[发明专利]氟、氮掺杂碳量子点及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种由含氟芳香化合物与阳离子聚合物制备的氟、氮掺杂碳量子点，所述含氟芳香化合物与阳离子聚合物通过共价键连接，所述阳离子聚合物为线性聚乙烯亚胺或支化聚乙烯亚胺。本发明还提供所述氟、氮碳量子点的制备方法及其作为基因递送载体的应用。本发明采用热溶剂一锅法制备氟、氮掺杂碳量子点，反应简单，制备成本低，原料易得，产率高，在细胞转染过程中可以达到高效转染效果，转染过程对细胞产生的毒性较小，能有效且安全地将基因分子输送到细胞中，是兼具高效、低毒、价格低廉、合成简易等优点的基因转染载体。

技术领域

本发明涉及纳米生物医学材料领域，更特别涉及合成技术和生物材料技术领域，具体为一种由含氟芳香化合物与阳离子聚合物制备氟、氮掺杂碳量子点的方法，及该碳量子点在基因递送方面的应用。

背景技术

基因治疗是指外源基因的片段在宿主细胞内瞬间表达或者发挥作用，或将外源基因片段整合进宿主细胞染色体中，使之稳定表达，从而修复或补充宿主细胞的功能。成功的基因治疗离不开高效、安全的基因载体，根据需要，人们设计和制备了多种基因载体，主要可分为病毒载体和非病毒载体。目前病毒载体在体外和体内都可以达到高效的转染效果，但是病毒载体的开发和制备需要使用缺陷病毒和互补细胞系的复杂技术，因此制备复杂且价格较高，而且病毒载体会涉及到安全性问题，基因片段大小的限制，非病毒载体能够在一定程度上克服这些弱点，具有更高的生物安全性，且易于大规模制备，其中，阳离子聚合物凭借高安全性、低免疫活性、可降解性、可修饰等特点，已经成为一种具有良好前景的基因载体。阳离子聚合物包括聚乙烯亚胺(PEI)、聚精氨酸、L-聚赖氨酸(PLL)等。

PEI是迄今为止转染效率较高的阳离子聚合物载体之一，目前经常被用来作为新的基因载体评价标准，将新设计与新开发的基因载体与之比较。PEI表面的正电荷官能团能够通过离子作用结合并浓缩表面呈负电性的核酸，并形成纳米尺寸的复合物，从而保护核酸不被核酸酶降解并有利于其进入细胞。进入细胞后，复合物主要集中在内涵体或者溶酶体中，在“质子海绵”效应介导的机制下，核酸复合物可以从内涵体或者溶酶体中逃逸出来，并释放核酸。一般来说2000Da 以下的PEI无明显的细胞毒性，但转染效率也很低，而25kDaPEI有较高的转染效率，却伴随着较大的细胞毒性。

含氟化合物具有疏水、疏油的性质，可以赋予高分子优异的自组装性能、抗污染能力、化学和生物惰性、低细胞毒性等。文献报道了用七氟丁酸酐修饰聚酰胺-胺树形高分子、聚丙烯亚胺、25kDa PEI，大幅度提高了阳离子聚合物的基因递送性能，又极大地降低了阳离子高分子的细胞毒性和所需的氮磷比(Wang M,et al.A fluorinated dendrimerachieves excellent gene transfection efficacy at extremely low nitrogen tophosphorus ratios[J].Nature communications,2014,5: 3053.)。文献2报道了用含氟化合物修饰聚酰胺-胺树形高分子，其中 2,3,5,6-四氟-4-羟基苯甲酸修饰后的含氟树形高分子具有高转染性能。 (Wang M,et al.The effect offluorination on thetransfection efficacy of surface-engineered dendrimers[J].Biomaterials,2014,35(24): 6603-6613.)。