[发明专利]酸敏感阳离子型嵌段共聚物及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于生物医用高分子材料领域，具体涉及一种酸敏感阳离子型嵌段共聚物、其制备方法以及其作为基因载体和药物载体的应用。

背景技术

癌症治疗是人类在医学中面临的最大难题。普通的化学疗法是将抗癌药物通过静脉输送至全身，通过阻断细胞分裂的机制来抑制癌细胞的生长，因此也会杀死进行细胞分裂的正常细胞，伤害正常功能的健康组织及细胞。与普通的化学疗法相比，功能性纳米药物载体具有延长药物作用时间、增加疗效、降低毒副反应等优点，能够控制药物的释放速率并将药物输送到病灶部位，减少对人体的毒副作用。

单纯采用一种治疗方法难以达到理想的效果，采用多种方法综合治疗，协同互作，例如：药物学与基因组学相结合，可以达到更理想的效果。药物基因组学以药物效应及安全性为目标，研究各种基因突变与药效。

近年来，基因治疗已成为最活跃的研究领域之一，临床上可用于治疗多种疾病，包括治疗癌症疾病。基因治疗是指将有治疗作用的基因通过一定方式导入细胞，以纠正基因缺陷或者发挥治疗作用，从而治疗疾病。目前，部分基因治疗方案已进入临床试验阶段，但也遇到了很多困难，如：安全性差、转染效率较低等问题。构建一个生物相容性好、安全性高、转染效率高和表达水平高的载体，使目的基因能够在靶细胞中获得安全、可控、高效、稳定的表达是基因治疗的重要研究方向。

目前，常用的基因载体为非病毒阳离子型载体，与带负电荷的DNA通过静电相互作用，可以有效缩合DNA。然而，过多的正电荷容易导致毒性增大，并且，较强的静电作用也会限制基因进入细胞核之后从复合物中释放，从而限制基因的表达；同时，过多的正电荷会增加载体的毒性。为了克服阳离子聚合物的缺陷，研究人员在设计阳离子载体时会考虑引入一些亲水性链段，用于屏蔽正电荷。具有高密度侧链基团的刷形嵌段共聚物能够改变聚阳离子主链周围的微环境，可以降低主链周围的介电常数，并且能屏蔽电荷，降低复合物的自聚集，降低载体毒性，延长载体在体内的循环时间，且具有抗蛋白非特异吸附性能。

此外，研究发现，肿瘤和炎症等病变组织内部和周围微环境的pH值比正常组织和器官的pH值低，呈现弱酸性。因此，在设计嵌段聚合物作为载体时引入一些在酸性条件下易水解的酸敏感基团，如：缩醛基、腙键、原甲酸酯，当载体进入肿瘤细胞，在弱酸性条件下，酸敏感性基团或链段会发生断裂，使胶束解离，从而可以将其内部包载的药物快速释放出来。设计载体时，可根据需要来赋予载体多重刺激响应性，发挥“智能”载体的协同性，从而提高基因治疗肿瘤的效果。

在现有技术中，已有一些关于嵌段共聚物同时用作药物载体和基因载体的报道。但是，作为基因-药物载体，应当具有良好的生物相容性和生物可降解性，并且，作为抗肿瘤药物的载体，还应当具有下列特征：在水溶液中可以形成稳定的聚合物胶束，其疏水性内核可以装载疏水性抗癌药物，亲水性外壳起到稳定胶束、提高胶束血液循环时间的作用；当载药胶束到达肿瘤或病变组织时，能够利用局部组织的pH值较低的特点，使胶束解离，快速地释放出抗癌药物；同时应当具有更多的“智能”响应性，避免载体在体内循环过程中吸附聚集，达到定点释放药物、促进基因表达的作用。

因此，需要研发新型的酸敏感阳离子嵌段共聚物。

发明内容

本发明的目的是，提供一种酸敏感阳离子型嵌段共聚物及其制备方法，该共聚物应具有荧光-pH双重响应性、酸敏感性、抗蛋白吸附性以及良好的生物相容性，可同时用作基因载体和药物载体。

为达到上述目的，本发明的总体构思是：结合原子转移自由基聚合（ATRP）、开环聚合（ROP）和“点击”（Click）化学反应，制备荧光-pH双重响应的酸敏感阳离子型嵌段共聚物。首先利用具有荧光响应性的香豆素类小分子的羟基对环酯单体进行ROP反应，进一步修饰后获得末端分别为香豆素基团和缩醛-叠氮基团的聚酯；利用含炔基的ATRP引发剂，引发pH敏感的单体和亲水性单体聚乙二醇甲基丙烯酸酯进行ATRP共聚合反应，获得含炔基的pH敏感的聚合物链和刷形聚合物链的共聚物；最后将上述末端分别含香豆素基团和缩醛-叠氮基团的聚酯与含炔基的pH敏感的聚合物链和刷形聚合物链的共聚物进行“Click”反应，得到荧光-pH双重响应的酸敏感阳离子型嵌段共聚物。

本发明具体的技术方案为：一种酸敏感阳离子型嵌段共聚物，由下列化学结构式表达：

；

式中，R₁选自、 或 中的一种；R₂选自、、 或  中的一种；X为溴或氯；m为30～90，n为30～60，r为10～30。