[發明專利]一種超分子水凝膠及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201210129648.X
• 申請日: 2012-04-27
• 公開（公告）號: CN102634043A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 武婕;隆湘蕾
• 申請（專利權）人: 廣州吉家莊生物科技有限公司
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: C08J3/075;C08G81/00;C08G69/48;C08G65/48;C08G73/02;C08L87/00;C08L5/16;A61K47/34;A61K47/40;C12N15/63
• 代理公司: 廣州市越秀區哲力專利商標事務所(普通合伙) 44288
• 代理人: 湯喜友

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技術領域

本發明涉及一種生物醫用材料領域，具體涉及一種可用做基因載體的超分子水凝膠及其制備方法和應用。

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背景技術

基因治療是指將外源正常基因導入靶細胞以糾正或補償因基因缺陷和異常引起的疾病以達到治療目的，是目前用于癌癥以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。水凝膠作為一類可用作藥物載體的生物醫用材料，具有負載率高、可保護大分子藥物免受生物體的降解或清除、以及對藥物分子的可持續釋放等特性，近年來已被研究用于基因的負載和控釋。例如，?Kasper等以聚乙二醇修飾的延胡索酸酯為原料、N,N'-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯劑，通過自由基聚合制備得到一類化學凝膠，該類凝膠通過溶脹作用負載基因，DNA的釋放速率可通過聚乙二醇重均分子量的改變來調節（Journal?of?Controlled?Release?2005?,?104:?521-539）。Shea等則通過光聚合反應，將DNA/PEI（聚乙烯基亞胺）復合物包埋于由雙鍵修飾的聚乙二醇與透明質酸形成的水凝膠基質中，并通過改變原料配比調節凝膠強度和DNA的釋放速率（Journal?of?Controlled?Release?2007,?120:?233-241）。Hu等首先將DNA與PEI復合得到納米復合物，然后再將該納米復合物負載于葡聚糖基水凝膠基質中。由于凝膠基質的控釋作用，該材料具有持續轉染的效果，且在血清中仍保持了良好的基因傳遞能力（Journal?of?Materials?Chemistry?2009,?19:?3189-3197）。然而，這些水凝膠基因載體的形成通常離不開高溫、化學交聯劑或光引發劑的使用，不利于保持被包埋基因的生物活性以及材料的生物相容性。

中國發明專利（專利號為：ZL200910213939.5）公開了一種新型超分子水凝膠基因載體，以Pluronic?F-68為引發劑合成得到線性聚乙二醇—聚賴氨酸嵌段聚合物，然后再與α-環糊精組裝得到水凝膠載體材料。但是該凝膠材料的基因轉染效率很低，其最高實施例不超過20%，實際應用價值不大；且材料的設計較繁瑣，合成步驟較多。

綜上所述，如何在溫和條件下方便地構建高效水凝膠基因載體材料，便成為當前生物醫學工程領域亟待解決的重要課題。

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發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺陷，提供一種超分子水凝膠的制備方法，其以α-環糊精為主體、通過主客體組裝作用制備可用做基因載體的超分子水凝膠，制備條件溫和、對溫度和濃度要求較低、產品的轉染效率高；另外，凝膠強度可通過聚合物濃度或者環糊精濃度來調節，操作方便，具有觸變性，可作為一類新型的可注射凝膠應用于大分子藥物的負載和釋放。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種超分子水凝膠的制備方法，其包括以下步驟：

1）聚乙二醇修飾的陽離子共聚物的合成；

2）將0.2～0.8?μg/mL的核酸溶液與質量百分比濃度為8～20%的聚乙二醇修飾的陽離子共聚物溶液混合均勻，室溫條件下靜置，得到共聚物/核酸復合物溶液；

3）向步驟2）所得的共聚物/核酸復合物溶液中加入等體積質量濃度為10～20%的α-環糊精溶液，攪拌混合均勻，室溫條件下靜置，得到超分子水凝膠基因載體材料。

優選地，步驟1）中核酸溶液的濃度為0.5μg/mL。

優選地，步驟1）中聚乙二醇修飾的陽離子共聚物的合成方法為：

a、聚乙二醇類聚合物的活化

將干燥的聚乙二醇類聚合物溶解于二氯甲烷與吡啶的混合溶液中，加入對甲基苯磺酰氯，室溫條件下避光反應，反應結束后，反應液用等體積的氯化氫溶液進行萃取，有機層用堿進行中和、過濾，旋轉蒸發除去二氯甲烷后得到聚乙二醇-對甲苯磺酸酯；

b、聚賴氨酸接枝聚乙二醇共聚物的合成

將聚乙二醇-對甲苯磺酸酯與聚賴氨酸溶解于去離子水中，于40～50?℃條件下進行反應，反應結束后將混合物冷卻至室溫，在純水中透析3天，得到的聚乙二醇修飾的陽離子共聚物為聚賴氨酸接枝聚乙二醇共聚物。

優選地，步驟1）中聚乙二醇修飾的陽離子共聚物的合成方法為：

a、聚乙二醇類聚合物的活化