[发明专利]pH敏感季铵盐类两亲性嵌段共聚物及其应用

说明书

本发明涉及一种pH敏感季铵盐类两亲性嵌段共聚物及其应用；大分子链上至少含有C和T嵌段的聚合物，其中C段是甲基丙烯酸‑N,N‑二异丙基氨基乙酯与甲基丙烯酸‑N,N‑二甲氨基乙酯或甲基丙烯酸氨基乙酯的共聚物，T段指的是季铵盐阳离子聚合物；还包括一种水溶性聚合物A键接的含有C、T嵌段的聚合物，形成的A‑C‑T或A‑T‑C型嵌段共聚物。A段选自聚羧酸甜菜碱、聚磷酸甜菜碱、聚乙二醇、或者是靶向分子或穿膜肽修饰的聚羧酸甜菜碱、聚磷酸甜菜碱、聚乙二醇。共聚物在pH>7水中自组装或参与组装形成粒径为40～300nm的纳米粒，用于DNA、siRNA递送和转染试剂，或者是检测或免疫制剂，或者是用作抗菌剂。

技术领域

本发明涉及pH敏感季铵盐类两亲性嵌段共聚物及其应用，具体是一种两亲性pH敏感三嵌段季铵盐型阳离子共聚物，属于功能性聚合物和纳米基因递送技术。

背景技术

阳离子聚合物是一类重要的功能性高分子。因其结构的特殊性，在石油化工、水处理剂、抗菌剂、基因递送等领域具有重要的应用价值而引起人们的重视。目前研究较多的阳离子聚合物有伯胺类聚阳离子、叔胺类聚阳离子、季铵盐聚合物、季磷盐聚合物和季硫盐聚合物。其中产品种类较多的是季铵盐聚合物。为了适应新的需求以及提高聚合物的性能，针对季铵盐聚合物的修饰改性也越来越多。聚甲基丙烯酸(N,N,N-三甲铵基)乙酯(PTDMAEMA)是一种研究较多阳离子聚合物，在基因递送和抗菌方面有着广泛的应用。但是，未经修饰改性的PTDMAEMA的基因递送效果一般较差。

pH敏感阳离子聚合物是一种研究较多的可以促进基因内涵体逃逸的载体。这是因为pH敏感阳离子聚合物具有出色的质子缓冲能力。根据质子海绵效应理论，pH敏感阳离子聚合物可以增强基因的内涵体逃逸效率。但是pH敏感阳离子聚合物促进基因内涵体逃逸能力与其结构密切相关，比如，具有明显pH敏感性的聚(甲基丙烯酸N,N-二异丙基氨基乙酯)(PDPA)，并不能促进基因的内涵体逃逸。因此，如何构建内涵体逃逸效率高的阳离子聚合物是提高基因载体递送效率的关键。

此外，阳离子聚合物基因载体需要解决的另一问题是细胞毒性。阳离子聚合物的强溶膜能力也带来较大的细胞毒性，很容易造成溶血和组织破坏。研究表明，聚乙二醇(PEG)化可以通过减弱阳离子材料与细胞的相互作用而降低材料的毒性。通过亲水性基团减弱阳离子基团与细胞膜的相互作用有可能成为降低阳离子载体毒性的有效方法。

季铵是常见的有机阳离子，广泛存在于动物、植物和微生物体内，能调节动物体内渗透压、促进脂肪代谢和蛋白质合成。而且，许多临床用药的结构中也包含季铵基团，因此，季铵盐具有较高的生物相容性。另外，与氨基(伯胺、仲胺、叔胺)相比，季铵是一种的稳定的有机阳离子，没有质子缓冲能力。因此，甲基化的PDMAEMA(TDMAEMA)在水溶液中呈强正电，可以用于负载基因，但需要提高载体内涵体逃逸能力。

综上所述，针对高效低毒基因载体的研发需求，本发明制备了一类pH敏感季胺盐类阳离子嵌段共聚物，用于基因递送。

发明内容

本发明涉及一种pH敏感季铵盐类两亲性嵌段共聚物及其应用。这种嵌段共聚物在水介质中可以自组装形成纳米粒，它不仅可以高效递送基因药物如siRNA、DNA等，并且具有优异的抗菌性能。

本发明是通过以下技术方案加以实现的：

本发明涉及到一种pH敏感季铵盐类两亲性嵌段共聚物，其特征是大分子链上至少含有C和T嵌段的聚合物，其中C段是甲基丙烯酸-N,N-二异丙基氨基乙酯(DPA)与甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯(DMA)或甲基丙烯酸氨基乙酯(AEMA)的共聚物，C段中DPA与DMA(或AEMA)的结构单元摩尔比为0.5～3:1；T段指的是季铵盐阳离子聚合物。所述的C段的数均分子量为2000～20000，T段的数均分子量为3000～50000。