[发明专利]溴取代的芳香化合物修饰的高分子材料及制备方法与应用

说明书

本发明提供一种如式(1)所示的溴取代的芳香化合物修饰的阳离子高分子材料，其包括阳离子高分子骨架以及溴取代的芳香化合物功能基团，所述溴取代的芳香化合物功能基团共价连接在阳离子高分子表面；所述的阳离子高分子骨架包括聚酰胺‑胺树形高分子、聚丙烯亚胺树形高分子、线性聚乙烯亚胺阳离子高分子、支化聚乙烯亚胺阳离子高分子及其衍生物；所述高分子材料作为药物、核酸和蛋白质的载体。本发明提供的溴取代的芳香化合物修饰的高分子材料合成成本低，细胞毒性小，转染效率高，是一种具有良好应用前景的载体材料。

技术领域

本发明涉及高分子化学，有机合成以及生物材料技术领域，具体涉及一种溴取代的芳香化合物修饰的阳离子高分子材料及其制备方法和应用。

背景技术

基因转染是分子生物学和基因治疗中一种非常重要的技术手段，它是指将外源基因导入细胞，从而获得新的遗传性状的过程。基因转染需要转染载体将带有目的基因的核酸片段运送到细胞内并保护它不被细胞内外存在的核酸酶所降解。目前使用的基因转染载体主要包括病毒类载体和非病毒类载体。在过去的200多年中，病毒类基因转染载体因为具有较高的基因转染效率受到了科学界广泛的关注。但病毒类载体存在携带基因能力有限、生产造价高以及存在安全性隐患等问题，这在很大程度上限制了病毒类基因转染载体的应用。随着科学界对更加安全、稳定的基因转染载体的需要，很多非病毒类基因转染载体应运而生了。

阳离子聚合物是一类广泛使用的非病毒类基因转染载体。它易于生产，可生物降解，结构灵活，易于对其表面进行多功能化的修饰，并且可以将大分子量的质粒转到活细胞中。聚酰胺-胺树形高分子和聚乙烯亚胺是两种典型的阳离子聚合物基因转染载体。由于表面大量的氨基基团的存在，他们可以将DNA浓缩成很小的纳米颗粒，不仅有利于将DNA导入细胞，而且能够保护DNA不被外部的核酸酶降解。其内部的三级胺结构可以起到“质子海绵”的作用，促进DNA复合物在细胞内涵体的逃逸，但是聚酰胺-胺树形高分子以及聚乙烯亚胺阳离子聚合物在基因转染过程中对常见常用细胞系(如HEK293、HeLa、COS-7细胞等)表现出的低的或者中等的基因转染效率，以及较高的细胞毒性限制了他们的临床应用。近年来，许多研究工作者在这两类阳离子聚合物表面连接了各种修饰基团，如氨基酸、脂质体、多肽、环糊精、寡氨、聚乙二醇、糖基等来增强其生物相容性和转染效果。目前，以聚酰胺-胺树形高分子和聚乙烯亚胺为基础的基因转染载体如SuperFect、Priofect、PolyFect，JetPEI等已经成功商业化。但是，现有技术中基于阳离子聚合物合成的基因转染载体有比较复杂的合成路线、高昂的材料成本，以及高的细胞毒性。这些缺陷在很大程度上制约了其在生物医学领域广泛应用。因此亟需通过新的修饰及改良方法合成具有较高的基因转染效率和良好生物相容性的转染载体。

发明内容

本发明克服现有阳离子高分子转染材料及其合成方法的不足，提出了一种基于溴取代的芳香环化合物修饰的阳离子高分子转染载体，可以高效、安全、低毒地转染核酸或蛋白质。本方法利用溴取代的芳香环化合物和阳离子高分子材料作为原料，反应高效、安全、合成成 本较低，得到的转染载体具备细胞毒性小、转染效率高等优点。

本发明提供了一种溴取代的芳香环化合物修饰的高分子材料，其结构如式(1)所示，包括阳离子高分子骨架以及溴取代的芳香环化合物功能基团，所述含溴芳香环化合物功能基团共价连接在阳离子高分子表面；所述阳离子高分子表面为伯胺基团；

R-(Y-S)_x 式(1)，

式(1)中：

R为所述高分子骨架，所述高分子骨架为阳离子高分子骨架；

Y为连接基团；

S为溴取代的芳香化合物功能基团；

x为1-1024的整数。