一种修饰的聚乙烯亚胺化合物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种修饰的聚乙烯亚胺化合物，由七氟丁酸酐对聚乙烯亚胺中的伯胺氢取代得到，所述聚乙烯亚胺的重均分子量为1.8K，所述聚乙烯亚胺中伯胺氢的摩尔取代比例为5～66.67％。本发明专利技术所述的修饰的聚乙烯亚胺化合物细胞毒性低，基因转染率较高于现有产品支化聚乙烯亚胺(重均分子量25000g/mol，PEI 25K)、脂质体2000(Lipofectamine 2000)，脂质体3000(Lipofectamine 3000)，本发明专利技术所述的修饰的聚乙烯亚胺化合物可作为优良的基因递送系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及基因递送系统领域，尤其涉及一种修饰的聚醚酰亚胺化合物及其制备方法和应用。
技术介绍
基因治疗主要是将外源性功能基因导入细胞中，以此来修饰或补充生物原有基因序列，改变其蛋白表达，实现疾病治疗目的。但是，外源性功能基因无法主动被靶细胞纳入，需要依靠基因递送系统完成细胞递送。因此制备出能够有效携带功能基因的载体系统，是基因治疗的关键环节。目前，基因递送系统有两大类：病毒类和非病毒类递送系统。在病毒类递送系统中，常见的病毒转染体系主要包括逆转录酶病毒、腺病毒、慢病毒和单纯疱疹病毒等。虽然病毒递送系统转染率较高，但其制备难度较大、承载基因能力有限，并且存在与宿主基因组整合的潜在致病性危险，从而限制了其在在实验室及临床的应用，并难以大范围推广。非病毒基因递送系统中的阳离子聚合物，可通过静电吸附负电性的核酸大分子，如质粒DNA或者反义寡核苷酸，进而形成微粒、胶束或者脂质体实现基因的高效携带及细胞高效转染。聚乙烯亚胺(PEI)是现有技术常用的阳离子基因转染系统，其可以分为直链型和支链型，并且存在有不同的分子量产品。但由于PEI自身化学结构限制，具有强烈的正电性，在基因转染过程中易引发细胞毒性，造成细胞死亡。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种修饰的聚乙烯亚胺化合物，作为基因递送系统的载体，以提高基因递送系统的转染率，并降低基因递送系统的细胞毒性。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种修饰的聚乙烯亚胺化合物，由七氟丁酸酐对聚乙烯亚胺中的伯胺氢取代得到，所述聚乙烯亚胺的重均分子量为1.8K，所述聚乙烯亚胺中伯胺氢的摩尔取代比例为5～66.67％。优选的，所述聚乙烯亚胺中伯胺氢的摩尔取代比例为15～55％。本专利技术还提供了上述修饰的聚乙烯亚胺化合物的制备方法，包括以下步骤：将七氟丁酸酐与聚乙烯亚胺溶于纯甲醇，得到混合溶液；将所述混合溶液与催化剂混合后进行取代反应，得到修饰的聚乙烯亚胺化合物，所述催化剂为三乙胺。优选的，所述七氟丁酸酐与聚乙烯亚胺中伯胺基的摩尔比为0.05～0.5：1。优选的，所述反应的温度为22～27℃，所述反应的时间为40～60h。优选的，所述的催化剂的添加量为七氟丁酸酐与聚乙烯亚胺总重量的0.01～10％.优选的，所述取代反应后还包括：将所述取代反应的产物依次进行透析、过滤和冷冻干燥；所述的透析的截留分子量为15～2500，所述透析的时间为3～6天。优选的，所述过滤采用滤膜进行，所述滤膜孔径为0.4～0.5μm。本专利技术还提供了含有上述修饰的聚乙烯亚胺的基因递送系统。本专利技术还提供了所述的基因递送系统在制备基因治疗药物中的应用。本专利技术的有益效果：本专利技术提供的修饰的聚乙烯亚胺化合物，由七氟丁酸酐对聚乙烯亚胺中的伯胺氢取代得到，由于七氟丁酸的修饰使得聚乙烯亚胺的性能得到改善，正电荷性减弱，细胞毒性低；并且本专利技术提供的修饰的聚乙烯亚胺化合物基因转染率较高于现有产品支化聚乙烯亚胺(重均分子量25000g/mol，PEI25K)、脂质体2000(Lipofectamine 2000)，脂质体3000(Lipofectamine 3000)。附图说明图1为聚乙烯亚胺中伯胺氢的摩尔取代比例33.33％和26％的修饰的聚乙烯亚胺化合物的红外光谱图；图2为聚乙烯亚胺中伯胺氢的摩尔取代比例33.33％的修饰的聚乙烯亚胺化合物的核磁共振F谱图；图3为用激光散射粒度仪检测PF33与质粒复合后的水合粒径；图4为PF33与质粒复合后产物的透射电镜图；图5为PF33以不同比例负载质粒的凝胶阻滞实验结果；图6为无血清转染条件下，PF33、PEI 1.8K、PEI 25K、Lipofectamine 2000和Lipofectamine 3000对人结肠癌细胞株HCT116细胞的转染效率；图7为30％血清的转染条件下，PF33、PEI 1.8K、PEI 25K、Lipofectamine2000和Lipofectamine 3000对人结肠癌细胞株HCT116细胞的转染效率；图8为为无血清转染条件下，PF33、PEI 1.8K、PEI 25K、Lipofectamine 2000和Lipofectamine 3000对人卵巢癌细胞株SKOV3细胞的转染效率；图9为30％血清的转染条件下，PF33、PEI 1.8K、PEI 25K、Lipofectamine2000和Lipofectamine 3000对人结肠癌细胞株HCT116细胞的转染效率。具体实施方式本专利技术提供了一种修饰的聚乙烯亚胺化合物，由七氟丁酸酐对聚乙烯亚胺中的伯胺氢取代得到，所述聚乙烯亚胺的重均分子量为1.8K，所述聚乙烯亚胺中伯胺氢的摩尔取代比例为5～66.67％。本专利技术中，所述的聚乙烯亚胺为枝状聚乙烯亚胺，本专利技术对所述的聚乙烯亚胺的来源没有特殊的限定，具体的在本专利技术实施例中所使用的聚乙烯亚胺为市售商品聚乙烯亚胺1.8K。本专利技术对所述的七氟丁酸酐的来源没有限定，具体的在本专利技术实施例中使用的为市售的分析纯。在本专利技术中，所述的聚乙烯亚胺中伯胺氢的摩尔取代比例为5～66.67％，优选的为15～55％，更优选的为25～45％，最优选的为33.33％。七氟丁酸酐中的七氟丁酸基与伯胺氢发生的取代反应，取代聚乙烯亚胺中伯胺基上的氢，从而对聚乙烯亚胺进行一定的修饰，改变聚乙烯亚胺的性质。本专利技术还提供了上述修饰的聚乙烯亚胺化合物的制备方法，包括以下步骤：在催化剂存在条件下，将七氟丁酸酐、聚乙烯亚胺和甲醇混合，再将所述混合溶液与催化剂混合后进行取代反应，得到修饰的聚乙烯亚胺化合物；本专利技术对催化剂、七氟丁酸酐、聚乙烯亚胺和甲醇混合的顺序没有特殊的限定，可以同时混合，也可以依次两两混合，只要能够实现混合即可。本专利技术优选将七氟丁酸酐与聚乙烯亚胺溶于纯甲醇，得到混合溶液；在本专利技术中，所述七氟丁酸酐与聚乙烯亚胺中伯胺基的摩尔比优选的为0.05～0.5：1，更优选的为0.1～0.4:1，最优选的为0.2～0.3:1。本专利技术将七氟丁酸和聚乙烯亚胺按照上述摩尔比例用于纯甲醇得到混合溶液，所述纯甲醇的体积优选为七氟丁酸酐体积的3～8倍，更优选的为4～6倍，最优选的为5倍。本专利技术在得到混合溶液后，将混合溶液与催化剂混合进行取代反应，所述取代反应的反应示意图如式I所示，得到修饰的聚乙烯亚胺，所述的催化剂为三乙胺。在本专利技术中，所述的催化剂的添加量优选的为七氟丁酸酐和聚乙烯亚胺总重量的0.01～10％，更优选的为0.1～5％，最优选的为0.5％。在本专利技术中，所述取代反应的温度为优选的为22～27℃，更优选的为23～26℃，最优选的为25℃；所述取代反应的时间优选的为40～60h，更优选的为45～55h，最优选的为50h。所述取代反应后，本专利技术优选将所述取代反应的产物依次进行透析、过滤和冷冻干燥，得到修饰的聚乙烯亚胺化合物。在本专利技术中，所述透析采用透析袋进行，所述透析袋的截留分子量优选的为15～2500，更优选的为1000～2000，最优选的为1800；所述透析的时间优选为3～6天，更优选的为4～5天。在本专利技术中，所述过滤优选的采用滤膜进行，所述滤膜孔径优选的为0.4～0.5μm，更优选的为0.45μm。本专利技术对所述的冷冻干燥的方法没有特殊的限定，采用本领域常规的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种修饰的聚乙烯亚胺化合物，由七氟丁酸酐对聚乙烯亚胺中的伯胺氢取代得到，所述聚乙烯亚胺的重均分子量为1.8K，所述聚乙烯亚胺中伯胺氢的摩尔取代比例为5～66.67％。

【技术特征摘要】
1.一种修饰的聚乙烯亚胺化合物，由七氟丁酸酐对聚乙烯亚胺中的伯胺氢取代得到，所述聚乙烯亚胺的重均分子量为1.8K，所述聚乙烯亚胺中伯胺氢的摩尔取代比例为5～66.67％。2.根据权利要求1所述的修饰的聚乙烯亚胺化合物，其特征在于，所述聚乙烯亚胺中伯胺氢的摩尔取代比例为15～55％。3.权利要求1或2所述的修饰的聚乙烯亚胺化合物的制备方法，包括以下步骤：在催化剂存在的条件下，将七氟丁酸酐和聚乙烯亚胺于甲醇中进行取代反应，得到修饰的聚乙烯亚胺化合物，所述催化剂为三乙胺。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述七氟丁酸酐与聚乙烯亚胺中伯胺基的摩尔比为0.05～0.5：1。5.根据权利要求3所述修饰的聚乙烯亚胺化合物的制备方法，其特征在于，所述取代反应的温度为22～27℃，所述取代反应的时间为40～60h...

【专利技术属性】
技术研发人员：巩长旸，吴秦浩，魏于全，李玲，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51