[发明专利]一种两亲性三嵌段共聚物及制备方法及用途

说明书

技术领域

本发明属于基因载体材料技术领域，具体涉及到具有低毒性和高转染率的可降解聚合物改性聚乙烯亚胺纳米基因载体及制备方法。也涉及生物医用高分子材料生物相容性改性领域。

技术背景

随着基因治疗的发展，非病毒基因载体因性能稳定、容易制作、强大的载核酸能力和较低的免疫原性，而得到广泛的应用。阳离子聚合物基因载体材料包括：聚乙烯亚胺（PEI）、聚酰胺胺、聚丙烯亚胺、聚-L-赖氨酸、聚丙烯胺和壳聚糖等。这些材料具有长期安全性和生物相容性，以这些材料制作的纳米粒，因其结构稳定、易被细胞吞噬和较好的特定组织与器官的靶向释放能力，成为基因治疗领域中的研究热点。在众多的阳离子聚合物中，PEI因具有高密度的氨基而带有正电荷，能够高效地吸附和压缩DNA分子，且具有“质子海绵作用”，形成纳米粒基因复合物，进入细胞后能够阻止核酸酶对目的基因的降解。因此携带DNA的PEI纳米粒具有很好的转染效，成为非病毒基因传递载体中的“黄金标准”。

PEI纳米粒的转染效率随着分子量的增大而增大，但是，其细胞毒性也随之增高。其原因在于高分子量的PEI带有较强的正电荷，导致其与细胞表面因静电吸引而发生强烈作用，致使细胞死亡。为了降低PEI毒性，在PEI上修饰聚乙二醇（PEG）和多糖等，或引入带负电荷的丙酸或丁二酸等来中和PEI的正电荷，以及通过化学反应使PEI分子中的氨基乙酰化，以降低PEI所带的正电荷，但是对基因的携带能力有所影响。

PEI25k Da的高毒性限制了其作为基因载体的广泛应用，尤其是在体内应用受到限制。虽然低分子量PEI毒性很低，能够满足基因转染对细胞低毒性的要求，但是低分子量PEI几乎没有转染效率。为此，需要降低PEI25kDa的高毒性，或者提高低分子量PEI的转染率。

聚吗啉-2，5-二酮衍生物是α-氨基酸和α-羟基酸交替共聚物，是一种无毒并且在体内外均可生物降解的聚合物。吗啉-2，5-二酮衍生物的均聚物是一类有价值的生物可降解医用材料。聚吗啉-2，5-二酮衍生物，例如聚3(S)-甲基-吗啉-2，5-二酮，降解产物L-丙氨酸能够通过生物代谢途径而被人体利用。

发明内容

本发明的第一个目的是解决现有技术存在的使用PEI25kDa，因其分子量高而具有高细胞毒性的问题，提供一种细胞毒性低且具有高转染性能的基因载体。

本发明的第二个目的是提供一种两亲性三嵌段共聚物的制备方法。

本发明的第三个目的是提供一种两亲性三嵌段共聚物制备纳米粒的用途。

本发明的第四个目的是提供一种两亲性三嵌段共聚物制备纳米粒的第二种用途。

本发明的技术方案概述如下：

一种两亲性三嵌段共聚物，是由聚乙二醇单甲醚、吗啉-2，5-二酮衍生物均聚物和聚乙烯亚胺依次连接构成，所述两亲性三嵌段共聚物的分子量为2000-105000。

一种两亲性三嵌段共聚物的制备方法，是包括如下步骤：

(1)按质量比为100：100-400的比例称取聚乙二醇单甲醚、吗啉-2，5-二酮衍生物单体，加入含锡催化剂在隔离空气的条件下，在140-155℃反应0.5-2h后，在100-130℃反应1-72h，得到混合物：所述含锡催化剂的加入量为吗啉-2，5-二酮衍生物单体质量的0.001%-5%；所述聚乙二醇单甲醚的分子量为600-20000；所述吗啉-2，5-二酮衍生物单体的结构为式（I）：

其中R₁：-H或-CH₃；

R₂：-H，-CH₃，-CH₂CH₃，-CH₂CH₂CH₃，-CH(CH₃)₂，-CH₂C(CH₃)₂或-CH(CH₃)-CH₂-CH₃；

(2)将混合物分离，提纯得到两嵌段聚合物，其中吗啉-2，5-二酮衍生物均聚物的分子量为1200-80000；

(3)在隔离空气的条件下，按比例将0.125mmol所述两嵌段聚合物溶于3-8mL有机溶剂中得到溶液；滴加到5-10mL的含0.125mmol异佛尔酮二异氰酸酯的甲苯溶液中，加入含锡催化剂，所述含锡催化剂的加入量为两嵌段共聚物质量的0.001%-5%，25℃反应12-48h；