[发明专利]一种超分子杂化肽类树状大分子自组装体及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于生物材料领域，涉及一种超分子杂化肽类树状大分子自组装体。

技术背景

肽类树状大分子由于其良好的生物相容性以及外围具有丰富的官能团等特征，在生物医学领域具有广泛的应用。在其众多的应用方向中，肽类树状大分子外围官能团的数量通常都是影响其应用效果的关键因素之一，为了获得更多的外围官能团，通常的做法是增加肽类树状大分子的代数，然而，增加肽类树状大分子的代数的生产成本和制作难度都会大大增加且材料的毒性也会增加，不利于其推广应用。在实际应用中将肽类树状大分子做出球形分子，可以在一定程度上增加其外围的官能团数量，然而，即使在球形肽类树状大分子中，由于其内核也是通过有机官能团与外围的氨基酸相连接的，而其内核的官能团的数量是极其有限的，因此，其对增加外围官能团的作用也是有限的。

发明内容

针对上述问题，本发明进行了大量的研究发现：随着人们对超分子自组装相关技术的不断研究和发展，超分子自组装已成为构建多功能新型纳米材料的重要途径，然而，对肽类树状大分子进行超分子自组装特别是将肽类树状大分子与无机纳米粒子进行自主装的相关研究还十分少见。另一方面，无机纳米粒子，如：由于其特有的纳米功能特性，在生物医学领域的应用也日益广泛，然而，将无机纳米粒子与结合以获得多功能化的生物材料的研究也十分罕见。因此，本发明专门设计了一种超分子自组装策略来将肽类树状大分子和无机纳米粒子完美地结合在一起，获得了具有多功能的超分子杂化肽类树状大分子自组装体且通过自组装使用低代数的肽类树状大分子即可获得外围具有大量官能团的自组装体，能够达到甚至超过高代数的肽类树状大分子的效果。同时，超分子杂化自组装策略丰富和完善了以往树状大分子组装体的功能；在实现生物活性分子（如基因、药物）控制释放的同时可利用无机内核进行成像与示踪。

本发明通过以下技术方案来实现：

一种功能化的肽类树状大分子，具有核心分子和扇形的外围骨架，其核心分子中具有能够与无机纳米粒子产生配位作用的功能基团或其前体化合物。

作为可选方式，在上述功能化的肽类树状大分子中，所述能够与无机纳米粒子产生配位作用的功能基团或前体化合物为巯基、二硫键、酚羟基、多个羧基或羟基、能够与无机纳米粒子表面对应的功能基团产生主客体配位作用(如环糊精-金刚烷配位)的基团。所述巯基、酚羟基、多个羧基或羟基（所述二硫键经还原后）能够提供孤对电子从而与无机纳米粒子中的原子空轨道（如金属原子的空轨道）发生配位作用，从而实现肽类树状大分子与无机纳米粒子的配位结合，达到多功能化。

作为可选方式，在上述功能化的肽类树状大分子中，所述扇形的外围骨架是以氨基酸为重复单元的。进一步的，所述氨基酸重复单元为谷氨酸、赖氨酸、丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸、天冬氨酸、精氨酸、组氨酸中的至少一种。

作为可选方式，在上述功能化的肽类树状大分子中，所述肽类树状大分子的代数为一代、二代或三代。优选为二代。

作为可选方式，在上述功能化的肽类树状大分子中，所述肽类树状大分子外围修饰有带正电荷的基团。使肽类树状大分子外围带有正电荷能够有效的实现DNA的压缩和装载，同时电荷相斥能够避免聚集,从而保证较好的分散性，便于其在基因载体中的应用。

作为可选方式，在上述功能化的肽类树状大分子中，所述肽类树状大分子外围的氨基酸为赖氨酸，精氨酸，组氨酸中的至少一种。

作为可选方式，在上述功能化的肽类树状大分子中，所述肽类树状大分子的结构式如下：

其中，R1代表扇形分子的核心分子与无机纳米粒子作用的位点部分，m代表核心分子的官能度，核心分子的官能度为1或2；K为肽类树状大分子氨基酸骨架，R为正电荷氨基酸用于肽类树状大分子外围官能团修饰，K与R可以相同，也可以不同，G1.0和G2.0分别表示一代和二代肽类树状大分子。

作为可选方式，在上述功能化的肽类树状大分子中，所述核心分子中R1为-S-S-或HS-。所述核心分子中Rm中含有的基团可以为-OH或-COOH。R为赖氨酸，精氨酸，组氨酸中的至少一种。

本发明还提供了一种超分子杂化肽类树状大分子自组装体，包括无机纳米粒子内核和肽类树状大分子，所述肽类树状大分子通过配位作用组装在所述无机纳米粒子外围。

作为可选方式，在上述超分子杂化肽类树状大分子自组装体中，所述配位作用的方式为金属-巯基配位、螯合配位、主客体配位中的一种。