[发明专利]ROS响应的基因递送载体及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了ROS响应的基因递送载体及其制备方法和应用，本发明的基因递送载体由ROS响应的新型缩硫酮linker（TK）与基于POSS三代赖氨酸星型阳离子聚合物（POSS‑G3）交联而成。本发明提供的阳离子聚合物基因递送载体成本较低，具有较低的细胞毒性和较高的细胞转染效率，是一种极有前景的阳离子聚合物基因递送载体。

技术领域

本发明属于生物医学材料领域，具体涉及一种ROS响应的基因递送载体及其制备方法和应用。

技术背景

基因治疗不仅可以用于治疗遗传性疾病，而且在病毒感染、糖尿病、艾滋病及癌症等的预防和治疗方面也是一种良好的方法策略。然而，由于高分子量和带负电的特性，游离的核酸分子不能有效地被细胞摄取、并且易被胞内胞外的核酸酶降解，生物利用度极低，因此需要合适的载体将其安全有效地递送到靶部位并发挥作用。与病毒载体相比，非病毒载体没有细胞毒性、免疫原性和装载外源基因尺寸限制的缺点，同时还具有制备简便，成本较低的优点。但是，非病毒载体的转染效率较低，限制了其在临床上的应用，因此，开发安全、有效、可控的非病毒载体成为目前基因治疗的一个热门研究领域。

阳离子聚合物聚乙烯亚胺(Polyethyleneimine,PEI)在非病毒基因载体领域发挥了重要作用，特别是相对分子质量为25kDa的支化型PEI(Branched PEI,BPEI)，由于具有较高的转染效率，在阳离子聚合物基因载体领域被称为“黄金标准”。肽类树状大分子具有一般树枝状大分子的普遍特性，同时又具有多肽的生物特性，凭借其独特的分子结构、无免疫原性、可生物降解、易于修饰等特性在基因载体方面显示出重要应用前景。其中，将肽类树状大分子与多臂分子结合制备星型阳离子聚合物成为国内外研究者关注的热点。例如多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)、环糊精和葡聚糖等，经常用做核心以制备出星型阳离子聚合物，它们表现出优异的基因递送能力。

研究发现，肿瘤具有不同于正常组织的微环境，如微酸性环境、高水平表达的某些酶类及活性氧自由基ROS等。随着科学技术的发展，基于肿瘤微环境与正常组织的特殊差异设计的刺激响应性载体受到了越来越多的关注。肿瘤及炎症等病灶部位细胞的ROS水平比正常细胞要高，因此设计合成ROS刺激响应的基因递送载体可以实现基因的有效释放，从而提高其在肿瘤细胞内的转染效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于POSS三代赖氨酸的具有ROS响应性的星型阳离子聚合物作为新型的基因递送载体。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种ROS响应的基因递送载体，所述基因递送载体由缩硫酮linker与基于POSS三代赖氨酸星型阳离子聚合物POSS-G3交联而成，其结构式为：

上述结构式中，n≥1。

进一步地，所述缩硫酮linker的结构式是：

所述缩硫酮linker具有ROS敏感的特性，可被ROS切断。

本发明的另一目的在于提供上述的基因递送载体的制备方法，包括：

将缩硫酮linker和N-羟基琥珀酰亚胺混合，在氮气保护和搅拌下将1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺缩合剂溶液逐滴加至混合溶液中，反应生成活性中间体；

其中，N-羟基琥珀酰亚胺与缩硫酮linker的摩尔比为2.0～4.0:1，缩合剂与缩硫酮linker的摩尔比为2.0～4.0:1；

所述活性中间体用溶剂溶解形成溶液，将活性中间体溶液和POSS-G3的二甲基亚砜溶液加入反应容器反应，之后用真空泵抽去溶解活性中间体的溶剂，再充入氮气搅拌反应，反应完毕经透析纯化、冷冻干燥得到胶状的基因递送载体。