[发明专利]一种用作非病毒型基因载体的新型阳离子聚合物及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型阳离子聚合物及其制备方法和用途，还涉及由该新型阳离子聚合物与核酸所构成的纳米复合物及其制备方法和用途。

背景技术

基因治疗是指将正常基因或有治疗作用的基因通过一定的方式导入靶细胞以纠正基因缺陷或发挥治疗作用，进而达到治疗疾病的目的。基因治疗因具有诸多独特的优势，自问世以来已经对人类重大疾病的治疗产生了深远影响。然而，基因治疗的核心问题是尚未找到理想的基因载体。迄今研究开发的基因载体主要分为病毒载体和非病毒载体两大类，其中，病毒载体，如各种逆转录病毒、腺病毒、疱疹病毒、腺相关病毒等，虽然转染效率高，但存在着对外源基因的容纳量少(约4.5-30kbp)、稳定性差、免疫原性高、毒性大、靶向特异性差等诸多缺点；而非病毒载体由于容易大规模制备、成本低、对外源基因无大小限制、具有低免疫原性和相对安全等优点已经越来越受到国内外学者的高度重视，并被建议替代病毒载体而成为基因载体研究的主要方向。遗憾的是，迄今为止研究发现的非病毒载体的转染效率都不理想或转染效率较高但由于体内不降解导致毒性太大。因此，寻找新型的高效、低毒的基因非病毒载体已成为基因治疗研究领域最为迫切并具挑战性的课题之一。

目前，新型阳离子聚合物基因输送系统已成为基因非病毒载体设计开发的主要方向，例如，对多聚赖氨酸(PLL)、聚乙烯亚胺(PEI)、聚酰胺-胺型树枝状高分子、聚二甲氨基甲基丙烯酸乙酯、壳聚糖和聚阳离子环糊精等进行结构修饰的各种衍生物，特别是因具有“质子海绵”作用而具有高转染效率的PEI的研究报道最多，但因其不能在体内降解，对细胞产生较大毒性而导致其体内应用受到限制。因此，如何在保留PEI高转染效率特性的同时，又能够降低其毒性已成为研究热点之一。迄今为止，有效的策略之一就是在聚合物中引入可水解或酶解的基团，合成生物可降解的高分子聚合物从而降低毒性。例如，被广泛用作生物材料的合成多肽，就因其所含的酰胺键而在体内降解，还有合成的聚酯也因酯键可被水解而广泛用作药物控释的载体。

在生物医药领域中，新的合成方法是制备新材料的有效途径之一，聚合物化学结构的细微变化对其生物特性产生极大影响。在聚合物的合成工艺中，聚合反应又起着极其重要的作用。最近几年，产生了一种新的聚合物合成方法，即Huisgen环加成反应或“Click”反应。Click反应就是将末端带有炔基和叠氮基团的单体通过高选择性环合耦联后形成带有三唑环结构的聚合物，其最早是由Sharpless于2001年提出的。此后，Click反应就被广泛用于合成各种材料。迄今为止，用Click化学合成的聚合物用于基因输送仅有一篇报道(S.Srinivasachari，Y.Liu，G.Zhang，et al，Trehalose click polymers inhibitnanoparticle aggregation and promote pDNA delivery in serum.J.Am.Chem.Soc.128(2006)8176-8184.)，就是将海藻二糖与乙基亚胺分子通过Click反应形成聚合物，结果发现此聚合物比不用Click反应直接形成的聚合物转染效率有很大的提高，作者认为这可能和聚合物分子中的三唑基团能有效结合DNA并阻止聚合物/DNA纳米复合物的聚集有关。

发明内容

基于上述研究背景，本发明人以多缩乙二醇(例如，一缩二乙二醇(也称作二乙二醇)或二缩三乙二醇(也称作三乙二醇))和多乙烯多胺(例如，二乙烯三胺或三乙烯四胺)为原料，通过Click反应合成一种具有全新结构的阳离子聚合物。此聚合物含有的仲胺基团带有正电荷，能有效压缩核酸，同时能在酸性条件下接受H⁺，具有类似PEI的“质子海绵”效应；而且该聚合物中含有醚氧基结构，这就使该聚合物具有一定的亲水性和柔软性，具有类似PEG的性质，能在一定程度上分散聚合物的正电荷，阻止阳离子聚合物/核酸纳米复合物的聚集，减少聚合物对细胞的刺激性；并且该聚合物中含有的酰胺键可生物降解，因此，与不能降解的PEI相比，该聚合物的毒性大大降低。此外，该聚合物分子中含有的三唑基团，能有效结合核酸，阻止纳米复合物聚集。

因此，本发明的目的在于提供一种高效低毒的用作非病毒型基因载体的新型阳离子聚合物及其制备方法和用途。本发明的另一目的在于提供使用该阳离子聚合物制备的阳离子聚合物/核酸纳米复合物及其制备方法和用途。

本发明提供了一种用作非病毒型基因载体的阳离子聚合物，所述阳离子聚合物具有式Ⅰ所示的结构：

式Ⅰ