一种基于树状分子的pH响应型脂质及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种基于树状分子的pH响应型脂质及其制备方法与应用，属于生物材料领域。本发明专利技术所涉及的pH响应型脂质在不同的pH环境下，其表面电荷有所不同。具体表现为在体内生理环境中呈现负电、中性或微正电，使之能够拥有良好的生物相容性，而在到达肿瘤组织处能够利用肿瘤组织与正常组织之间或肿瘤细胞内外的pH差异，逐渐暴露氨基而发生更多正电荷暴露或实现电荷翻转，完成正电性载体与负电性细胞膜接触，从而促进细胞内吞的过程。在细胞溶酶体中，阳离子载体继续发挥质子海绵作用或溶酶体膜裂解作用，逃出溶酶体。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物医学材料领域，特别涉及一种基于树状分子的pH响应型脂质及其制备方法与应用。技术背景越来越多与基因相关的疾病被认为是可以利用基因治疗的方法治愈，这些疗法通常需要将核酸药物递送到靶细胞，从而对一些肿瘤、哮喘和心血管疾病进行治疗。但是迄今为止，限制基因药物投放临床试验的瓶颈一直是安全有效的载体的研发。鉴于病毒载体的高免疫原性，非病毒载体成为了研究的热门。然而非病毒载体往往难以获得很高的体内外转染效率，为了提高非病毒载体的转染能力，就需要让非病毒载体获得如病毒一样的对复杂的机体环境进行响应的能力。然而，目前能够很好地模拟病毒载体，能够对复杂的机体环境进行响应的非病毒载体的研究还处在初步研究阶段，相应的载体材料还有待进一步的开发。
技术实现思路
研究表明，肿瘤环境与正常组织环境是有着一定差异的，例如pH、氧化还原物质浓度、酶的种类与数量、温度等。所以现在人们利用这种差异设计出多种单一响应式的载体系统，比如酶响应、温度响应、pH响应或还原响应等。研究证明，正常组织中其体液pH为7.4即正常生理环境，而在肿瘤组织中由于肿瘤组织的供氧不足而产生乳酸和三磷酸腺苷(ATP)水解的产物，导致肿瘤组织pH值降低至6.8。继而载体颗粒进入细胞形成内涵体，随着细胞质中的氢离子被泵入使得纳米粒所在微环境的pH值进一步降低(<5.5)。普通的基因载体在这种转染环境中会无法避免DNA在酸性条件下发生降解，降低了转染效率。而利用这种转染过程中所遇到的阶梯式pH下降所设计的多重刺激响应型的病毒载体，可以智能化的增加细胞对基因的吞噬能力和从溶酶体的逃逸能力，大大加强了基因到达肿瘤细胞核的概率。现在最常用的阳离子脂质载体中通常都含有各种阳离子磷脂成分，如DOGS、DOSPA等。这些磷脂成分在释放DNA后，由于降解缓慢会极大的地损伤细胞器而造成很高的细胞毒性。此外，过高的正电荷也会因吸附过多的非特异性血浆蛋白而导致转染效率在有血清条件下或在体内条件下急剧下降。将机体自有的氨基酸和易降解的酰胺键加入脂质中增加了载体的生物降解性，而制备出的表面电荷为负的脂质体也有效降低了传统脂质体的毒性。基于上述研究分析，本专利技术提供了一种基于树状分子的pH响应型脂质及其制备方法及其在基因载体或药物载体中的应用，采用本专利技术所述的pH响应型脂质材料制备的基因载体或药物载体能够利用输送过程中体内微环境中的pH差异，达到有效快速传递基因或药物的效果。本专利技术通过以下技术方案来实现：一种基于树状分子的pH响应型脂质材料，所述脂质材料的主体为外围含氨基和\\或胍基的树状分子，所述树状分子的一端连接有疏水基团，另一端连接有多个具有pH响应功能的亲水性基团，所述具有pH响应功能的亲水性基团为与所述树状分子末端的氨基或胍基相连的A类基团或B类基团中的至少一种，其中A类基团在环境pH为6.8以下时能够断裂脱落，B类基团在环境pH为5.5以下时能够断裂脱落。在上述pH响应型脂质材料中同时含有疏水基团和亲水性基团为两亲性分子，有利于形成自组装体便于在应用中对药物或基因等进行包裹。所述的A类基团或B类基团具有负电性，对树状分子外围的氨基和\\或胍基的正电荷具有屏蔽作用，使所述脂质材料整体带负电荷，能够形成具有较高负电荷的自组装体，可与不同的药物或阳离子基因载体、基因一起组成负电性的、中性的或微正电的具有pH响应能力的复合物，该复合物可以在肿瘤组织外正常pH环境下保持稳定，不会与体内负电性物质发生聚合，同时还可以保护DNA不被血清中的脱氧核糖核酸酶(DNase)降解，从而可以在体内进行长时间循环。同时，所述A类基团或B类基团具有pH敏感特性，能够在一定的酸性条件下断裂脱落，当环境pH在6.8以下时(如肿瘤组织处)，A类基团断裂脱落，使得三元复合物发生电荷翻转或者正电荷增多，利于与负电的细胞膜发生吸附作用，从而更好地被细胞内吞，增强了载体入胞能力。而内吞入胞后，当环境pH在5.5以下时(所形成的细胞溶酶体的微环境)，B类基团发生断裂，暴露更多的氨基，使得质子缓冲能力和破坏溶酶体膜的能力增加，达到加速从溶酶体中逃逸的效果。采用pH响应机制，使得载体具有类似病毒随着环境的变化而完成入胞、逃逸等过程，可以提高基因运输的效率，并远优于非响应性基因载体。作为可选方式，在上述pH响应型脂质材料中，所述A类基团为(二甲基马来酸酐基团)，B类基团为中的至少一种。作为可选方式，在上述pH响应型脂质材料中，具有pH响应功能的亲水性基团只含有A类基团。所述脂质材料具有一重pH响应特性。当此类组装体进入体内，同样具有屏蔽体内负电性物质干扰和保护DNA的作用。只含有能够在pH 6.8断裂的pH敏感型基团的复合物在进入肿瘤组织后发生电荷翻转或者正电荷增多，获得更强的入胞能力，从而有利于药物或基因的传递。作为可选方式，在上述pH响应型脂质材料中，具有pH响应功能的亲水性基团只含有B类基团。所述脂质材料具有一重pH响应特性。当此类组装体进入体内，同样具有屏蔽体内负电性物质干扰和保护DNA的作用。只含有能够在pH 5.5断裂的pH敏感型基团的复合物在进入细胞后，才发生电荷翻转或者正电荷增多，增强传递系统破坏溶酶体膜的能力，阻碍了溶酶体酶对DNA的降解，从而实现基因的高表达或药物的有效释放。作为可选方式，在上述pH响应型脂质材料中，单个脂质分子结构中同时含有A类基团和B类基团，所述脂质材料具有多重pH响应特性。作为可选方式，在上述pH响应型脂质材料中，所述脂质材料为只含A类基团的脂质与只含B类基团的脂质的混合物，所述脂质材料具有多重pH响应特性。进一步的，所述脂质材料是由两种类型的pH响应型脂质(分别含A类基团和B类基团)按不同同比例混合后制备成混合自组装体。所述自组装体的制备可采用溶剂注入法或薄膜超声法等常用的自组装体制备方法(具体方法可参见《现代药物制剂技术丛书——脂质体技术》，邓杰英主编，人民卫生出版社2007年出版)。作为可选方式，在上述pH响应型脂质材料中，所述pH响应型脂质分子结构中50％以上的氨基上修饰pH响应型基团。足够高的接枝率才有利于保证所述脂质材料具有较高的电负性。作为可选方式，在上述pH响应型脂质材料中，所述疏水基团为饱和或不饱和烃基或胆固醇衍生物。本专利技术中的烃基是指含碳、氢两种原子的官能团，可以看作是相应的烃失去一个氢原子(H)后剩下的自由基。优选为烷基、烯基，芳香基、更优选为C10-C20的烷基、C10-C20的烯基、含有芳香基的氨基酸衍生物。...

【技术保护点】
一种基于树状分子的pH响应型脂质材料，其特征在于，所述脂质材料的主体为外围含氨基和\或胍基的树状分子，所述树状分子的一端连接有疏水基团，另一端连接有多个具有pH响应功能的亲水性基团，所述具有pH响应功能的亲水性基团为与所述树状分子末端的氨基或胍基相连的A类基团或B类基团中的至少一种，其中A类基团在环境pH为6.8以下时能够断裂脱落，B类基团在环境pH为5.5以下时能够断裂脱落。

【技术特征摘要】
1.一种基于树状分子的pH响应型脂质材料，其特征在于，所述脂质材料的主体为外围含氨基和\\或胍基的树状分子，所述树状分子的一端连接有疏水基团，另一端连接有多个具有pH响应功能的亲水性基团，所述具有pH响应功能的亲水性基团为与所述树状分子末端的氨基或胍基相连的A类基团或B类基团中的至少一种，其中A类基团在环境pH为6.8以下时能够断裂脱落，B类基团在环境pH为5.5以下时能够断裂脱落。
2.根据权利要求1所述的基于树状分子的pH响应型脂质材料，其特征在于，所述疏水基团为饱和或不饱和烃基或胆固醇衍生物。
3.根据权利要求1所述的基于树状分子的pH响应型脂质材料，其特征在于，所述疏水基团依靠具有多官能度的分子作为桥接单元来连接到树状分子的一端；进一步的，可采用具有2个相同氨基或者羧基的氨基酸（如谷氨酸、赖氨酸）作为桥接单元通过肽键将疏水基团连接到树状分子的一端。
4.根据权利要求1所述的基于树状分子的pH响应型脂质材料，其特征在于，所述树状分子为二代以上的肽类树状分子，其重复单元为氨基酸。
5.根据权利要求1所述的基于树状分子的pH响应型脂质材料，其特征在于，其结构式如下：
，
其中， K为树状分子的重复单元，G1...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾忠伟，聂宇，姜倩，岳冬，徐翔晖，张仕勇，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51