[发明专利]一种纳米复合物及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种纳米复合物及其制备方法与应用，该复合物包括阳离子聚合物载体、核酸分子及共轭聚电解质；制法为将阳离子聚合物载体与核酸分子混合，加入共轭聚电解质，静置10～60min，得到多组份纳米复合物溶液；其应用于增强核酸的输送。优点为采用非共价组装途径对纳米复合物表面进行功能化改造，其不仅稳定性强，且应用于核酸的输送中，在光照或非光照条件下均能够增强溶酶体膜的渗透性，帮助纳米复合物实现溶酶体逃逸，不会对细胞造成显著损伤，增强基因输送及核酸转运效率，满足基因输送安全高效的要求；同时，其制备方法设计合理，制备过程简单，大幅减少载体材料的使用量，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于高分子化学与生物医学工程领域，尤其涉及一种纳米复合物及其制备方法与应用。

背景技术

阳离子聚合物载体是非病毒载体中的重要一类，此类材料能够通过静电相互作用和带负电荷的核酸分子相结合，确保核酸分子在输送过程中的完整性。相对于病毒载体，非病毒载体的发展面对的一个主要挑战就是：如何提高转染效率。

溶酶体逃逸是基于阳离子载体的核酸输送效率提高的一个关键点。一般情况下，如果细胞内吞的纳米颗粒物转运到溶酶体中，将面临被溶酶体水解酶降解的危险。因此如果polyplexes细胞内化转运到溶酶体中时，必须设法突破溶酶体膜的屏障，尽早地实现溶酶体逃逸。当前阳离子聚合物核酸载体材料聚乙烯胺(PEI)被公认为基因转染的“黄金标准”，主要是由于PEI具有较强的“质子海绵”效应，能够有效的实现溶酶体逃逸，获得较高的转染水平。在生理pH7.4条件下，PEI只有15～20％的氨基可以被质子化；但在溶酶体通路中，随着pH的降低，PEI上氨基的质子化程度显著提高，导致纳米复合物的表面正电荷密度上升，对溶酶体膜的扰动作用增强。同时，由于质子化过程引起大量质子和氯离子的流入，提高了溶酶体内的渗透压，进一步降低了溶酶体膜的稳定性，有助于纳米复合物实现溶酶体逃逸和转运细胞的表达效率。

除了质子海绵效应外，光化学内化(Photochemical internalization，PCI)技术也是一个辅助大分子及纳米粒子实现溶酶体逃逸的有效策略。PCI技术基于光动力学治疗(Photodynamic therapy，PDT)的原理，通过使用光、氧气和光敏剂相互作用促进大分子及纳米粒子的溶酶体逃逸。通常，PCI策略是通过纳米复合物体系中引入卟啉、酞菁等具有强光诱导单线态氧产生能力的光敏剂，从而增强溶酶体膜的通透性，提高纳米粒子的细胞质释放率。

共轭聚电解质材料(Conjugated polyelectrolyte，CPE)是一类具有由不饱和键和单键交替排列而成的主链和离子化侧链的聚合物，同时具备独特的光学性质及良好的亲水性，在生物医学领域受到研究者们的青睐。例如，阳离子聚噻吩(CationicPolythiophene，cPT)是一类易于制备、生物兼容性良好、光学性质优异的共轭聚电解质材料，在细胞分化、生物传感器、荧光探针、荧光成像、仿生人造器官等生物领域具有广泛的应用价值。类似的，阳离子聚苯撑乙炔(Cationic Poly(phenylene Ethynylene)，cPPE)也被应用于生物传感、荧光成像、抗菌等生物医学领域。CPE一般具有对氧分子的光敏化能力。

通常，阳离子聚合物载体材料往往需要相对较高的核酸用量以及较多的聚合物过量使用(96孔板中，剂量一般为5μg/mL或以上，N/P一般为10或以上；N/P越高，意味着载体材料用量越大)，既不经济，也不安全。众所周知，使用过多的载体材料是引起细胞毒性最主要的原因。但是在阳离子聚合物载体体系中存在的普遍问题是，一旦降低聚合物和核酸分子的用量，就会导致核酸输送效率严重偏低的不利结果。

因此，在聚合物载体材料和核酸分子用量双降的前提下，采取新的聚合物载体体系构建策略，开发核酸输送的有效增强方法，将使聚合物载体材料在生物医学应用领域具有更广泛的应用价值。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的是提供一种能够在低质粒和聚合物用量的条件下有效增强核酸转运效率的纳米复合物；