[发明专利]一种共轭树枝状分子纳米核酸载体及其应用

说明书

本发明属于生物医药领域，具体涉及一种共轭树枝状分子纳米核酸载体及其应用，本发明以低分子量的PLGA经NHS/EDC催化的酰胺反应修饰G3PAMAM分子的胺基，合成共轭阳离子纳米核酸载体，实现在增加本发明核酸载体的转染率和载药量的同时降低PAMAM细胞毒性，同时保证了核酸载体降解产物无毒性，最大程度增加本发明核酸载体的安全使用范围。

技术领域

本发明属于生物医药领域，具体属于核酸药物领域，更具体涉及一种共轭树枝状分子纳米核酸载体及其应用。

背景技术

随着科学研究手段的发展，人们对疾病发生发展机制的认识已经达到了基因的层面，基因治疗作为一种新的疾病治疗手段，成为了近年的研究热点。而由于核酸在各种体内外环境中相对脆弱，能够携带核酸进入人体血液系统从而进入细胞的载体成为了这一领域研究中的基本工具。核酸药物的递送载体主要包括病毒载体和非病毒载体。病毒自带感染细胞的能力，可携带遗传物质进入细胞，其具有转染效率高、作用迅速、起效快的特点，但病毒载体制备困难，生产成本高，装载DNA大小受限，又存在细胞毒性、免疫原性和致癌性等安全性问题，限制了其在临床上的广泛应用。非病毒载体则因其更安全，且灵活性高，合成简便，而受到人们的关注，例如脂质体、纳米粒、胶束等，它们带有阳离子组分可以对核酸形成包裹和保护，所以常称之为阳离子纳米载体。其中，聚酰胺-胺树状大分子(PAMAM)是研究最为深入和成熟的阳离子纳米载体之一。

PAMAM以胺为核心，通过与丙烯酸甲酯的Michael加成和与乙二胺的酰胺化交替反应合成，因其结构为从核心呈树枝状延伸形成的球形分子而得名树状大分子。PAMAM树状大分子表面大量的胺基基团可以通过静电相互作用结合核酸并形成稳定纳米粒，从而有效保护核酸避免其被核酶降解。然后，核酸/PAMAM分子复合物纳米粒经内吞途径被细胞摄取，被内化的纳米粒主要聚集在酸性细胞器中，如内涵体和溶酶体。树形分子结构中存在大量叔胺基团，使其具备很强的pH缓冲能力，可通过“质子海绵”效应实现内涵体逃逸，从而促进核酸的释放以发挥外源性核酸在细胞内的生物效应。随着PAMAM分子合成时反应次数(即合成代数，G)的增加，PAMAM分子末端胺基数量也随之指数增加，高代PAMAM分子携带更多的表面正电荷，具有更高的转染效率，同时过多的正电荷会增加纳米复合物的细胞毒性，表面的正电荷胺基也会使其在血液系统中快速被肾脏清除，这些问题成为了PAMAM应用中的主要瓶颈。因此研究者们通过多种方法对其表面的氨基进行修饰和改性，使其在保持核酸递送活性的同时降低细胞毒性。

其中，聚乙二醇(PEG)共轭是降低PAMAM细胞毒性的最广泛应用的方法。PEG分子具有水溶性、非免疫原性和非抗原性。聚乙二醇主要优势于利用其亲水性基团增加非水溶性药物的水溶性，而在核酸药物的运载中并不需要这一条件，可见针对PAMAM核酸载体的表面修饰方法仍有探索的空间。

综上，综合考量核酸转染效率和细胞毒性这两方面，更安全可靠的PAMAM共轭载体是扩大PAMAM适用面乃至推动基因治疗科学进一步发展所需解决的关键问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明旨在提供一种具有较高载药量、同时具有低毒性的共轭树枝状分子纳米核酸载体，提供该核酸载体的制备方法、在核酸药物制备中的应用为本发明另一个目的。

基于上述目的，本发明采用的技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种共轭树枝状分子纳米核酸载体，该核酸载体由G3PAMAM分子上接枝PLGA制得。

聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物(poly lactic-co-glycolic acid，PLGA)由乳酸和乙醇酸聚合构成，在体内可最终降解为二氧化碳和水，具有无毒安全、生物相容性好及降解性能可控等优点。