[发明专利]一种聚乙二醇修饰的聚乙烯亚胺衍生物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚乙二醇修饰的聚乙烯亚胺衍生物及其制备方法和应用。

背景技术

基因治疗，是将外源性基因物质（DNA或RNA）导入细胞，促成或者抑制特定蛋白的表达，或者取代、修复有问题的基因，从而达到疾病治疗的目的。基因治疗在其发展过程中遇到了一系列技术瓶颈，其中最重要的瓶颈之一是基因物质安全有效的体内输送。

目前常用的基因输送载体可以分为重组病毒载体及人工合成载体(即非病毒载体）。病毒载体虽然显示了高的转染效率，但由于病毒的变异会引起潜在的致病危险，并且病毒表面成分会引起人体免疫反应，同时病毒的制备和纯化困难且携载基因容量小。因此非病毒基因载体被认为是更理想的基因物质输送载体。

传统的生物可降解高分子材料（如PGA、PLA、PLGA）不具有基因内吞逃逸功能，所以转染率不高，改性天然高分子如壳聚糖，其结构在设计改造上具有局限性，而以聚乙烯亚胺（PEI）为代表的能够帮助基因物质内吞逃逸的聚阳离子则因高分子量而引起细胞毒性过大。

PEI是目前研究最为广泛的聚阳离子非病毒载体，分支状分子量为25kDa的PEI（PEI25kDa）转染效率最高，但是PEI25kDa同时因其烷基骨架无法降解而导致细胞累计毒性较大。多数的国内外研究集中在小分子量PEI交联衍生物。

我们前期曾以小分子量PEI800Da为骨架，1,4-丁二醇二氯甲酸酯为连接剂合成氨酯键交联的聚乙烯亚胺类聚阳离子载体PEI-Bu（CN102443169A），研究结果显示与商业化的转染试剂PEI25kDa相比，PEI-Bu具有更高的转染活性和更低的细胞毒性，是一种高效、相对低毒的基因载体。但是PEI类聚阳离子有一个共同的特点，就是毒性太大，PEI-Bu也不例外，例如当PEI-Bu浓度达到40μg/mL时，HeLa细胞的存活率仅为55%，高细胞毒性会限制它的应用。另外，PEI/DNA在生理条件下容易聚集，并且转染活性易受血清蛋白的影响，从而不利于体内基因输送。因此，PEI类聚阳离子需要进行化学修饰以进一步降低毒性，同时保持或提高转染活性和提高生物相容性。在众多的化学修饰剂中，聚乙二醇（poly(ethyleneglycol)，PEG）因其较高的安全性和水溶性而被广泛应用。研究显示，对PEI进行PEG化后能提高PEI的生物相容性、降低毒性，降低PEI/DNA复合物的聚集，减少巨噬细胞对复合物的吞噬，降低与血清蛋白的非特异性反应，以及延长体内循环时间等，但是转染活性却明显下降。

发明内容

本发明的目的在于克服现有PEI-Bu和PEG化PEI的不足，提供一种PEG修饰的PEI衍生物，用PEG修饰PEI-Bu不但能明显降低细胞毒性和提高生物相容性，还能明显提高转染活性，从而更加有利于输送基因物质。

本发明的第一个目的是提供一种聚乙二醇修饰的聚乙烯亚胺衍生物（PEG-Bu），其特征在于，所述聚乙二醇修饰的聚乙烯亚胺衍生物的结构式为：

其中，m≥1，n≥1。

优选地，m为1-1000中的整数，更优选为5-900中的整数，更优选为10-800中的整数，更优选为20-700中的整数，更优选为30-600中的整数。

优选地，n为1-1000中的整数，优选为5-900中的整数，更优选为10-800中的整数，更优选为20-700中的整数，更优选为30-600中的整数。

优选地，m+n为200-1000中的整数，优选为220-900中的整数，更优选为240-800中的整数，更优选为260-700中的整数，更优选为300-600中的整数。

优选地，聚乙二醇的分子量大于1000，优选为1500-3000Da，更优选为1600-2800Da，更优选为1700-2600Da，更优选为1800-2400Da。

本发明的第二个目的是提供上述聚乙二醇修饰的聚乙烯亚胺衍生物的制备方法，包括下述步骤：

将1,4-丁二醇二氯甲酸酯为连接剂的聚乙烯亚胺衍生物（PEI-Bu）溶解在碱性溶液中，加入甲氧基聚乙二醇-琥珀酰亚胺碳酸酯，搅拌、摇动或震荡反应体系，使之反应，得到所述聚乙二醇修饰的聚乙烯亚胺衍生物；

其中，PEI-Bu与甲氧基聚乙二醇-琥珀酰亚胺碳酸酯的摩尔比为3:1；

所述PEI-Bu的结构式如下：

其中，m≥1，n≥1。