[發明專利]一種蛋白-聚合物復合納米材料基因載體的制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110298751.6
• 申請日: 2021-03-20
• 公開（公告）號: CN112813104B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 陳薇;胡暄;張曉鵬;楊益隆
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍軍事科學院軍事醫學研究院
• 主分類號: C12N15/87
• 分類號: C12N15/87;C08F289/00;C08F220/56;C08F220/34;C08F222/38;A61K47/69;A61K31/7088;A61K48/00;A61K47/64
• 代理公司: 北京市眾天律師事務所 11478
• 代理人: 李新軍

本發明公開了一種蛋白?聚合物復合納米材料基因載體、其制備方法和應用。所述載體是通過在蛋白表面原位聚合高分子外殼，合成一種核?殼結構的納米材料而獲得。所述載體可以有效地復合并壓縮核酸，在保護核酸免受核酸酶降解的同時，能夠通過高分子殼層中陽離子基團的降解將核酸高效釋放至胞質中，達到極高的基因轉染效率，且具有高生物相容性、低細胞毒性、及可設計的功能性，其制備過程和純化程序簡單，在基因治療相關領域具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明屬于納米材料領域，具體涉及一種蛋白與聚合物相結合的基因遞呈載體的構建和應用。

背景技術

核酸被認為是一種優越的基因治療制劑，但其自身無法直接進入細胞且容易受到核酸酶降解。常用于核酸遞呈的載體分為兩類，病毒性載體和非病毒性載體。非病毒性基因載體由于其良好的安全性、低免疫原性和高基因負載力等特性而受到廣泛的研究，如陽離子脂質體和高分子。盡管在設計高分子載體方面取得了顯著的進展，但這一領域的研究一直受到合成工藝復雜、轉染效率低、生物相容性和生物降解性差等困擾。

基于現有載體存在的技術問題，本發明的目的是將可聚合的單體和交聯劑分子體系“嫁接”到蛋白表面并引發聚合反應獲得一種蛋白-聚合物復合納米材料，進而提供一種以所述蛋白-聚合物復合納米材料為工具的基因遞呈載體，通過極強的吸附核酸能力和基因包封效果，將目的核酸高效地遞送至胞內，并通過復合納米材料表面陽離子基團的降解來實現核酸在胞內的釋放和表達，從而增強基因轉染效率。

發明內容

基于上述目的，本發明首先提供了一種蛋白-聚合物復合納米材料基因載體，所述載體由作為內核的蛋白質和作為外殼層的高分子聚合物形成，所述高分子聚合物是在所述蛋白質中賴氨酸的伯胺基被修飾引入雙鍵后，由電中性單體、陽離子單體和交聯劑在自由基引發劑存在下和蛋白質表面雙鍵發生交聯聚合而成。

在一個優選的技術方案中，所述陽離子單體為2-(二甲氨基)甲基丙烯酸乙酯，所述交聯劑為N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺，所述電中性單體為丙烯酰胺，所述自由基引發劑為過硫酸銨和四甲基乙二胺，所述蛋白質中賴氨酸的伯胺基的修飾為丙烯酰化修飾。

更為優選地，使用N-羥基琥珀酰亞胺丙烯酸酯進行所述的蛋白質中賴氨酸的伯胺基的修飾。

在一個優選的實施方案中，所述蛋白質為具有兩個以上賴氨酸殘基的任意多肽。

在本發明一個具體的實施方案中，所述蛋白質為牛血清白蛋白。如本領域技術人員所周知的，只要修飾不干擾納米復合材料的合成，化學修飾(如熒光分子標記)的多肽也被包括在本發明的實施方案之中。

更為優選地，所述牛血清白蛋白：丙烯酰胺：2-(二甲氨基)甲基丙烯酸乙酯：N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺：過硫酸銨：四甲基乙二胺的摩爾比為1：3000：3000：400：250：1000。

其次，本發明還提供了上述蛋白-聚合物復合納米材料基因載體的制備方法，所述方法包括以下步驟：

(1)對作為載體內核的蛋白質進行修飾，使所述蛋白質中賴氨酸的伯胺基被修飾引入雙鍵；

(2)由電中性單體、陽離子單體和交聯劑在自由基引發劑存在下和蛋白質表面雙鍵發生交聯聚合，原位生長出包裹著蛋白質內核的高分子聚合物外殼。

在一個優選的實施方案中，步驟(1)所述蛋白質為具有兩個以上賴氨酸殘基的任意多肽，所述修飾為使用N-羥基琥珀酰亞胺丙烯酸酯進行的丙烯酰化修飾。

在另一個優選的實施方案中，步驟(2)所述電中性單體為丙烯酰胺，所述陽離子單體為2-(二甲氨基)甲基丙烯酸乙酯，所述交聯劑為N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺，所述自由基引發劑為過硫酸銨和四甲基乙二胺。

第三，本發明還提供了一種裝載有藥物分子的上述蛋白-聚合物復合納米材料遞呈載體。

在一個優選的實施方案中，藥物分子為核酸分子。