[发明专利]一种超支化聚壳多糖及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种超支化聚壳多糖及其制备方法和应用。本发明采用双官能团试剂在超支化高分子骨架上接枝壳多糖，制备了以超支化高分子骨架为内核、壳多糖为端基的超支化聚壳多糖。通过改变高分子骨架的类型和大小，以及高分子骨架、双官能团偶联试剂和壳多糖的投料比，可以合成不同结构的超支化聚壳多糖。本发明提供的超支化聚壳多糖具有特殊的超支化结构，克服了原有线型壳聚糖的结构局限性，同时由于该超支化聚壳多糖具有pKa约6.5的壳多糖端基，因此具有pH敏感电荷反转的环境响应特征。该超支化壳聚糖表现出优良的生物相容性和高效的基因递送性能，在基因治疗和基因编辑领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种超支化聚壳多糖的药物和基因载体，具体地说，涉及一种pH响应超支化壳多糖缀合物及其在基因药物递送领域的应用，属于药物递送领域新型药物载体的制备方法与技术。

背景技术

基因治疗通过将外源基因导入到靶细胞内以修复导致疾病的缺陷基因或者抑制导致疾病的有害基因，从而使机体恢复正常功能，达到治疗疾病的目的【1.中国发明专利，授权号ZL201010601008.5，发明名称为：用作非病毒基因载体材料的谷胱甘肽修饰壳聚糖共聚物及其制备和应用】。基因治疗技术为常规医疗手段难以治愈的疾病提供了新的治疗方法。基因编辑是指通过精确识别目标DNA片段中的靶点核苷酸序列，利用核酶内切酶等手段进行切割，形成DNA双链断裂，利用细胞体内的天然修复机制，完成基因敲出、插入和置换。分子生物学的发展和基因编辑技术的成熟，推动了基因治疗的临床应用，使其不仅在治疗遗传性先天疾病和恶性肿瘤等领域发挥优势，并且越来越广泛的应用于各种普遍性疾病的治疗。对于基因治疗和基因编辑来讲，临床应用的关键仍然在于开发安全、高效的基因递送载体。

壳多糖作为自然界中为数不多的碱性多糖，因具有良好的生物相容性和生物降解性，以及强的基因压缩能力，作为基因递送载体被广泛研究，然而壳多糖在生理pH条件下的难溶性限制了壳聚糖基因载体的进一步开发。超支化多糖是一类具有高度支化结构的多糖大分子，其分子内部存在很多空腔，外围则有大量功能化糖端基，超支化多糖这种独特的支化分子结构赋予它相对于传统超支化聚合物和线性聚多糖许多独特的功能，可用于超分子封装，在药物控制释放领域具有广泛的应用前景。由于超支化聚合物高度支化的分子结构，有利于打破壳聚糖分子链间的氢键，增加其溶解性，因此超支化壳多糖有望成为安全高效的基因载体，然而，迄今为止，自然界中尚未发现天然超支化聚壳多糖。

将糖等功能分子缀合到超支化聚合物上，构建超支化功能性缀合物，已解决临床及基础医学中的很多问题。在超支化聚合物末端缀合壳多糖，制备超支化聚壳多糖，有望解决传统壳多糖基因载体溶解性不好及由于链缠绕作用导致的细胞内基因释放困难这一问题。另一方面，由于壳聚糖具有接近6.5的pKa值，合成的超支化聚壳多糖在病变部位偏低的pH环境中实现电荷反转，具有pH敏感电荷反转质子化的环境响应特征，增强其细胞摄入性能。如此，通过壳多糖的生物相容性和pH响应电荷反转性能，利用超支化聚合物骨架提供的超支化结构及壳多糖的生物相容性，兼顾血液循环稳定、细胞粘附和摄入及胞内基因释放能力，有望实现安全高效的基因递送，为基因治疗和基因编辑提供新型载体。从目前文献的调研结果看，尚未有任何报道超支化壳聚多糖及其在基因治疗和基因编辑领域的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有基因治疗和基因编辑载体的缺陷，提供一种超支化聚壳多糖及其制备方法和应用。

本发明的发明构思是：本发明采用双官能团试剂在超支化高分子骨架上缀合壳多糖外围，制备了以超支化高分子骨架为内核、壳多糖为端基的超支化聚壳多糖。通过改变高分子骨架的类型和大小，以及高分子骨架、双官能团偶联试剂和壳多糖的投料比，可以合成不同结构的超支化聚壳多糖。本发明提供的超支化聚壳多糖具有特殊的超支化结构，克服了原有线型壳聚糖的结构局限性，同时由于该超支化聚壳多糖具有pKa约6.5的壳多糖端基，因此具有pH敏感电荷反转的环境响应特征，可以作为药物基因递送载体促进细胞摄入，并显著提高循环稳定性、细胞粘附性和胞内基因释放性能。该超支化壳聚糖表现出优良的生物相容性和高效的基因递送性能，在基因治疗和基因编辑领域具有广阔的应用前景。