[发明专利]阳离子聚合物-蛋白质纳米载体系统的制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明属于生物医学材料领域，具体涉及一种阳离子聚合物-蛋白质纳米载体系统的制备方法和用途，特别是涉及将阳离子聚合物与蛋白质通过EDC缩合法得到阳离子聚合物-蛋白质纳米载体系统，以及此阳离子聚合物-蛋白质纳米载体系统在荧光探针、药物递送和基因递送方面的应用。

背景技术

体内递送系统旨在提高药物的生物利用度、降低药物的毒害作用、保护药物或者基因体内运输时的结构完整性以及活性等。生物材料是体内递送系统的关键，在此领域目前受到广泛研究的材料主要是天然高分子或者合成高分子等。天然高分子包括壳聚糖、明胶、纤维素等，具有良好的可降解性以及生物相容性，但对于体内组织而言，其作为异物存在可引发各种免疫反应；合成高分子包括聚酯、聚原酸酯、聚磷酸酯等，它们在细胞水平虽然可以实现药物的靶向递送、但是材料的体内代谢缓慢，血液半衰期短制约了其应用。本发明立足于体内递送系统的理论和方法，进行基于阳离子聚合物和蛋白质的纳米载体体系研究，解决纳米载体体系的生物相容性以及生物可降解性方面存在的问题，以阳离子高分子聚合物和生物蛋白为基本原料，通过一系列化学或者物理改性的方法制备出多功能性的纳米载体系统。

蛋白类材料因其具有良好的生物相容性、细胞黏附性以及可降解性成为生物医学等高新技术领域中极其具有应用潜力的一种天然高分子。阳离子聚合物基因载体主要包括以下几类：①多肽类，如聚赖氨酸、聚谷氨酸及其衍生物；②多聚胺类，如聚乙烯亚胺、聚乙烯亚胺树枝状分子、聚酰胺-胺型树状物等；③天然高分子，如壳聚糖、透明质酸、明胶等。

蛋白质材料表面具有多种可反应性官能团，可以通过多种方式将聚阳离子聚合物和蛋白质结合，使材料改性方法多样，可依据需要实现材料的多功能性，有利于达到药物的靶向递送、降低药物体内运输的各种屏障的目的。由于蛋白子和阳离子聚合物的结构特征，其可通过不同的作用方式如离子键、氢键、疏水作用等与药物(如紫杉醇、阿霉素、长春新碱、顺铂、5-氟尿嘧啶、基因类等药物)相结合，实现药物的有效负载和体内递送。因而本发明研究的纳米载体递送系统不仅丰富了体内递送体系原料的种类，提高体内递送系统的生物相容性以及生物可降解性，而且具有广泛的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于克服现有药物载体系统的不足，提供一种具有良好生物可降解性和生物相容性的阳离子聚合物-蛋白质纳米载体系统。

本发明的第二个目的是提供一种阳离子聚合物-蛋白质纳米载体系统的制备方法。

本发明的第三个目的是提供一种阳离子聚合物-蛋白质纳米载体系统在荧光探针、药物递送和基因递送方面的用途。

本发明的目的主要通过以下技术方案实现：

一种阳离子聚合物-蛋白质纳米载体系统。所述的蛋白质选自等电点在酸性范围内，具有低毒性、电正性和生物相容性的蛋白质，如：血红蛋白、珠蛋白，所述的阳离子聚合物为聚乙烯亚胺、壳聚糖或者聚酰胺中的任意一种。其中，聚乙烯亚胺和壳聚糖优于其他阳离子聚合物，最佳为分子量1000～2000的聚乙烯亚胺或分子量3000～20000的壳聚糖，蛋白质和聚阳离子聚合物的质量比例为1:0.2～1:20，最佳比例为1:2～1:10。

本发明所述的阳离子聚合物-蛋白质纳米载体系统可通过疏水作用和静电作用负载紫杉醇、阿霉素、长春新碱、甲氨蝶呤、苯丁酸氮芥、顺铂、5-氟尿嘧啶等抗肿瘤药物。

本发明所述的阳离子聚合物-蛋白质纳米载体系统可通过静电作用负载基因类药物，如在真核细胞中表达的质粒DNA。

一种阳离子聚合物-蛋白质纳米载体系统的制备方法，其特征是①EDC缩合：将阳离子聚合物和蛋白质溶于pH＝0.5～4的盐酸溶液中，阳离子聚合物和蛋白质的质量比为1:1～1:10，再加入1M的盐酸溶液调节体系pH为4～6，加入1-(3-二甲氨丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC·HCl)，搅拌，室温反应20小时，反应结束后将反应产物透析，冷冻干燥；②戊二醛交联：将血红蛋白溶于磷酸盐缓冲溶液中，加入1～100mM的戊二醛溶液，室温下搅拌反应1小时，加入1～10倍当量的聚乙烯亚胺溶液，室温下搅拌反应5小时，加入硼氢化钠溶液终止反应，体系透析，冷冻干燥；③京尼平交联：将阳离子聚合物和血红蛋白溶于缓冲溶液中，加入1～100mM的京尼平溶液，室温搅拌反应10～72小时，体系透析，冷冻干燥。