[发明专利]可降解亚胺类聚阳离子及其合成方法、纳米颗粒

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种药物技术领域的合成方法，特别是一种可用于核酸(DNA与RNA)的输送的可降解亚胺类聚阳离子及其合成方法、纳米颗粒。

背景技术

DNA和siRNA药物从概念走向临床应用的关键性瓶颈是其体内输送系统的研发。各类基因载体中，聚阳离子载体和病毒及脂质体载体相比具有基因担载密度和担载量均大、制备简单，便于化学修饰等优势，也存在着化学毒性大、体内循环周期短(不利于靶向)的缺点。高分子量的聚乙烯亚胺(PEI，25kDa)由于其氨基密度大，易于包裹带负电荷的基因物质而成为最早在体外和体内被广泛研究的转染活性较高的基因物质(DNA、siRNA)输送载体，但无法避免其高分量烷基骨架无法降解所带来的细胞毒性。因此设计和构建可降解的聚阳离子是提高基因物质转染活性、降低其细胞毒性的一个关键策略。比如，利用小分子量的聚乙烯亚胺通过在生理条件下可断裂的连接键构建可降解的聚乙烯亚胺类聚阳离子基因载体是本领域科学家所熟知的一个例子。

俄亥俄州立大学的Robert J.Lee等最早采用交联剂二硫代双(琥珀酰亚胺基丙酸酯)(DSP)及双硫二丙二亚氨甲基醚(DTBP)作为连接剂分别与低分子量PEI(PEI 800Da)交联得到高分子量可降解的聚乙烯亚胺类聚阳离子[Gosselin MA，Guo W，Lee RJ.低分子最聚乙烯可逆交联形成的有效输送基因载体。生物共轭化学，[J]2001；12：989-94.]。这两个含有二硫键衍生物在中国仓鼠(CHO)卵巢细胞中具有与市售高分子量PEI(25KDa)相当的转染活性，二硫键的引入使得聚合物可以被体内的还原试剂谷胱甘肽还原，从而二硫键断开，降解成为细胞毒性小的低分子量PEI，但是文献中没有给出具体的细胞毒性数据。随后有大量文献报道了将低分子量PEI(PEI 800Da)通过含有二硫键、酯键、胺酯键等能够自我断裂的连接剂交联而成的聚合物[Kloeckner J，Wagner E，Ogris M.利用多胺低聚物构建的可降解聚阳离子基因载体。[J].欧洲药剂学.2006；29：414-25.等刊物]。这些研究虽然显示了概念上的可行性，小分子量的PEI以及带有各种连接剂断裂片段的低分子量PEI在人体的应用仍然不被接受。

为了使降解后的低分子量PEI不带有连接剂片段，犹他大学的Sung Wan Kim等人报道了采用戊二醛作为连接剂与低分子量PEI(1800Da)交联，生成亚胺键连接的可降解聚乙烯亚胺类聚阳离子[Kim YH，Park JH，Kim SW，et al.通过酸敏感键构建可降解的聚乙烯亚胺类聚阳离子基因载体。[J].控制释放研究2005；103：209-19.]。这一结构的特点是：细胞摄取后，凝聚基因的聚阳离子在内吞体和溶酶体的酸性条件下，与低分子量PEI直接相连的亚胺键断开，生成无细胞毒性的小分量PEI。但是亚胺键的聚合结构不能保证这一聚阳离子携带核酸进入细胞之前足够稳定，其转染活性较也不理想。

为了改善亚胺结构的稳定性，Jin和du采用能够与伯胺形成带有共轭π键结构的亚胺的乙二醛作为连接剂，将人体内源性多氨基单体——精胺和亚精胺聚合成聚阳离子，显示了较好的稳定性和基因转染活性[DuZ，Jin T.以人体内源性多胺单体为基本构建单元并可降解为人体内源性多胺单体的聚阳离子基因载体，用于DNA(包括DNA疫苗)包裹与输送.Jin T，2009.]。因此，我们通过相同的连接键，利用低分子量PEI为基本构建单元并可降解为初始低分子最PEI的聚阳离子基因载体。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种可降解亚胺类聚阳离子的合成方法。本发明构建的聚阳离子相比化学稳定性大为提高，与酰胺及氨酯结构聚合而成的低分子最PEI构建的聚阳离子相比降解性能出色，兼顾到达靶细胞之前的稳定性和进入靶细胞之后的生物响应性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及用低分子量PEI(聚乙烯亚胺)与乙二醛构建和降解回到多氨分子的起始状态的聚阳离子。具体涉及一种可降解亚胺类聚阳离子，结构式为：

其中，n≥3，m≥3。

本发明还涉及一种上述的可降解亚胺类聚阳离子的合成方法，包括如下步骤：

a、将与PEI等摩尔质量的乙二醛的水溶液缓慢滴加到PEI的乙醇溶液，同时加入干燥的分子筛；

b、在15～30℃下搅拌，进行伯氨基与醛基的缩合反应，即得产物。

由于反应过程中有水生成，所以反应中加入分子筛除水，有利于反应的进行和聚合物分子量的增长。