基因本身不能进入细胞并在循环过程中快速降解，因此基因治疗的关键在于设计安全，有效的基因载体。

基因递送载体应该保护遗传物质免受核溶解酶的影响，在血液中具有潜在的较长存活寿命，并且可以直接递送至特定组织或细胞，主要包括病毒类载体和非病毒类载体。病毒类载体虽然具有较高的转染效率，但其细胞毒性大、特异性差、具有免疫原性等缺点限制了进一步的应用。而非病毒类载体由于其结构可控、制备简单、特异性高，免疫原性低，广受关注。阳离子聚合物作为非病毒类基因载体的重要类别之一，能够高效地包载带负电荷的核酸用于细胞内递送。然而，其转染效率和细胞毒性之间存在着逆相关性，这主要归因于阳离子聚合物的高密度正电荷，以及过量的阳离子引入细胞中引起的氧化应激效应。

为了提高阳离子聚合物的转染效率，同时降低其对细胞带来的毒性，我们通过多组分聚合技术制备了一种同时含有氮元素(叔胺)，硫元素(硫醚)以及氧元素(羟基)的阳离子聚合物。叔胺可以促进其在水中溶解后呈现正电荷，用于包载负电荷基因；硫醚用于捕捉细胞内过量的活性氧，调节其氧化应激水平；羟基用于屏蔽基因载体的部分正电荷，提高其体内稳定性，降低毒性，同时避免在血液循环中的非特异性吸附。

发明内容

本发明提供了一种同时含有叔胺，硫醚和羟基的阳离子聚合物的制备方法，可以作为基因载体，具有水溶性阳离子特征，可以稳定包载质粒DNA，高效进入细胞并释放DNA，实现高效转染(转染效率为商业化试剂聚乙烯亚胺(分子量25000Da)的3-5倍)，以及较低的细胞毒性。

本发明的技术方案：

一种阳离子聚合物，同时含有叔胺、硫醚和羟基聚合的阳离子聚合物，其聚合组分为二硫醇类单体A、甲醛B以及双仲胺单体C；

所述二硫醇类单体A为多种类型的二硫醇(碳链长度从两个碳到十个碳不等，如乙二硫醇，丙二硫醇，丁二硫醇，戊二硫醇，己二硫醇，庚二硫醇，辛二硫醇，壬二硫醇，癸二硫醇)；所述的二硫醇类单体A的结构通式为：x＝2-10；优选为：

所述双仲胺单体C为包含不同碳链长度的脂肪族双仲胺，碳链长度从两个碳到十个碳不等，同时可以包含羟基类官能团，羟基官能团的数目从两个到六个不等。优选为：

三组分反应具有如下反应通式：

三组分阳离子聚合物具有如下结构通式：

R1为长度2-10个碳不等的脂肪链；R2及R3取决于双仲胺单体C的具体结构，聚合度n大于5。三组分聚合物的重均分子量范围为5000-8000g/moL。

优选的聚合物结构和对应单体如下：

以乙二硫醇，甲醛，和N,N’-二羟乙己乙二胺为单体为例，最终同时含有叔胺，羟基及硫醚的聚合物具有如下化学结构：