[發明專利]含樹枝狀聚賴氨酸基元的星型陽離子聚合物及其制備方法

有效

• 申請號: 201210005079.8
• 申請日: 2012-01-10
• 公開（公告）號: CN102604114A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 馬棟;曹凱迪;張黎明;陳弟虎
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: C08G81/00
• 分類號: C08G81/00;C08B37/16;C08G83/00;C12N15/87;A61K47/40;A61K47/34
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 裘暉

技術領域

本發明屬于生物醫學工程材料領域，特別涉及一種含樹枝狀聚賴氨酸基元的星型陽離子聚合物及其制備方法，以及其作為生物醫用材料的潛在應用。

背景技術

基因治療是目前用于癌癥及先天性免疫系統疾病治療的一種有效方法。該技術實施的關鍵是選擇合適的基因載體及基因導入方法，進而使基因能夠在細胞中獲得安全、高效、可控且穩定的表達。病毒載體因其高風險性、機體免疫反應、不能大規模生產等缺陷在臨床應用方面受到限制，因此具有高轉染效率的脂質體及其它陽離子聚合物日益受到重視。

樹枝狀大分子是近年發展起來的一類具有三維規整結構、高度支化和納米尺度的單分散性高分子材料，憑借其獨特的分子結構、無免疫原性、可生物降解、易于修飾等特性在基因載體方面顯示出重要應用前景。1993年，Haensler等首次嘗試將聚酰胺-胺(PAMAM)用于基因轉染實驗(BioconjugateChemistry?1993，4：372-379)。目前，PAMAM及其衍生物已被廣泛用作基因載體研究，在特定條件下，其基因轉染效率及細胞毒性方面已優于聚乙烯亞胺(PEI)等常用的基因載體(Cancer?Letters?2010，298：34-49；MolecularPharmaceutics?2010，5：1734-1746)。這其中，將樹枝狀基元與多臂分子結合制備星型陽離子聚合物成為國內外研究者關注的熱點。星形陽離子聚合物由于其發散的分子結構、臂數、臂長及陽離子的分布等參數易于設計和調節，在基因傳遞方面顯示出獨特的優勢。Uekama等通過化學偶聯將β-CD連接到PAMAM的外圍，研究表明連接環糊精分子后的PAMAM抗血漿降解破壞的能力增強，其基因轉染能力明顯提高(Bioconjugate?Chemistry?2003，14：247-254)。Deng等通過點擊化學方法高效合成得到結構規整的星型β-CD-PAMAM，并將其用于基因與藥物的共傳遞研究(Journal?of?Materials?Chemistry?2011，21，5273-5281)。然而，PAMAM在較高代數或較高濃度下仍顯示出明顯的細胞毒性，且其降解產物也有較大的毒性，使其在體內實際應用中受到限制。

因此，如何得到生物相容性好、結構規整可控的新型基因載體材料，便成為當前生物醫學工程領域亟待解決的重要課題。迄今為止，通過點擊化學方法合成星型環糊精接枝樹枝狀聚賴氨酸及其應用尚未見報道。

發明內容

為了解決上述現有技術中存在的不足之處，本發明的首要目的在于提供一種含樹枝狀聚賴氨酸基元(PLLD)的星型陽離子聚合物；該聚合物結構規整、易于調控，分子量分布單一，生物相容性好，可生物降解，在基因傳遞方面顯示出重要應用前景。

本發明的另一目的在于提供上述含樹枝狀聚賴氨酸基元(PLLD)的星型陽離子聚合物的制備方法；該方法首先通過取代反應合成疊氮基團修飾的β-CD，通過連續交替的偶聯、脫保護反應合成3代含炔基PLLD；然后通過點擊化學方法將疊氮基團修飾的β-CD與含炔基PLLD偶聯，合成得到可用作基因載體的星型陽離子聚合物。

本發明的再一目的在于提供上述含樹枝狀聚賴氨酸基元(PLLD)的星型陽離子聚合物作為基因載體材料在制備基因藥物中的應用。

本發明的目的通過下述技術方案實現：一種含樹枝狀聚賴氨酸基元的星型陽離子聚合物，所述星型陽離子聚合物的分子式如下：

上述含樹枝狀聚賴氨酸基元的星型陽離子聚合物的制備方法，包括以下操作步驟：

(1)疊氮基團修飾的β-環糊精(β-CD-N₃)的合成：

a、稱取三苯基膦溶解于無水N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，然后在室溫條件下加入碘單質，升溫至55～70℃；再加入干燥的β-環糊精(β-CD)，N₂氣氛下反應24～48小時；反應結束后，減壓蒸餾除去無水N，N-二甲基甲酰胺，冰水浴條件下加入甲醇鈉溶液；所得產物在甲醇中沉淀4～7次，然后真空干燥，得到七(6-碘基-6-去氧)-β-環糊精[β-CD-(I)₇]；

b、將步驟a所得七(6-碘基-6-去氧)-β-環糊精與疊氮鈉溶解于無水N，N-二甲基甲酰胺中，N₂氣氛下升溫至50～70℃后反應24～48小時；反應結束后，減壓蒸餾除去無水N，N-二甲基甲酰胺，然后滴加到蒸餾水中進行沉淀，再用去離子水反復洗滌3～5次，室溫條件下真空干燥，得到疊氮基團修飾的β-環糊精(β-CD-N₃)；