[发明专利]一种氧化响应去电荷的阳离子聚合物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种氧化响应去电荷的阳离子聚合物及其制备方法和应用，所述阳离子聚合物的结构如式B‑PIEMA所示，通过4‑溴甲基苯硼酸或4‑氯甲基苯硼酸与PIEMA季胺化得到。不同于常用基因输送载体，本发明合成的氧化响应去电荷的阳离子聚合物带大量正电荷，能够很好地包裹DNA,但进入细胞后能够在细胞内的氧化条件发生电荷改变，快速释放出DNA进行转染；由本发明所述阳离子聚合物制得的携带有质粒DNA的纳米复合物并且能快速从溶酶体逃逸，避免DNA降解。该载体有高效、低毒的特点，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及高分子和生物技术领域，具体涉及一种氧化响应去电荷的阳离子聚合物、制备方法和作为基因输送载体的应用。

背景技术

基因治疗是指将外源正常基因导入靶细胞，以纠正或补偿缺陷和异常基因引起的疾病，以达到治疗目的。对于肿瘤，特别是肝癌这种缺少靶向药物的肿瘤，基因治疗被认为是最具有前景的治疗方法之一。目前常用的输送载体可以分为病毒载体和非病毒载体。

非病毒载体包括阳离子的脂质体、聚合物、树枝状大分子等，与病毒载体相比具有良好的安全性，低免疫原性，生物相容性和大量生产成本低等优点。但是较之病毒载体，较低的转染效率一直是困扰其应用的瓶颈，在体外具有良好效果的非病毒载体，往往在体内无法取得良好的转染效果。

在非病毒载体中，阳离子聚合物常用来中和DNA的负电并将其压缩成纳米颗粒从而保护DNA不被降解，并帮助其进入细胞。然而通过正/负静电相互作用形成的阳离子聚合物/核酸药物复合物纳米颗粒是热力学稳定的，该纳米复合物进入细胞后很难解离释放出核酸药物，导致核酸药物难以发挥药效。因此，需要设计能够响应细胞内微环境而能够快速释放出核酸药物的载体，提高核酸药物的药效。

活性氧(reactive oxygen species，ROS)是机体氧化应激时产生的主要分子，一直以来被认为是肿瘤发生、发展的重要因素。肿瘤细胞内ROS水平往往较正常细胞高，因此利用ROS来改变进入肿瘤组织的纳米复合物电荷从而释放核酸，能很好地利用肿瘤微环境特点，达到肿瘤组织特异性释放的目的。

公告号为CN101597349B的中国发明专利公开了一种苯硼酸修饰的阳离子聚合物，其结构式如下所示：

苯硼酸基团能和蛋白质、多糖、核酸等生物大分子中的羟基、氨基等功能团形成可逆共价结合的性质，从而实现基因的高效率转染。

公告号为CN101659737B的中国发明专利公开了一种端巯基聚(2-甲氨基乙基)甲基丙烯酸酯-嵌段-聚乙烯咪唑聚合物，其结构式如下：

该聚合物与纳米金的复合物作为质粒DNA的载体，与质粒DNA结合，进而转染细胞，因此该聚合物可用作肿瘤抑制药物的载体。

然而，现有技术中均未公开上述两种聚合物能否从溶酶体逃逸，避免DNA降解；因此，需要设计能够响应细胞内微环境，快速释放出核酸药物，并且避免DNA降解的载体，提高核酸药物的药效。

发明内容

本发明提供了一种氧化响应去电荷的阳离子聚合物及其制备方法和应用，所述阳离子聚合物带大量正电荷，能够很好地包裹DNA,但进入细胞后能够在细胞内的氧化条件发生电荷改变，快速释放出DNA进行转染，并且能快速从溶酶体逃逸，避免DNA降解。

本发明的技术方案为：

一种氧化响应去电荷的阳离子聚合物，所述阳离子聚合物的结构如式B-PIEMA所示；

其中，n代表聚合度，取值范围为5-500；阴离子为溴离子或氯离子。

B-PIEMA在细胞外时带正电荷以与DNA紧密络合、而一旦进入细胞后能够发生反应使正电荷减弱，从而快速与DNA快速解离，促进DNA的表达。