[发明专利]一种基于鸟嘌呤-胞嘧啶（G-C）碱基对的超分子水凝胶的制备方法

说明书

本发明提供了一种基于鸟嘌呤‑胞嘧啶(G‑C)碱基对的超分子水凝胶的制备方法。所述的超分子水凝胶由端基鸟嘌呤修饰的PEG(G‑PEG‑G)、端基胞嘧啶修饰的PEG(C‑PEG‑C)和α‑环糊精(α‑CD)组成。所述的基于G‑C碱基对的超分子水凝胶的制备方法包括：(1)先将聚乙二醇(PEG)和对甲基磺酰氯在有机溶剂中反应，得到甲基苯磺酸酯端基修饰的聚乙二醇(TsCl‑PEG‑TsCl)；(2)再将TsCl‑PEG‑TsCl分别与G和C在有机溶剂中反应，分别得到G‑PEG‑G和C‑PEG‑C；(3)最后，将G‑PEG‑G和C‑PEG‑C与α‑CD按摩尔比1：1：2的比例加入到水中，制备基于G‑C碱基对/PEG/α‑CD的超分子水凝胶。本发明提供的制备方法步骤简单、方便。本发明制备的水凝胶具有良好的生物相容性和生物降解性，可以作为药物传输和控制释放的载体材料。

技术领域

本发明属于超分子技术领域，尤其涉及一种基于鸟嘌呤-胞嘧啶(G-C)碱基对的超分子水凝胶的制备方法。

背景技术

基于环糊精(CD)和聚合物之间形成多聚轮烷的超分子物理水凝胶，是由α-CD和高分子量的聚(乙二醇)(PEG)形成的。研究表明，该水凝胶具有触变性，PEG和α–CD具有良好的生物相容性，在生物医用方面有潜在的应用。詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克在DNA的双螺旋结构中提出互补的腺嘌呤-胸腺嘧啶(A-T)和胞嘧啶-鸟嘌呤(C-G)碱基配对模型后，化学家们开始研究碱基之间的氢键并利用这种高度特异性相互作用来设计药物，分子传感器和功能性结构。

氢键是一种弱键，键能在2-10k cal/mol范围，因为键能小，它在形成和分离时所需的活化能也很小，特别适合在常温下的反应.氢键能使蛋白质分子限制在它的天然构型上。今天，正当生命科学对我们生存的社会发生越来越大的影响时，了解氢键在蛋白质、核酸等大分子中的作用有更重要的意义。Watson和Crick提出的碱基对之间的氢键模型中表明，A-T间形成两重氢键，C-G间形成三重氢键，尽管在自然界中存在很多氢键模型，碱基间除了形成稳定的Watson-Crick型氢键，也可以形成其它若干氢键类型，主要包括Hoogsteen和wobble型，一些双点同源二聚体，几种高阶碱基三联体，以及鸟嘌呤四聚体等。Hoogsteen型在DNA和RNA结构中很常见，另外发现在蛋白-DNA和药物-DNA相互作用中也存在。总之，这些各种各样的碱基配对相互作用促使了DNA双螺旋，三螺旋，四链体，发夹和节点的形成。在DNA和RNA结构中起着重要作用。

A-T之间所形成的两重氢键的在氯仿(CDCl₃)中的氢键结合常数约为10²M^-1，与之相比，C-G之间可以形成三重氢键，在氯仿(CDCl₃)中的氢键结合常数为10³-10⁵M^-1[1]，C-G间的氢键结合常数要远大于A-T。因此，与基于A-T间氢键的水凝胶^[2]相比，由C-G之间氢键作用所形成的水凝胶具有更强的力学性能，药物缓释效果也更好。

发明内容

有鉴于此，本发明利用碱基对的高度方向性以及较强的结合作用，同时为了提高CD-多聚轮烷水凝胶的流变学性质，提供了一种简单的方法制备基于碱基对的温度敏感的超分子水凝胶。分别合成了端基鸟嘌呤修饰的PEG(G-PEG-G)和端基胞嘧啶修饰的PEG(C-PEG-C)，在水溶液中将G-PEG-G/C-PEG-C和α-CD混合很容易获得超分子水凝胶。通过环糊精(α-CD)做主体，G-PEG-G/C-PEG-C做客体，利用主客体作用所形成的超分子水凝胶，在加热条件下(高于45℃)，会发生从凝胶到溶胶的转化，这种转化是可逆的，当温度降回室温后，凝胶又会重新的形成，因此形成凝胶具有温度敏感性。同时，氢键对化合物的结构有影响，C和G之间的氢键作用可以作为额外的物理交联点，提高了水凝胶弹性模量(G’)。

本发明提供了一种基于鸟嘌呤-胞嘧啶(G-C)碱基对的超分子水凝胶的制备方法，其特征包括如下步骤：