本发明专利技术属于生物医用材料领域，公开了一种超分子水凝胶药物与基因双重载体材料及其制备方法。所述制备方法为：通过对聚乙二醇‑聚己内酯嵌段共聚物端基的修饰，合成出含有阳离子链段的多嵌段聚合物，然后将此聚合物与疏水药物溶液混合，再进一步与核酸复合，得到药物基因聚合物复合物胶束；进一步将此胶束溶液与α‑环糊精溶液混合后搅拌，室温下静置，得到水凝胶。该水凝胶可用于制备可注射药物基因载体。本发明专利技术具有操作简单、凝胶强度和凝胶化时间可调、室温成型、不涉及化学交联反应以及有机溶剂的使用、获得的凝胶具备温度敏感性、良好的生物相容性和明显的转染效果等优势，有望在生物医学工程材料领域得到广泛的应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物医用材料领域，具体涉及一种超分子水凝胶药物与基因双重载体材料及其制备方法。
技术介绍
药物与基因的结合治疗是目前用于癌症以及先天性免疫系统疾病治疗的一种新型有效方法。该技术实施的关键是选择合适的能够共载药物和基因的载体以及提高该载体的基因转染效率，进而不仅使药物能够在细胞中发挥作用有效释放，同时基因能够在细胞中获得安全、高效且稳定的表达。水凝胶作为一类可用作药物载体的生物医用材料，具有负载率高、可保护大分子药物免受生物体的降解或清除、以及对药物分子的可持续释放等特性，近年来已被研究用于药物与基因的负载和控释。例如，Tabassi等合成了聚己内酯-聚乙二醇-聚己内酯三嵌段共聚物，与环糊精作用形成超分子水凝胶，应用于可控释放的纳洛酮和维生素B12两种药物的递送(Journal of Sol-gel Science and Technology 2014,69:166-171)。Mahesh等合成出聚酰胺胺-聚乙二醇-聚赖氨酸三嵌段聚合物能够成功负载基因进入癌细胞、沉默B淋巴细胞瘤-2基因并呈现出很好的稳定性(ACS Nano 2011,5:1877-1887)。Shi等合成的的聚乙二醇-聚己内酯-聚乙烯亚胺(mPEG5K-PCL2K-PEI2K)三嵌段聚合物形成的胶束共载阿霉素和DNA，并证明了药物基因共载产生了比单独使用药物或基因更好的抗癌效果(Biomaterials2014,35:4536–4547)。然而，这些合成高分子聚合物多数只能单一载基因或药物，治疗效果不显著，且载体的通常转染效率不高、毒性较大且药物载体材料也不能够缓释控释，药物利用率不高。因此，如何在温和条件下构建生物兼容性良好共载药物和基因并具有高转染效率的水凝胶药物基因载体材料，便成为当前生物医学工程领域亟待解决的重要课题。迄今为止，通过聚合物与环糊精的主客体相互作用原位负载药物和基因的超分子水凝胶及其应用尚未见报道。
技术实现思路
为了解决现有技术的缺点和不足之处，本专利技术的首要目的在于提供一种超分子水凝胶药物与基因双重载体材料的制备方法。本专利技术的另一目的在于提供一种通过上述方法制备得到的超分子水凝胶药物与基因双重载体材料。本专利技术目的通过以下技术方案实现：一种超分子水凝胶药物与基因双重载体材料的制备方法，包括如下制备步骤：(1)聚乙二醇-聚己内酯-树枝状聚赖氨酸(mPEG-PCL-G3-(G3)n)多嵌段聚合物的合成：a、将双Boc(N,N’-二叔丁氧羰基)保护的赖氨酸Lys(boc)2溶解于N,N-二甲基甲酰胺中，加入炔丙胺；将体系置于冰水浴中并同时通入氮气保护；然后向体系中加入1-羟基苯并三唑(HOBt)和苯并三氮唑-N,N,N’,N’-四甲基脲六氟磷酸酯(HBTU)，室温反应，反应产物经分离纯化，得到Boc保护的第一代G1(boc)2,；将G1(boc)2脱除Boc保护基团得到G1，然后加入Lys(boc)2和N,N-二甲基甲酰胺，并加入三乙胺；将体系置于冰水浴中并同时通入氮气保护；然后向体系中加入HOBt和HBTU，在室温条件下反应，反应产物经分离纯化，得到Boc保护的第二代G2(boc)2；将G2(boc)2脱除Boc保护基团得到G2，然后加入Lys(boc)2和N,N-二甲基甲酰胺，并加入三乙胺；将体系置于冰水浴中并同时通入氮气保护；然后向体系中加入HOBt和HBTU，室温条件下反应，反应产物经分离纯化，得到Boc保护的第三代G3(boc)2，脱除Boc保护基团后得到G3；b、将聚乙二醇与ε-己内酯在氮气保护下，于50～120℃温度下进行反应，辛酸亚锡做反应催化剂，反应产物经分离纯化，得聚乙二醇-聚己内酯嵌段聚合物(mPEG-PCL)；c、将聚乙二醇-聚己内酯嵌段聚合物溶解于N,N-二甲基甲酰胺，形成反应
介质，加入叠氮乙酸，二环己基碳二亚胺作为失水剂，4-二甲氨基吡啶作为催化剂，室温反应得mPEG-PCL-N3；将mPEG-PCL-N3与G3溶解于N,N-二甲基甲酰胺中，然后依次加入已溶解的五水硫酸铜(CuSO4·5H2O)和抗坏血酸钠，在氮气保护下进行点击化学方法，反应结束后，透析除去铜离子，冷冻干燥得到聚乙二醇-聚己内酯-聚赖氨酸多嵌段聚合物(mPEG-PCL-G3)；将mPEG-PCL-G3与叠氮乙酸溶解于N,N-二甲基甲酰胺中，加入HOBt和HBTU，再加入三乙胺，室温反应得到mPEG-PCL-G3-N3；将mPEG-PCL-G3-N3和G3溶解于N,N-二甲基甲酰胺，加入五水硫酸铜和抗坏血酸钠，室温反应得mPEG-PCL-G3-(G3)n；(2)将制得mPEG-PCL-G3-(G3)n配成水溶液，冰浴加入疏水抗癌药物的丙酮溶液，搅拌室温反应，透析冷冻干燥得mPEG-PCL-G3-(G3)n/抗癌药物复合物；(3)将mPEG-PCL-G3-(G3)n/抗癌药物复合物配成水溶液，经过滤灭菌后，按N/P值(2-80):1与核酸溶液混合，室温条件下静置，得到mPEG-PCL-G3-(G3)n/抗癌药物/核酸复合物溶液；(4)向步骤(3)所得的mPEG-PCL-G3-(G3)n/抗癌药物/核酸复合物溶液中加入α-环糊精溶液，搅拌混合均匀，室温条件下静置，得到所述超分子水凝胶药物与基因双重载体材料。所述的n表示树枝状聚赖氨酸G3的接枝数量，优选地，n为3～8的整数。优选地，步骤a所述合成G1过程中Boc保护的赖氨酸Lys(boc)2与炔丙胺的摩尔比为1:(1～1.5)，所述HOBt与HBTU的摩尔比为1:(1～2)；所述合成G2过程中G1与Lys(boc)2的摩尔比为1:(1.8～2.5)，所述Lys(boc)2与三乙胺的摩尔比为1:(2～3)；所述G3合成过程中G2与Lys(boc)2的摩尔比为1:(4～5)，所述Lys(boc)2与三乙胺的摩尔比为1:(2～3)；所述合成G1、G2和G3过程中的反应时间为24～36小时。优选地，步骤b所述聚乙二醇分子量为2000～5000，所述ε-己内酯的分子量为1000。优选地，步骤c所述聚乙二醇-聚己内酯嵌段聚合物溶解于N,N-二甲基甲酰胺形成质量体积比浓度为1～10g/mL；所述聚乙二醇-聚己内酯嵌段聚合物与叠氮
乙酸的摩尔比为1:(5～10)，所述二环己基碳二亚胺与4-二甲氨基吡啶的摩尔比为(1～2):1；所述mPEG-PCL-N3与G3的摩尔比为1:(1～1.5)；所述G3与五水硫酸铜的摩尔比为1:(1～2)，所述五水硫酸铜与抗坏血酸钠的摩尔比为1:(1～4)；所述mPEG-PCL-G3与叠氮乙酸的摩尔比为1:(20～25)，所述叠氮乙酸与三乙胺的摩尔比为1:1；所述mPEG-PCL-G3-N3与G3摩尔比为1:(9～10)。优选地，步骤(2)中所述mPEG-PCL-G3-(G3)n配成水溶液的质量体积溶度为1～10％g/mL；所述疏水抗癌药物的丙酮溶液的质量体积比浓度为1～10mg/mL。所述的疏水抗癌药物优选为多西紫杉醇(DTX)；所述核酸是指核糖核酸(RNA)或脱氧核糖核酸(DNA)。优选地，步骤(3)中所述静置的时间为15～30分钟；步骤(4)中所述静置的时间为6～12小时。优选地，步骤(4)中所述的α本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种超分子水凝胶药物与基因双重载体材料的制备方法，其特征在于包括如下制备步骤：(1)聚乙二醇‑聚己内酯‑树枝状聚赖氨酸多嵌段聚合物的合成：a、将双Boc保护的赖氨酸Lys(boc)2溶解于N,N‑二甲基甲酰胺中，加入炔丙胺；将体系置于冰水浴中并同时通入氮气保护；然后向体系中加入HOBt和HBTU，室温反应，反应产物经分离纯化，得到Boc保护的第一代G1(boc)2,；将G1(boc)2脱除Boc保护基团得到G1，然后加入Lys(boc)2和N,N‑二甲基甲酰胺，并加入三乙胺；将体系置于冰水浴中并同时通入氮气保护；然后向体系中加入HOBt和HBTU，在室温条件下反应，反应产物经分离纯化，得到Boc保护的第二代G2(boc)2；将G2(boc)2脱除Boc保护基团得到G2，然后加入Lys(boc)2和N,N‑二甲基甲酰胺，并加入三乙胺；将体系置于冰水浴中并同时通入氮气保护；然后向体系中加入HOBt和HBTU，室温条件下反应，反应产物经分离纯化，得到Boc保护的第三代G3(boc)2，脱除Boc保护基团后得到G3；b、将聚乙二醇与ε‑己内酯在氮气保护下，于50～120℃温度下进行反应，辛酸亚锡做反应催化剂，反应产物经分离纯化，得聚乙二醇‑聚己内酯嵌段聚合物；c、将聚乙二醇‑聚己内酯嵌段聚合物溶解于N,N‑二甲基甲酰胺，形成反应介质，加入叠氮乙酸，二环己基碳二亚胺作为失水剂，4‑二甲氨基吡啶作为催化剂，室温反应得mPEG‑PCL‑N3；将mPEG‑PCL‑N3与G3溶解于N,N‑二甲基甲酰胺中，然后依次加入已溶解的五水硫酸铜和抗坏血酸钠，在氮气保护下进行点击化学方法，反应结束后，透析除去铜离子，冷冻干燥得到聚乙二醇‑聚己内酯‑聚赖氨酸多嵌段聚合物mPEG‑PCL‑G3；将mPEG‑PCL‑G3与叠氮乙酸溶解于N,N‑二甲基甲酰胺中，加入HOBt和HBTU，再加入三乙胺，室温反应得到mPEG‑PCL‑G3‑N3；将mPEG‑PCL‑G3‑N3和G3溶解于N,N‑二甲基甲酰胺，加入五水硫酸铜和抗坏血酸钠，室温反应得mPEG‑PCL‑G3‑(G3)n；(2)将制得mPEG‑PCL‑G3‑(G3)n配成水溶液，冰浴加入疏水抗癌药物的丙酮溶液，搅拌室温反应，透析冷冻干燥得mPEG‑PCL‑G3‑(G3)n/抗癌药物复合物；(3)将mPEG‑PCL‑G3‑(G3)n/抗癌药物复合物配成水溶液，经过滤灭菌后，按N/P值(2‑80):1与核酸溶液混合，室温条件下静置，得到mPEG‑PCL‑G3‑(G3)n/抗癌药物/核酸复合物溶液；(4)向步骤(3)所得的mPEG‑PCL‑G3‑(G3)n/抗癌药物/核酸复合物溶液中加入α‑环糊精溶液，搅拌混合均匀，室温条件下静置，得到所述超分子水凝胶药物与基因双重载体材料。...
【技术特征摘要】
1.一种超分子水凝胶药物与基因双重载体材料的制备方法，其特征在于包括如下制备步骤：(1)聚乙二醇-聚己内酯-树枝状聚赖氨酸多嵌段聚合物的合成：a、将双Boc保护的赖氨酸Lys(boc)2溶解于N,N-二甲基甲酰胺中，加入炔丙胺；将体系置于冰水浴中并同时通入氮气保护；然后向体系中加入HOBt和HBTU，室温反应，反应产物经分离纯化，得到Boc保护的第一代G1(boc)2,；将G1(boc)2脱除Boc保护基团得到G1，然后加入Lys(boc)2和N,N-二甲基甲酰胺，并加入三乙胺；将体系置于冰水浴中并同时通入氮气保护；然后向体系中加入HOBt和HBTU，在室温条件下反应，反应产物经分离纯化，得到Boc保护的第二代G2(boc)2；将G2(boc)2脱除Boc保护基团得到G2，然后加入Lys(boc)2和N,N-二甲基甲酰胺，并加入三乙胺；将体系置于冰水浴中并同时通入氮气保护；然后向体系中加入HOBt和HBTU，室温条件下反应，反应产物经分离纯化，得到Boc保护的第三代G3(boc)2，脱除Boc保护基团后得到G3；b、将聚乙二醇与ε-己内酯在氮气保护下，于50～120℃温度下进行反应，辛酸亚锡做反应催化剂，反应产物经分离纯化，得聚乙二醇-聚己内酯嵌段聚合物；c、将聚乙二醇-聚己内酯嵌段聚合物溶解于N,N-二甲基甲酰胺，形成反应介质，加入叠氮乙酸，二环己基碳二亚胺作为失水剂，4-二甲氨基吡啶作为催化剂，室温反应得mPEG-PCL-N3；将mPEG-PCL-N3与G3溶解于N,N-二甲基甲酰胺中，然后依次加入已溶解的五水硫酸铜和抗坏血酸钠，在氮气保护下进行点击化学方法，反应结束后，透析除去铜离子，冷冻干燥得到聚乙二醇-聚己内酯-聚赖氨酸多嵌段聚合物mPEG-PCL-G3；将mPEG-PCL-G3与叠氮乙酸溶解于N,N-二甲基甲酰胺中，加入HOBt和HBTU，再加入三乙胺，室温反应得到mPEG-PCL-G3-N3；将mPEG-PCL-G3-N3和G3溶解于N,N-二甲基甲酰胺，加入五水硫酸铜和抗坏血酸钠，室温反应得mPEG-PCL-G3-(G3)n；(2)将制得mPEG-PCL-G3-(G3)n配成水溶液，冰浴加入疏水抗癌药物的
\t丙酮溶液，搅拌室温反应，透析冷冻干燥得mPEG-PCL-G3-(G3)n/抗癌药物复合物；(3)将mPEG-PCL-G3-(G3)n/抗癌药物复合物配成水溶液，经过滤灭菌后，按N/P值(2-80):1与核酸溶液混合，室温条件下静置，得到mPEG-PCL-G3-(G3)n/抗癌药物/核酸复合物溶液；(4)向步骤(3)所得的mPEG-PCL-G3-(G3)n/抗癌药物/核酸复合物溶液中加入α-环糊精溶液，搅拌混合均匀，室温条件下静置，得到所述超分子水凝胶药物与基因双...
【专利技术属性】
技术研发人员：谭绍早，杨雨萌，胡家彩，
申请(专利权)人：佛山市高明绿化纳新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
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