[发明专利]环境响应型含肽类树状分子脂质材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种环境响应型含肽类树状分子脂质材料及其制备方法和应用，属于生物材料领域。所述脂质材料的主体为外围含氨基和\或胍基的树状分子，构成所述脂质材料的亲水端，所述树状分子的一端连接有疏水基团，构成所述脂质材料的疏水端，所述亲水端与疏水端之间的连接分子中含有还原敏感的二硫键或二硒键。所述两亲性的脂质材料可通过亲疏水作用自组装成纳米尺寸的脂质体或胶束或囊泡，在其中包裹药物或基因可形成药物或基因载体系统，当所述载体系统进入高浓度还原物质环境时，还原敏感键断裂，发生解组装，可释放出药物或基因。

技术领域

本发明涉及生物医学材料领域，特别涉及一种具有环境响应能力的组装体及其制备方法与应用。

技术背景

越来越多与基因相关的疾病被认为是可以利用基因治疗的方法治愈，这些疗法通常需要将核酸药物递送到靶细胞，从而对一些肿瘤、哮喘和心血管疾病进行治疗。但基因是带负电的遗传物质，很难自身穿过细胞膜，因此目前能将其有效装载的合成载体通常是高密度正电性的，许多阳离子脂质和聚合物系统被人们所开发。这种高密度的正电荷载体与基因装配后有利于细胞摄取，但会带来细胞毒性高的副作用，同时还会造成遗传物质包载过紧、在靶组织或细胞内释放不完全从而导致正电荷载体在体内、外转染的效果较差的后果。

发明内容

研究证明，细胞内外的谷胱甘肽（GSH）浓度具有明显差异，细胞浆中的GSH浓度较高，而血液循环中的GSH浓度只有细胞内的千分之一左右。比如，细胞外的GSH只有1-10 μM左右，而胞浆中的GSH则高达毫摩尔级（1-10 mM）。

此外，正常组织中其体液pH为7.4即正常生理环境，而在肿瘤组织中由于肿瘤组织的供氧不足而产生乳酸和三磷酸腺苷（ATP）水解的产物，导致肿瘤组织pH值降低至6.8。继而载体颗粒进入细胞形成内涵体，随着细胞质中的氢离子被泵入使得纳米粒所在微环境的pH值进一步降低（<5.5）。普通的基因载体在这种转染环境中会无法避免DNA在酸性条件下发生降解，降低了转染效率。而利用这种转染过程中所遇到的阶梯式pH下降所设计的多重刺激响应型的病毒载体，可以智能化的增加细胞对基因的吞噬能力和从溶酶体的逃逸能力，大大加强了基因到达肿瘤细胞核的概率。

目前也有不少研究利用这种差异合成、构建了还原环境响应或pH响应的基因输送载体。这些载体在体外能高效的装配核酸，在到达肿瘤部位后或细胞内后能响应性的发生还原、pH敏感键断裂，载体电荷变化、降解，释放遗传物质，从而提高转染效果，也降低载体的毒性。

但要想达到精确定位和可控释放则需要设计的载体在肿瘤组织和细胞内都能发生灵敏的生物响应。因此，开发出具有较低细胞毒性、且高转染效率的基因输送载体是行业亟待解决的问题。现在最常用的阳离子脂质载体中通常都含有各种阳离子磷脂成分，如DOGS、DOSPA等。这些磷脂成分在释放DNA后，由于降解缓慢会极大的地损伤细胞器而造成很高的细胞毒性。此外，过高的正电荷也会因吸附过多的非特异性血浆蛋白而导致转染效率在有血清条件下或在体内条件下急剧下降。将机体自有的氨基酸和易降解的酰胺键加入脂质中增加了载体的生物降解性，而制备出的表面电荷为负的脂质体也有效降低了传统脂质体的毒性。

基于上述研究分析，本发明提供了一种能够利用转染过程中正常组织与病理组织间、或细胞内外微环境的差异设计的能够有效传递基因的环境响应系统以及其制备方法，并将其应用于体内外基因转染、肿瘤、哮喘和心血管疾病的基因治疗等方面。此基因载体系统主要有两个部分组成：质粒DNA、环境响应型含肽类树状分子脂质组装载体。将环境响应型含肽类树状分子脂质组装载体按照不同比例通过静电作用与DNA混合，获得具有环境响应能力的复合物。采用还原/pH响应机制，使得载体具有随着输送环境不同产生变化，完成入胞、溶酶体逃逸、基因释放等过程的特性，可以提高基因运输的效率，降低毒性，并远优于非响应性基因载体。

本发明通过以下技术方案来实现：