[发明专利]一种可降解高分子材料和自组装纳米复合物及应用

说明书

本发明提供了一种可降解高分子材料和自组装纳米复合物及应用，所述高分子材料是一种聚双硫阳离子材料，由聚双硫阳离子材料与核苷酸和蛋白质的生物大分子通过自组装形成一种含胍基的双硫主链的高分子复合物。本发明高分子复合物进入细胞后，在胞浆内GSH的作用下，能迅速将载体主链降解，释放出包裹的生物大分子进入胞浆中，因此，本发明材料对细胞的毒性较小，具有良好的细胞相容性。本发明高分子复合物在胞内递送过程中具有很高的效率，制作成本低，材料毒性小，能够有效的将多种生物大分子递送到细胞中，不需要其进行化学修饰，不影响其生物活性。可载体在细胞内递送质粒、mRNA、蛋白质中的应用。聚双硫阳离子材料的结构如式(1)所示：

技术领域

本发明属于有机化学，高分子化学，分子生物学，细胞生物学，生物技术等领域，涉及一种可降解高分子材料和自组装纳米复合物及应用。

技术背景

基因递送是指将外源的遗传物质传递到细胞内，从而实现细胞生物学功能的调控、疾病的治疗等作用。这里的术语“核酸”包括各种类型的核酸聚合物，例如(但不限于)质粒DNA(pDNA)，信使RNA(mRNA)，小干扰RNA(siRNA)或反义寡核苷酸(ASO)。在过去的几十年中，已经开发了多种纳米颗粒基因递送系统。核酸递送系统可以分为三个不同的类别：(i)物理方法，(ii)病毒递送系统，和(iii)非病毒递送系统。由于物理方法和病毒递送系统具有很多的缺陷，比如：物理方法只能在细胞水平进行，同时处理过程中会导致大量的细胞死亡并产生毒性；病毒递送系统虽然效率高但毒性也很高，且容易引起机体的免疫排斥反应，包装质粒的容量比较小，只能包载小质粒(4.8kb)从而限制了其进行广泛的应用。非病毒DNA递送系统包括脂质或脂质体材料，无机材料以及有机聚合物材料，具有明显优于物理方法和病毒递送系统的优点：1.具有亲疏水端，很容易形成小的纳米囊泡或者胶束；2.可降解，低毒性；3.无免疫原性；4.表面可进行靶向修饰从而提高药物的递送效率；5.非病毒载体的结构多样可以对于特定的药物进行特定的设计；6.性质稳定并且易于大规模制备；7.能与DNA等生物大分子形成稳定的纳米复合物，易于递送。

基因编辑或基因组工程是定向插入、替换或删除宿主细胞基因组中特定的DNA序列的技术。这种策略到目前为止一共有四种不同的核酸酶可供使用：大范围核酸酶、锌指核酸酶(ZFN)、转录激活因子样效应核酸酶(TALEN)和CRISPR/Cas9系统。在CRISPR-Cas9系统中，DNA载体可以同时编码Cas9蛋白和靶序列特异性指导RNA(gRNA)，在转录gRNA和翻译Cas9 mRNA后，Cas9将于gRNA组合形成核糖核蛋白(RNP)复合物,这种形成的核糖核蛋白复合物在核定位序列的引导下(Nuclear localization sequence，NLS)，可将RNP带到细胞核中，同时gRNA可以与细胞核基因组中特定的基因序列配对并指导Cas9蛋白将序列特异性切开，产生位点特异性双链断裂并通过同源定向修复(HDR)机制插入donor基因，或者通过非同源末端连接(NHEJ)，该技术可以沉默、删除或者修复目的基因。

目前CRISPR/Cas9技术是治疗各种遗传疾病特别是单基因遗传病非常有前景的方法。但由于Cas9蛋白比较大(170kDa)，导致编码其蛋白所需质粒比较大(约10.6kb),而病毒一般只能包载4.7kb的质粒，同时病毒有将DNA插入到宿主细胞基因的危险，并且有较高的免疫原性，且难以大规模制备的等问题，故发展有机非病毒的基因编辑递送系统就变得非常关键。

发明内容

为了解决现有技术中高分子载体不能很好的解决生物大分子胞内递送的问题，本发明的目的是提供一种可降解高分子材料，是一种聚双硫阳离子材料，具体是含胍基的双硫主链的阳离子高分子材料。

所述聚双硫阳离子材料的结构如式(1)所示：

其中：A＝S或者Se；

X＝O或N，n₁、n₂为0到20之间的整数；