具有不对称膜结构的可逆交联生物可降解聚合物囊泡及其制备方法与在核酸药物中的应用技术

本发明专利技术公开了一种具有不对称膜结构的可逆交联生物可降解聚合物囊泡及其制备方法与在核酸药物中的应用。合成了三嵌段聚合物PEG‑P(TMC‑DTC)‑PEI、PEG‑P(DLLA‑DTC)‑PEI自组装、自交联后得到具有不对称膜结构的聚合物囊泡，或者接有靶向分子 自组装得到靶向RCCPs，内壳为PEI用于通过静电相互作用复合和装载核酸；膜为可逆交联的生物可降解且生物相容性好的聚酯/聚碳酸酯，侧链的二硫戊环类似人体天然抗氧化剂硫辛酸，外壳为以PEG为背景、可靶向癌细胞。研究载体复合功能性siRNA、其体内外基因沉默效果、体内血液循环及生物分布、治疗荷原位肺癌小鼠的情况和毒副作用，其有望成为集简易、稳定、多功能等优点于一身的纳米系统平台，用于高效、主动靶向输送siRNA至原位肿瘤。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于药物载体技术，具体涉及一种具有不对称膜结构的可逆交联生物可降解聚合物囊泡及其制备方法与在核酸药物输送上的应用。
技术介绍
基因疗法是指把具有特异性功能的基因通过一定方法输送到生物体特异性组织细胞来治疗疾病的过程。利用已能精准识别的多种致病基因来替代组织细胞内的病变基因或抑制病变基因的表达，已可以治愈多种遗传性疾病；也可通过递送功能性基因促进细胞内蛋白的合成、调控毒性蛋白或药物前体活化酶的合成来治疗非遗传性疾病。但是基因药物易被血清中的核酸酶降解，且进入细胞能力差因此很难细胞核进行基因转染。因此设计能够保护DNA不被降解且安全输送进入靶细胞核的载体十分重要。近年来，小干扰RNAs(siRNA)作为一种新型核酸药物用于治疗包括癌症在内的多种不治之症。值得注意的是，治疗眼疾及呼吸道疾病的一系列siRNA正在临床试验中。不同于DNA的是，siRNA的分子量小21-23个碱基对，只需要在细胞质中，而不需要进入细胞核发挥作用，具有巨大的应用潜力。然而，同样由于非特异性脱靶、免疫源性高、siRNA易于降解和细胞摄取低等问题，siRNAs进一步发展成为抗肿瘤药物仍然面临巨大挑战，探究载体如何高效复合递送siRNA成为一个迫切需要科学家解决的难题。以病毒为核酸药物的载体是利用灭活后的病毒衣壳来携带核酸进入细胞，虽然转染效率很高，但安全性堪忧，存在高免疫原性和潜在的致癌性。因此非病毒基因载体尤其是阳离子聚合物基因载体成为研究的热点。聚乙烯亚胺（Polyethylenimine，PEI）是继聚赖氨酸之后研究最多的聚合物转染试剂，具有较高的正电荷密度，每隔二个碳原子就是一个可质子化的氨基氮原子，使聚合物网络在任何pH下都能充当有效的质子海绵体(proton sponge)。支化结构的PEI具有伯、仲、叔三种胺，具有比线性更好的基因复合效率和转染效率。但是研究发现现有PEI载体存在基因复合和转染效率高但细胞毒性很大、细胞毒性虽小但其基因复合和转染效率差的缺陷。用含阳离子的脂质体和聚离子复合物等纳米载体来装载核酸的研究结果也并不令人满意，存在着体内不稳定、靶向性差、基因复合和转染效率不高、仍有细胞毒性的问题。目前尚无能同时解决这些问题的方案。
技术实现思路
本专利技术的目的是公开一种具有不对称膜结构的可逆交联的生物可降解聚合物囊泡。为达到上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种具有不对称膜结构的可逆交联生物可降解聚合物囊泡，由聚合物自组装后交联得到；所述聚合物的分子链包括依次连接的亲水链段、疏水链段以及PEI分子；所述疏水链段包括聚碳酸酯链段和/或聚酯链段；所述亲水链段的分子量为3000-10000Da；疏水链段的分子量为亲水链段分子量的2.3-8.4倍；PEI分子的分子量为亲水链段分子量的20%-60%优选的，本专利技术的聚合物化学结构式如下：其中，R1选自以下基团中的一种：R2选自以下基团中的一种：、；PEI的化学结构式如下：、本专利技术的聚乙烯亚胺（Polyethylenimine，PEI）为支化和线性两种，得到聚合物的化学结构式为以下结构式中的一种：所述聚合物中，PEG的分子量为3000-10000Da；PTMC或PDLLA的总分子量为PEG分子量的2-6倍；PDTC的总分子量为PTMC或PDLLA总分子量的15%-40%；PEI分子的分子量为PEG分子量的20%-60%。本专利技术的聚合物中，限定PEI的结构与分子量，作为载体时毒性小，结合PEG链段与疏水链段，可以形成良好的药物包载效果，即使当siRNA含量高达80wt.%，该囊泡仍可以完全、紧实包裹siRNA；同时本专利技术的聚合物避免了现有PEI通过物理缠绕的方式结合核酸带来的不稳定、带正电易与细胞结合而迁移力差、释放效率差的缺陷；通过静电作用力结合核酸，再被交联的囊泡膜和外界分隔，避免在输送过程被细胞黏附而造成损失和毒副作用，能够高效迁移至病灶处，并在体内高浓度盐和还原剂GSH的作用下，快速释放核酸药物，解决疾病问题。本专利技术中，聚合物囊泡为具有不对称膜结构的还原敏感可逆交联、细胞内可解交联的生物可降解聚合物囊泡；所述聚合物为PEG-P(TMC-DTC)-PEI或者PEG-P(DLLA-DTC)-PEI，即聚合物由PEG亲水链段、疏水链段以及PEI分子组成，其中疏水链段的结构为：；当R2为时，为PTMC链段；当R2为时，为PDLLA链段，即疏水链段由PTMC-PDTC或者PDLLA-PDTC组成。优选方案为：PEG分子量为4000-8000Da；PTMC或PDLLA总分子量为PEG分子量的2.5-5倍；PDTC总分子量为PTMC或PDLLA总分子量的18%-38%；PEI的分子量为PEG单元分子量的25%-50%。上述三嵌段聚合物PEG-P(TMC-DTC)-PEI或者PEG-P(DLLA-DTC)-PEI，其中中间嵌段的TMC或者DLLA与DTC呈无规排列；PEI分子量小于PEG分子量，在自组装、交联后得到具有不对称膜结构的交联的聚合物囊泡，囊泡膜的内壳为PEI用于复合核酸药物如DNA和siRNA，并能通过质子海绵效应逃逸内涵体；囊泡膜为可逆交联的生物可降解且生物相容性好的PTMC或者PDLLA，侧链的二硫戊环类似人体天然的抗氧化剂硫辛酸，可提供还原敏感的可逆交联，不但支持生物药物在血液中的长循环，还可保证在细胞内快速解交联，释放核酸药物到靶细胞细胞内。本专利技术还公开了上述具有不对称膜结构的可逆交联生物可降解聚合物囊泡的制备方法，包括以下步骤：（1）将PEG-P(TMC-DTC)或者PEG-P(DLLA-DTC)的末端用羟基活化剂比如氯甲酸对硝基苯酯NPC活化，再与PEI反应制得PEG-P(TMC-DTC)-PEI或者PEG-P(DLLA-DTC)-PEI；（2）在PEG-P(TMC-DTC)-PEI或者PEG-P(DLLA-DTC)–PEI的PEG端偶联肿瘤特异性靶向分子，得到靶向PEG-P(TMC-DTC)-PEI或者靶向PEG-P(DLLA-DTC)-PEI；（3）以PEG-P(TMC-DTC)-PEI或者PEG-P(DLLA-DTC)-PEI为原料，通过溶剂置换法制备具有不对称膜结构的可逆交联生物可降解聚合物囊泡；或者以PEG-P(TMC-DTC)-PEI和靶向PEG-P(TMC-DTC)-PEI为原料，通过溶剂置换法制备肿瘤靶向、具有不对称膜结构的可逆交联生物可降解聚合物囊泡；或者以PEG-P(DLLA-DTC)-PEI和靶向PEG-P(DLLA-DTC)-PEI为原料，通过溶剂置换法制备肿瘤靶向、具有不对称膜结构的可逆交联生物可降解聚合物囊泡；或者以PEG-P(TMC-DTC)-PEI和靶向PEG-P(TMC-DTC)为原料，通过溶剂置换法制备具有不对称膜结构的可逆交联生物可降解聚合物囊泡；或者以PEG-P(DLLA-DTC)-PEI和靶向PEG-P(TMC-DTC)为原料，通过溶剂置换法制备具有不对称膜结构的可逆交联生物可降解聚合物囊泡。优选以PEG-P(TMC-DTC)-PEI和靶向PEG-P(TMC-DTC)为原料，或者以PEG-P(DLLA-DTC)-PEI和靶向PEG-P(DLLA-DTC)为原料，共混自组装、装载核酸、交联得到肿瘤主动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有不对称膜结构的可逆交联生物可降解聚合物囊泡，由聚合物自组装后交联得到；所述聚合物的分子链包括依次连接的亲水链段、疏水链段以及PEI分子；所述疏水链段包括聚碳酸酯链段和/或聚酯链段；所述亲水链段的分子量为3000‑10000Da；疏水链段的分子量为亲水链段分子量的2.3‑8.4倍；PEI分子的分子量为亲水链段分子量的20%‑60%。

【技术特征摘要】
1.一种具有不对称膜结构的可逆交联生物可降解聚合物囊泡，由聚合物自组装后交联得到；所述聚合物的分子链包括依次连接的亲水链段、疏水链段以及PEI分子；所述疏水链段包括聚碳酸酯链段和/或聚酯链段；所述亲水链段的分子量为3000-10000Da；疏水链段的分子量为亲水链段分子量的2.3-8.4倍；PEI分子的分子量为亲水链段分子量的20%-60%。2.根据权利要求1所述具有不对称膜结构的可逆交联生物可降解聚合物囊泡，其特征在于：所述聚合物的化学结构式如下：其中，R1选自以下基团中的一种：R2选自以下基团中的一种：、；PEI的化学结构式如下结构式中的一种：、所述聚合物中，PEG的分子量为3000-10000Da；PTMC或PDLLA总分子量为PEG分子量的2-6倍；PDTC总分子量为PTMC或PDLLA总分子量的15%-40%；PEI的分子量为PEG分子量的20%-60%。3.根据权利要求1所述具有不对称膜结构的可逆交联生物可降解聚合物囊泡，其特征在于：PEG的分子量为4000-8000Da；PTMC或PDLLA的总分子量为PEG分子量的2.5-5倍；PDTC总分子量为PTMC或PDLLA总分子量的18%-38%；PEI的分子量为PEG分子量的25%-50%。4.权利要求1-3所述任意一项具有不对称膜结构的可逆交联生物可降解聚合物囊泡的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将PEG-P(TMC-DTC)或者PEG-P(DLLA-DTC)的末端通过羟基活化剂活化，再与PEI反应制得PEG-P(TMC-DTC)-PEI或者PEG-P(DLLA-DTC)-PEI；（2）在PEG-P(TMC-DTC)-PEI或者PEG-P(DLLA-DTC)-PEI的PEG端偶联肿瘤特异性靶向分子，得到靶向PEG-P(TMC-DTC)-PEI或者靶向PEG-P(DLLA-DTC)-PEI；（3）以PEG-P(TMC-DTC)-PEI或者PEG-P(DLLA-DTC)-PEI为原料，通过溶剂置换法制备具有不对称膜结构的可逆交联生物可降解聚合物囊泡；或者以PEG-P(TMC-DTC)-PEI和靶向PEG-P(TMC-DTC)-PEI为原料，通过溶剂置换法制备具有不对称膜结构的可逆交联生物可降解聚合物囊泡；或者以PEG-P(DLLA-DTC)-PEI和靶向PEG-P(DLLA-DTC)-PEI为原料，通过溶剂置换法制备具有不对称膜结构的可逆交联生物可降解聚合物囊泡；或者以PEG-P(TMC-DTC)-PEI和靶向PEG-P(TMC-DTC)为原料，通过溶剂置换法制备具有不对称膜结构的可逆交联生物可降解聚合物囊泡；或者以PEG-P(DLLA-DTC)-PEI和靶向PEG-P(TMC-DTC)为原料，通过溶剂置换法制备具有不对称膜结构的可逆交联生物可降解聚合物囊泡。5.根据权利要求4所述具有不...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟凤华，邹艳，杨炜静，孟浩，钟志远，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32