一种血红蛋白类携氧纳米凝胶及其制备方法和用途技术

本发明专利技术公开了一种血红蛋白类携氧纳米凝胶，它是聚乙二醇‑聚乙烯亚胺嵌段共聚物与血红蛋白的共价结合物经交联形成的纳米水凝胶，其中，血红蛋白上连接有结合珠蛋白；所述的聚乙二醇‑聚乙烯亚胺嵌段共聚物中，聚乙烯亚胺嵌段上含有接枝基团。本发明专利技术还公开了前述血红蛋白类携氧纳米凝胶的制备方法和用途。本发明专利技术血红蛋白类携氧纳米凝胶对血管内皮细胞的毒性低，可克服现有血红蛋白类携氧载体副作用强的缺陷，具有良好的应用前景和经济效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种血红蛋白类携氧纳米凝胶及其制备方法和用途。
技术介绍
输血在现代医疗中发挥了重要作用，是临床手术、抗灾和战场救治不可缺少的医疗手段。但是，传统输血还有很多弊端。例如，其血源单一，主要靠献血，而且由于人类血型复杂，需要进行严格的配型后才能使用，限制了其对急重症病人的救治和在紧急突发事件环境下的应用。更为严重的是血液易于受到肝炎，艾滋病等病毒的污染，以及现在越来越关注的新旧血问题，使得输血安全受到威胁。随着医疗技术的发展，血液的需求量不断增高，而安全有效的血源却日益紧缺。人体血液由血浆、红细胞、白细胞和血小板组成，成分非常复杂，要制造出一种可完全代替血液的溶液非常困难，或者说几乎不可能；但研制一种临时替代品，在急需情况下短时间内代替血液中某种组分的作用却具有可行性。作为血液的重要组成部分，血红蛋白(Hemoglobin，Hb)位于红细胞内，是机体运输氧的主要媒介。但是，单纯的血红蛋白溶液并不能直接输注，因为脱离红细胞的血红蛋白失去2，3-二磷酸甘油酸(2，3-DPG)的调节，氧亲和力急剧升高，不能向组织有效供氧。而游离血红蛋白在各种酶的作用下也会迅速解聚为二聚体和单体，经肾排泄或堵塞肾小管，产生强烈的肾毒性。此外，血红蛋白缺少了红细胞内还原酶系统的作用，会很容易氧化成高铁血红蛋白(MetHb)，失去携氧能力并产生自由基，造成机体氧化应激损伤。因此，需要对血红蛋白进行必要的修饰或处理，由此产生的一类制品统称为血红蛋白类携氧载体(HBOCs)。近几十年，HBOCs一直是血液代用品研发的重点。通过对血红蛋白进行修饰，调整血红蛋白的有效分子半径，同时对黏滞度和携氧释氧能力等进行优化，以减少上述血红蛋白的不良反应，增加氧输送效果和在血浆中的存留时间，形成安全、有效的血液代用品。从理论上讲，1)HBOCs类制品无免疫原性，无传染性病毒污染，体积远小于正常的红细胞，普通血细胞无法通过微毛细血管，而HBOCs可以自由通过，对机体灌注和氧供会更加充分；2)具有良好的携氧释氧能力，且能够通过2,3-DPG的类似物调节修饰。此外，其P50值，Bohr效应，Hill系数等都与生理状态下全血类似，能更好地满足器官组织的氧供需平衡；3)HBOCs分子量远低于正常红细胞，因此黏度较低，也有利于组织灌注；4)HBOCs制品一般保存期限为1-2年，远长于成人全血。HBOCs的研发过程主要分为三代。第一代是用小分子修饰血红蛋白或用交联剂聚合血红蛋白。第二代为血红蛋白分子与抗氧化酶如超氧化物岐化酶、过氧化氢酶等交联形成多聚物。用于制备这2代HBOCs，较为成熟的化学修饰和交联方法包括，聚乙二醇(PEG)修饰，开环棉籽糖交联，双阿司匹林交联，戊二醛(GDA)交联等，产品包括HemAssist，Polyheme，HemoLink，Hemopure(HBOC-201)，Hemospan(MP4)，Gelenpol，HemoTech，Hemoximer等。这2代HBOCs产品在临床实践中，都发现了很多缺陷。雅培公司开发的HemAssist属第1代产品，因在III期临床试验中发现受试者死亡率明显增加而放弃。HemAssist和Polyheme也因为临床试验中出现严重心脏毒性而终止研究。美国Biopure公司研发的Hemopure(戊二醛交联的聚合牛血红蛋白)是目前唯一已经获准在临床应用的产品，但仅限于在南非上市。因为III期临床研究中暴露出心血管方面的安全性问题，也停止了进一步的研发。2008年，Natanson和其同事在世界著名的医学杂志《JAMA》上发表了1篇有关HBOC临床试验的Meta分析，指出其增加了患者的死亡率并有潜在的引起心肌梗死的风险。同时，《JAMA》杂志为这篇文章配发了编者按，指出在明确HBOC制品潜在毒副作用及其机理之前，不应再开展进一步的临床试验。Natanson等的结论，间接导致2009年美国FDA拒绝了Northfield公司HBOC产品(PolyHeme)的上市请求，引起了整个HBOC行业内部的极大震动。针对HBOCs制品输注后的毒副反应，学术界的观点普遍认为是由于HBOC中游离或未聚合的血红蛋白，包括氧合或非氧合状态，透过内皮屏障，消耗内皮舒张因子一氧化氮(NO)；同时，血红蛋白本身的氧化还原反应，生成的氧自由基造成机体氧化应激反应。目前，研究者们正致力于第三代HBOCs的开发，它们与第一代和第二代最明显的区别是在携氧血红蛋白外面用膜或高分子材料包裹，使之更加接近红细胞的实际结构，称作包裹血红蛋白。加拿大的TMSChang报道了使用聚乙二醇-聚乳酸胶囊包裹的血红蛋白，胶囊粒径100nm左右。日本的TsuchidaEishun制备了细胞型血红蛋白(HemoglobinVehicle，HbV)，粒径250nm左右。但是，这类制品仍有缺陷，如包材，尤其是磷脂价格昂贵且不稳定，工艺也较复杂，物理包裹后的血红蛋白也无法避免血红蛋白突释现象，有潜在的输注风险。公开号为102861322的专利申请公开了一种血红蛋白类携氧载体，其包含血红蛋白、结合珠蛋白和聚乙二醇－聚酯纳米粒，血红蛋白通过结合珠蛋白连接在聚乙二醇－聚酯纳米粒表面，它通过血红蛋白可与结合珠蛋白形成稳定的复合物，在一定程度上降低了血红蛋白的毒性，但是还是具有一定的毒性，需要进一步改进。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种新的血红蛋白类携氧纳米凝胶。本专利技术血红蛋白类携氧纳米凝胶，它是聚乙二醇-聚乙烯亚胺嵌段共聚物与血红蛋白的共价结合物经交联形成的纳米水凝胶，其中，血红蛋白上连接有结合珠蛋白；所述的聚乙二醇-聚乙烯亚胺嵌段共聚物中，聚乙烯亚胺嵌段上含有接枝基团。优选地，所述聚乙二醇－聚乙烯亚胺两嵌段共聚物由单官能团化聚乙二醇、聚乙烯亚胺与接枝单体制备而成，其中，聚乙二醇与聚乙烯亚胺的摩尔比为1-10：1；其中，接枝单体的接枝率为8～30％。优选地，所述单官能团化聚乙二醇为聚乙二醇单甲醚。进一步优选地，所述聚乙二醇单甲醚的分子量为2000-10000。优选地，所述聚乙烯亚胺为支链聚乙烯亚胺，其分子量为600-10000。优选地，所述的接枝单体(巯基化官能团单体)为α-硫辛酸、2-亚氨基硫烷或巯基聚乙二醇NHS酯，其中，巯基聚乙二醇NHS酯的分子量Mn＝200。优选地，聚乙二醇-聚乙烯亚胺嵌段共聚物中，接枝单体(巯基化官能团单体)的接枝率为22-30％。优选地，所述聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种血红蛋白类携氧纳米凝胶，其特征在于：它是聚乙二醇‑聚乙烯亚胺嵌段共聚物与血红蛋白的共价结合物经交联形成的纳米水凝胶，其中，血红蛋白上连接有结合珠蛋白；所述的聚乙二醇‑聚乙烯亚胺嵌段共聚物中，聚乙烯亚胺嵌段上含有接枝基团。

【技术特征摘要】
1.一种血红蛋白类携氧纳米凝胶，其特征在于：它是聚乙二醇-聚乙烯
亚胺嵌段共聚物与血红蛋白的共价结合物经交联形成的纳米水凝胶，其中，
血红蛋白上连接有结合珠蛋白；
所述的聚乙二醇-聚乙烯亚胺嵌段共聚物中，聚乙烯亚胺嵌段上含有接枝
基团。
2.根据权利要求1所述的纳米凝胶，其特征在于：所述聚乙二醇－聚乙
烯亚胺两嵌段共聚物由单官能团化聚乙二醇、聚乙烯亚胺与接枝单体制备而
成，其中，聚乙二醇与聚乙烯亚胺的摩尔比为1-10：1；其中，接枝单体的
接枝率为8～30％。
3.根据权利要求2所述的纳米凝胶，其特征在于：所述单官能团化聚乙
二醇为聚乙二醇单甲醚。
4.根据权利要求3所述的纳米凝胶，其特征在于：所述聚乙二醇单甲醚
的分子量为2000-10000。
5.根据权利要求2所述的纳米凝胶，其特征在于：所述聚乙烯亚胺为支
链聚乙烯亚胺，其分子量为600-10000。
6.根据权利要求2所述的纳米凝胶，其特征在于：
所述的接枝单体为α-硫辛酸、2-亚氨基硫烷或巯基聚乙二醇NHS酯，其中，
巯基聚乙二醇NHS酯的分子量Mn＝200。
7.根据权利要求2～6任意一项所述的纳米凝胶，其特征在于：聚乙二
醇-聚乙烯亚胺嵌段共聚物中，接枝单体的接枝率为22-30％。
8.根据权利要求2～6任意一项所述的纳米凝胶，其特征在于：所述聚
乙二醇-聚乙烯亚胺嵌段共聚物的分子量为2480～19600。
9.根据权利要求8所述的纳米凝胶，其特征在于：所述聚乙二醇-聚乙
烯亚胺嵌段共聚物的分子量为2480～2660、6620～6840、11600～11800或
18800～19600。
10.根据权利要求1所述的纳米凝胶，其特征在于：所述聚乙二醇－聚
乙烯亚胺两嵌段共聚物与血红蛋白经二硫键连接。
11.根据权利要求1或10所述的纳米凝胶，其特征在于：所述聚乙二醇
－聚乙烯亚胺两嵌段共聚物与血红蛋白的摩尔比为3-10：1。
12.根据权利要求1所述的纳米凝胶，其特征在于：所述血红蛋白与血
红蛋白之间通过双(3,5-二溴水杨基)延胡索酸脂DBBF两两连接。
13.根据权利要求1所述的纳米凝胶，其特征在于：所述血红蛋白与结
合珠蛋白的摩尔比为1-20：1。
14.根据权利要求1～13任意一项所述的纳米凝胶，其特征在于：所述
纳米凝胶的粒径为80-400nm；所述纳米凝胶的血红蛋白载药率8-45％；所述
纳米凝胶中血红蛋白的氧亲和力P50值10-36；所述纳米凝胶的Hill系数
1.30-2.90；所述纳米凝胶的pH值7.2-7.5。
15.一种制备权利要求1～14任意一项所述血红蛋白类携氧纳米凝胶的
制备方法，其特征在于：步骤如下：取聚乙二醇－聚乙烯亚胺嵌段共聚物，
加入血红蛋白，形成载血红蛋白的纳米水凝胶，再加入结合珠蛋白，即可。
16.根据权利要求15所述的制备方法，其特征在于：所述聚乙二醇－聚
乙烯亚胺嵌段共聚物的制备方法为：
按照如下三种制备mPEG-PEI方法的任意一种制备mPEG-PEI，再按照
如下三种制备接枝的方法制备含有接枝基团的共聚物：
制备mPEG-PEI的方法1：
1)取聚乙二醇单甲醚...

【专利技术属性】
技术研发人员：李涛，杨倩，彭锦荣，刘进，钱志勇，
申请(专利权)人：四川大学华西医院，
类型：发明
国别省市：四川;51