[发明专利]维生素E修饰的聚乙烯亚胺衍生物及其合成方法和应用

说明书

本发明公开了维生素E修饰的聚乙烯亚胺衍生物及其合成方法和应用。所述制备方法包括：向维生素E中引入羧基得到vitE‑COOH，用CDI将其活化后直接与PEI进行反应，反应产物水溶液pH值调至8‑9后透析、冷冻干燥，即得。实验证明，维生素E的修饰有利于pDNA质粒的释放，其毒性随着PEI上的维生素E饰数目的增加而降低，维生素E的修饰能够大大增加pDNA质粒的细胞摄取蛋白的表达。体内实验表明PEI衍生物可成功将pDNA质粒输送到小鼠的肝脏和肺脏中，该复合物(PEI/pDNA)能进入肝脏和肺脏细胞并进一步释放质粒DNA和基因表达。本发明聚乙烯亚胺衍生物作为基因输送载体具有毒性低、转染效率高等优点。

技术领域

本发明涉及聚乙烯亚胺衍生物，尤其涉及维生素E修饰的聚乙烯亚胺衍生物及其合成方法，本发明还涉及该维生素E修饰的聚乙烯亚胺衍生物作为基因输送载体的应用，属于聚乙烯亚胺衍生物领域。

背景技术

基因治疗可用于治疗包括癌症、艾滋病、心血管病、传染性疾病等在内的各种获得性和遗传性疾病。基因治疗相对其它治疗方法有着若干优势，但在实际应用过程中也面临着一些挑战。因此，基因输送载体对于基因治疗来说是十分必要的。目前开发基因输送载体的策略主要分为病毒和非病毒介导的输送系统。病毒载体具有非常高的输送效率并且可以保证基因的长期表达，因此是目前临床上应用最多的载体。但病毒载体在临床使用过程中也暴露出了许多缺陷，这些缺陷大大限制了病毒载体的应用。为了克服病毒载体的诸多不足，近些年来非病毒载体得到了迅速发展。这其中就包括研究最广泛的非病毒载体聚乙烯亚胺。

聚乙烯亚胺(PEI)是一种很常见的人工合成水溶性聚合物，它在废水处理和造纸业中有着非常广泛的应用。根据结构特点，PEI聚合物大致可以分为支链PEI和直链PEI。与直链PEI相比，多分支的PEI能够与DNA形成结合更紧密和颗粒更小的复合物。支链PEI与DNA的复合与直链高分子量PEI相比较对缓冲条件的依赖性更小，而直链高分子量PEI与DNA的复合很大程度上取决于缓冲条件。实验证明在高离子强度溶液中直链PEI(22kDa)与DNA复合可以形成较大尺寸的复合物(1μm)，而在5％葡萄糖中，观察到形成的复合物尺寸是30-60nm。PEI是最好的体外转染试剂之一并且已经被一些研究工作者当成聚合物类基因转染试剂的“金标准”。

PEI的转染效率和细胞毒性主要受其分子量、支化程度、表面电势和粒径的影响。随着分子量的升高，支链PEI转染效率升高；然而，细胞毒性也同时升高。为了消除或降低与PEI有关的细胞毒性，目前已经发展出了多种不同的策略。^[49-51]这些策略主要包括使用直链高分子量PEI，用多糖、亲水性聚合物(如PEG)、二硫键连接臂、脂质基团等取代或连接高分子量和低分子量的支链PEI(Ko YT,Kale A,Hartner WC,Papahadjopoulos-SternbergB,Torchilin VP.J Control Release.2009；133:132-8.Godbey WT,Wu KK,Mikos AG.Sizematters:J Biomed Mater Res.1998；45:268-75.Grayson AC,Doody AM,Putnam D.PharmRes.2006；23:1868-76.)。目前PEI及其衍生物已经应用于体内的核酸输送并且在癌症治疗等领域取得了令人满意的结果。有若干研究资料都涉及到通过PEI衍生物向体内输送核酸来达到治疗目的。这些衍生物包括多糖连接的PEI或交联的PEI纳米粒。研究表明使用诸如硫酸软骨素、透明质酸或葡聚糖等多糖修饰支链PEI(MW 25kDa)可使聚合物毒性降低，从而改善其体内转染效率。基于直链PEI的转染试剂在市场上已经可以买到(例如ExGen500、jetPEI)。