一种基于含氮杂环胆固醇衍生物的脂质纳米颗粒及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种基于含氮杂环胆固醇衍生物的脂质纳米颗粒及其应用，属于医药技术领域。所述脂质纳米颗粒的组成包括可电离脂质、辅助脂质和含有氮杂环的胆固醇衍生物，上述脂质材料在含有核酸的缓冲液中自组装形成脂质纳米颗粒。相较于传统的基于胆固醇的脂质纳米颗粒，本发明专利技术提供的纳米材料可以高效装载如mRNA等核酸药物，并且能够提高内涵体逃逸效率，将核酸药物有效释放到细胞质中，提高药物胞内表达效率，增强了治疗效果，并且对细胞的毒性较小，具有较好的生物安全性。该纳米材料在核酸药物开发中具有潜在应用价值。在核酸药物开发中具有潜在应用价值。在核酸药物开发中具有潜在应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种基于含氮杂环胆固醇衍生物的脂质纳米颗粒及其应用


[0001]本专利技术涉及医药
，具体涉及一种基于含氮杂环胆固醇衍生物的脂质纳米颗粒及其在制备递送核酸药物中的应用。

技术介绍

[0002]核酸疗法在疾病的预防和治疗方面有着显著的优势，是一种极具发展前景的方案。其中，基于mRNA的核酸药物是一种新兴起的，将分子生物学与免疫学结合的技术。外源性的mRNA可以借助人体自身的表达系统，编码蛋白质，实现疾病的治疗和预防。与DNA药物相比，mRNA无需进入细胞核就能发挥作用，因此可以转染不分裂或分裂慢的细胞；与蛋白质或多肽药物相比，mRNA具有更高效的特点，此外，mRNA能够编码整个蛋白质结构，在疫苗的设计中，具有独特优势。生产方面，与基于培养基培养的DNA或蛋白质相比，mRNA的制造流程更稳定，易于实现放大生产。
[0003]尽管mRNA具有如此多的优点，mRNA药物设计领域仍然有很多问题亟需解决。其中，缺少安全高效的递送系统，是限制其应用的主要原因之一。
[0004]针对mRNA不稳定，带负电，易难以被细胞摄取的特点，科学家们开发出了一系列递送系统，包括基于脂质的递送系统、基于肽段的递送系统、基于聚合物的递送系统等等。其中基于脂质的脂质纳米颗粒(LNPs)由于具有良好的生物安全性和高效的递送能力，是最有潜力的载体材料之一。LNPs作为FDA批准的载体，现在被广泛用于递送包括流感、狂犬病、人类免疫缺陷病毒(HIV)、巨细胞病毒(CMV)等病毒在内的编码抗原的mRNA。目前，US
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FDA授予紧急使用权的两款mRNA疫苗BNT162b2(pfizer
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biontech)和mRNA
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1273(moderna)都采用脂质纳米颗粒为递送载体，临床三期有效率均超过94％(Amit Khurana,et al.Role of nanotechnology behind the success of mRNA vaccines for COVID
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19.Nano Today.2021Jun；38:101142.)。
[0005]胞内蛋白表达不足是限制mRNA药物临床转化的主要障碍。例如FDA批准的DLin
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MC3
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DMA LNPs，也只能介导1
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4％的RNA释放到细胞质中(Shuai Liu,et al.Membrane
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destabilizing ionizable phospholipids for organ
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selective mRNA delivery and CRISPR
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Cas gene editing.Nat Mater.2021May；20(5):701
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710.)。如何通过构建合适的载体材料提高mRNA的胞内表达效率是亟需解决的科学问题。
[0006]研究表明，优化组分结构能够有效提高载体材料的转染效率。LNPs主要由可电离脂质、辅助脂质和胆固醇三个部分组成。其中，胆固醇是一种天然的环戊烷多氢菲的衍生物，是哺乳动物体内广泛存在的一种甾体化合物，它对于维持细胞膜的完整性至关重要。目前，在脂质纳米颗粒配方中加入胆固醇已被证明可通过增加膜融合，提高疗效。此外，也有研究认为胆固醇可能以晶体形式存在于LNPs的表面，与特殊的受体作用，促进内体逃逸。由于LNPs中含有较高含量的甾醇，优化胆固醇的结构将会为提高LNPs性能提供契机。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种新的纳米材料，该纳米材料作为药物递送载体可以高效装载如mRNA等核酸药物，并且能够提高药物的转染效率，进一步增强治疗效果。
[0008]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0009]本专利技术提供了一种基于含氮杂环胆固醇衍生物的脂质纳米颗粒，所述脂质纳米颗粒的组成包括可电离脂质、辅助脂质和含有氮杂环的胆固醇衍生物。
[0010]所述可电离脂质、辅助脂质和含有氮杂环的胆固醇衍生物可以发生自组装形成脂质纳米颗粒。该纳米材料作为载体可以包载带负电荷的药物，具体的，在低pH值条件下，可电离脂质的叔胺质子化形成带正电的亲水端，通过静电相互作用结合带负电荷的药物，由于亲疏水的超分子作用力，脂质材料发生自组装，从而制得包载药物的脂质纳米颗粒。
[0011]本专利技术研究表明，利用含有氮杂环的胆固醇衍生物替代传统脂质纳米颗粒配方中的胆固醇成分，可以提升脂质纳米颗粒的转染效率。
[0012]进一步的，所述氮杂环可以为五元杂环，如吡咯基、吡唑基、噻唑基、噁唑基、咪唑基；也可以为六元杂环，如吡啶基、嘧啶基；也可以为七元杂环或其他更高或更低元数的杂环。
[0013]所述含有氮杂环的胆固醇衍生物可以通过酯化反应人工合成。本专利技术提供了所述含有氮杂环的胆固醇衍生物的制备方法，包括：在催化剂作用下，含氮杂环的酸或醇分别与胆固醇或胆固醇琥珀酸单酯通过酯化反应制备得到所述的含有氮杂环的胆固醇衍生物。
[0014]优选的，所述含氮杂环的酸包括但不限于：1
‑
哌啶基乙酸、2
‑
(1
‑
吡咯烷基)乙酸。
[0015]优选的，所述含氮杂环的醇包括但不限于：N
‑
(2
‑
羟乙基)
‑
吡咯烷、1
‑
(2
‑
羟乙基)哌啶、2
‑
(六甲撑亚胺)乙醇。
[0016]优选的，所述催化剂为1
‑
乙基
‑
(3
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二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐(EDC)和4
‑
二甲氨基吡啶(DMAP)。
[0017]进一步的，通过柱层析法纯化上述产物，目标产物的洗脱剂为：乙酸乙酯：正己烷＝1：2。
[0018]所述脂质纳米颗粒的制备方法可以采用但不限于：乙醇注入法、薄膜法、超声法。具体的，制备包载药物的脂质纳米颗粒时，采用上述方法使脂质材料与带负电荷的药物在酸性缓冲液中通过超分子作用力和静电相互作用，自组装形成纳米颗粒。
[0019]其中，乙醇注入法是将可电离脂质、辅助脂质、含氮杂环的胆固醇衍生物按照一定量的比例溶于适当的乙醇中，再将含有脂质材料的乙醇溶液注入含有药物的缓冲液中，自组装形成纳米粒子，再通过透析除去乙醇得到稳定的纳米颗粒。
[0020]优选的，所述可电离脂质为SM
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102(CAS:2089251
‑
47
‑
6)、DOTAP(CAS:132172
‑
61
‑
3)、DLin
‑
MC3
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DMA(CAS:1224606
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06
‑
7)。
[0021]优选的，所述辅助脂质包括磷脂和含有聚乙本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于含氮杂环胆固醇衍生物的脂质纳米颗粒，其特征在于，所述脂质纳米颗粒的组成包括可电离脂质、辅助脂质和含有氮杂环的胆固醇衍生物。2.如权利要求1所述的基于含氮杂环胆固醇衍生物的脂质纳米颗粒，其特征在于，所述含有氮杂环的胆固醇衍生物的制备方法包括：在催化剂作用下，含氮杂环的酸或醇分别与胆固醇或胆固醇琥珀酸单酯通过酯化反应制备得到所述的含有氮杂环的胆固醇衍生物。3.如权利要求2所述的基于含氮杂环胆固醇衍生物的脂质纳米颗粒，其特征在于，所述含氮杂环的酸为1
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哌啶基乙酸或2
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(1
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吡咯烷基)乙酸；所述含氮杂环的醇为N
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(2
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羟乙基)
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吡咯烷、1
‑
(2
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羟乙基)哌啶或2
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(六甲撑亚胺)乙醇。4.如权利要求1所述的基于含氮杂环胆固醇衍生物的脂质纳米颗粒，其特征在于，所述可电离脂质为SM
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102、DOTAP、DLin
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MC3
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：唐建斌，刘济玮，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：