[发明专利]不对称膜的聚合物囊泡

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求在2009年6月26日提交的美国专利序列号61/221,022的优先权，所述美国专利的内容通过引用结合在本申请中。

在本申请的全文中提及了各种出版物。将这些出版物的公开内容通过引用整个结合到本申请中，以更全面地描述本发明所属领域的技术状况。

发明领域

本发明描述了一种新的称为不对称双层膜的聚合物囊泡(polymersomes)的颗粒体系，所述颗粒体系的囊泡膜由两种类型的二嵌段共聚物形成，一种形成内层(inner leaflet)而另一种形成外层(outer leaflet)。

发明背景

聚合物囊泡(polymer vesicles)，也称为聚合物囊泡(polymersomes)，具有与脂质囊泡(或称为脂质体)类似的结构，不同之处在于封闭水性核的膜由两亲性嵌段共聚物而非磷脂形成。由于聚合物囊泡与脂质体相比的更好的机械稳定性以及成膜共聚物进行化学修饰的灵活性，因此，聚合物囊泡已经引起了高度重视。大量的两亲性嵌段共聚物，包括聚(环氧乙烷)-嵌段-聚(丁二烯)(PEO-b-PBD)，聚(环氧乙烷)-嵌段-聚(乙基乙烯)(PEO-b-PEE)，聚(环氧乙烷)-嵌段-聚(乳酸)(PEO-b-PLA)，聚(环氧乙烷)-嵌段-聚(己酸内酯)(PEO-b-PCL)，聚(环氧乙烷)-嵌段-聚苯乙烯(PEO-b-PS)，已被用于制备聚合物囊泡。另一方面，与其它聚合物颗粒不同，聚合物囊泡的独特之处在于具有水性的内部，诸如蛋白药物、核苷酸、疫苗的灵敏生物药物可以以保藏的自然状态包封于其中。这些性质使得聚合物囊泡成为一种有前景的生物药物递送体系。

与生物技术的进步和生物治疗市场的快速发展比较，生物递送体系的发展步伐远远落后。关于蛋白的持续释放递送与非侵袭性递送的数十年研究仍没有开发出这些类别中的一种产品。例如，尽管siRNA基因沉默的发现对引导革命性药物的产生有着极大潜力^[6-9]，但是其在疾病治疗中的应用由于缺乏一种安全有效的靶细胞和细胞内不同区域的递送体系而受到了限制^[10，11]。对于组装这样的体系的尝试遇到了一系列困难。尤其具有挑战性的是将生物分子结合到具有能够被靶细胞吞噬的尺寸的颗粒体系中。技术上的障碍包括有限的担载率，未达到靶部位前的载体体系的稳定性，在制备过程中生物分子的变性，吞噬后的降解，以及制备的复杂性^[1-5]。

许多微生物可以有效地将其核苷酸或肽负载物(cargos)运送到宿主细胞的事实表明，细胞间与细胞内的生物物质传递的化学机制在自然界是存在的。大多数微生物由通过稳定和功能化的壳分隔的亲水性内部组成，可以使其执行各种生物功能。聚合物囊泡的膜具有液晶结构，这种类似于许多微生物的结构可以进行灵活的修饰从而模拟这些功能。然而，到目前为止，所报道的聚合物囊泡缺乏一种包封具有足够容量和稳定性的生物大分子的机制，同时缺少促进被细胞吞噬以后的内体逃逸的机制。这些限制鼓励我们开发一种新的聚合物囊泡体系以进行改进。

据报道，细胞膜的内层和外层的磷脂组成是彼此不同的^[12-14]。在真核细胞的朝向血浆一侧的膜中，在外层以卵磷脂和鞘磷脂为主，而在朝向细胞质一侧，以氨基磷脂为主^[12]。细胞膜的不对称结构维持着不同的组成与细胞内外流体的环境。生物细胞膜的不对称膜启发我们开发聚合物囊泡结构。采用不对称膜，囊泡的化学环境与连续相中化学环境存在显著的差异，使得治疗分子可以通过热力学分配包封于囊泡之中。此外，如果分配倾向于囊泡内部，则被担载在囊泡中的生物分子由于降低了吉布斯自由能(ΔG＝-RTLnK_P，其中K_P为生物分子在两个水相之间的分配系数)而可以被热力学稳定。

为了形成不对称膜的聚合物囊泡，能够使得两种不同的两亲性二嵌段共聚物分别形成囊泡双层的每一层的方法是必要的。该方法也应当能够引导三嵌段共聚物形成具有所设计的取向的单层。因此，创建/使用一种导向体系是组装不对称膜的囊泡的关键因素。

发明概述