本发明专利技术公开一种基于四苯乙烯基的Gemini型两亲性化合物及其制备方法和用途。本发明专利技术公开的化合物主要通过McMurry偶联反应、亲核取代反应和Click反应制备,其结构也通过红外、核磁和质谱确认;在水溶液中,本发明专利技术公开的化合物的衍生物分子自组装形成聚集诱导荧光增强的胶束(AIE micelles);而与核酸作用后会共聚集形成易于细胞摄取的纳米颗粒;绿色荧光蛋白(GFP)和荧光素酶(Luciferase)表达实验证明了这种化合物本身以及与二油酰磷脂酰乙醇胺(DOPE)形成的脂质体可以作为非病毒基因载体;同时我们利用这类化合物自组装和与DNA的共组装的可逆性转变成功的将此种衍生物用于示踪pGL‑3和FAM‑DNA的细胞摄取和释放过程。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术所述涉及一种基于四乙烯基的Gemini型两亲性化合物,特别涉及一种基于四苯乙烯基的Gemini型类两亲化合物的制备及其作为非病毒基因载体、DNA分子荧光探针、生物显影剂以及基因示踪剂中的应用。
技术介绍
基因治疗是将外援正常基因导入病体细胞以替换或修补缺陷的基因,从而达到治疗相应疾病的目的。在细胞膜上有很多带有负电荷的糖蛋白和糖脂化合物,核酸的骨架结构中的磷酸基团也带有负电荷,并且核酸本身具有较大的体积,因此裸露的核酸难以被细胞吞噬。为了解决裸露核酸难以被细胞摄取的难题,科研工作者们发展了基因载体。基因载体可以有效的将细胞外的核酸带入细胞内,并可以一定程度上保护核酸在细胞核不被核酸酶水解。另外,基因载体在运输核酸进入细胞后,也可以将核酸释放,而被释放的核酸又可以进入细胞核进行相应的蛋白表达,最终达到基因治疗的目的。基因载体一般可分为两类,一类是病毒型载体,一类是非病毒载体。通常,病毒型载体的转染效率很高,并且可进行迅速表达,因而病毒型载体在临床试验中被广发使用。但是,病毒型载体也要其固有的缺陷,如:潜在的免疫原性和致瘤性;携带的核酸尺寸有限(通常为2-3kb);制备和存储困难复杂等。而非病毒型载体不仅仅可以完全避免上述缺陷,且其本身还有很多其他优点,如结构可调、可大规模生产和具有靶标性。这些特性更利于非病毒载体在基因治疗中的应用。但是,非病毒基因载体也有缺陷,其中最重要的,也是最亟待克服的是如何解决其转染效率低的难题。目前,非病毒类载体有很多种,包括阳离子化合物,阳离子脂质体,阳离子聚合物,功能纳米粒子,无机配合物以及量子点等。在阳离子化合物中,具有Gemini型结构的脂质由于具有较高的荷质比(电荷/质量),可以更有效的凝聚DNA。因而发展Gemini型脂质作为非病毒基因载体也被广泛研究。在大量的Gemini型非病毒基因载体中,已经有一些具有不错的转染效果。但是它们的转染效率与病毒型载体还相差甚远,并且目前所报道的Gemini型载体功能单一,只是作为DNA凝聚和运输工具。发展具有高转染效率的具有荧光性质Gemini型基因载体可以同时满足运输基因和研究基因表达机制的两方面需求。基于此,设计对DNA具有荧光响应的新型Gemini型基因载体具有非常重要的研究价值。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是解决至少上述问题,并提供至少后面将说明的优点。本专利技术还有一个目的是提供一种基于四乙烯基的Gemini型两亲性化合物及其制备方法和用途,本专利技术所涉及到的化合物是以四苯乙烯为核心,在四苯乙烯的两侧分别接上亲水的[12]aneN3单元和疏水的长碳链单元,形成两亲性化合物;这种化合物可以在水溶液中自组装形成AIE胶束,并可以有效凝聚DNA形成纳米颗粒;胶束和纳米颗粒可以相互转换;而胶束和纳米颗粒被细胞摄取后,在细胞中以不同的形态分布,利用这种特性,可以将本专利技术的化合物应用于示踪基因转染的过程。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点,提供了一种基于四乙烯基的Gemini型两亲性化合物,其特征在于,由式(Ⅰ)表示,R表示直链直链烷基或直链单烯基。优选的是,所述的基于四乙烯基的Gemini型两亲性化合物中,R表示C8、C12或C18直链烷基。优选的是,所述的基于四乙烯基的Gemini型两亲性化合物中,R表示C18直链单烯基。优选的是,所述的基于四乙烯基的Gemini型两亲性化合物中,该Gemini型两亲性化合物作为DNA分子荧光探针的应用。优选的是,所述的基于四乙烯基的Gemini型两亲性化合物中,该Gemini型两亲性化合物作为非病毒基因载体的应用。优选的是,所述的基于四乙烯基的Gemini型两亲性化合物中,该Gemini型两亲性化合物作为基因示踪剂中有效成分的应用。优选的是,所述的基于四乙烯基的Gemini型两亲性化合物中,该Gemini型两亲性化合物作为生物显影剂中有效成分的应用。一种合成权利要求1~3任意一项化合物的方法,包括以下步骤:(1)通过McMurry偶联反应制备式(Ⅱ)所示的双羟基双溴四苯乙烯;(2)在通过对式(Ⅱ)进行亲核取代反应制备式(Ⅲ)所示的化合物;(3)式(Ⅲ)通过与炔基修饰的[12]aneN3的Click反应合成式(Ⅰ)的化合物;本专利技术至少包括以下有益效果:第一、本专利技术的化合物是以四苯乙烯为核心单元,两端修饰亲水的[12]aneN3单元和疏水的长碳链单元,形成具有聚集诱导发光特性的两亲性化合物;第二、本专利技术的化合物可自组装形成胶束,也可凝聚DNA形成纳米颗粒;第三、本专利技术的化合物可作为非病毒基因载体,其中实施例中给出的化合物1和2的转染效率接近,甚至在某些情况下超过了商业化的转染试剂Lipofectamine2000。第四、本专利技术公开的化合物实现了胶束和纳米颗粒在体外可相互转化;利用这种特性,可将本专利技术的化合物应用于示踪基因转染过程,便于研究转染机制,从而为设计新型的脂质类非病毒基因载体提供有价值的信息。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1A为本专利技术实施例2中化合物1自组装胶束的临界胶束浓度测定结果图;图1B为本专利技术实施例2中化合物2自组装胶束的临界胶束浓度测定结果图;图1C为本专利技术实施例2中化合物3自组装胶束的临界胶束浓度测定结果图;图1D为本专利技术实施例2中化合物4自组装胶束的临界胶束浓度测定结果图;图1E为本专利技术实施例2中化合物1自组装胶束的扫描显微镜图;图1F为本专利技术实施例2中化合物2自组装胶束的扫描显微镜图;图1G为本专利技术实施例2中化合物3自组装胶束的扫描显微镜图;图1H为本专利技术实施例2中化合物4自组装胶束的扫描显微镜图;图2A为本专利技术实施例3中化合物1对pGL-3的琼脂糖凝胶阻滞实验图;图2B为本专利技术实施例3中化合物2对pGL-3的琼脂糖凝胶阻滞实验图;图2C为本专利技术实施例3中化合物3对pGL-3的琼脂糖凝胶阻滞实验图;图2D为本专利技术实施例3中化合物4对pGL-3的琼脂糖凝胶阻滞实验图;图3A为本专利技术实施例4中细胞对化合物1形成的胶束的摄取图;图3B为本专利技术实施例4中细胞对化合物2形成的胶束的摄取图;图3C为本专利技术实施例4中细胞对化合物3形成的胶束的摄取图;图3D为本专利技术实施例4中细胞对化合物4形成的胶束的摄取图;图3E为本专利技术实施例4中细胞对化合物1凝聚DNA的纳米颗粒的细胞摄图;图3F为本专利技术实施例4中细胞对化合物2凝聚DNA的纳米颗粒的细胞摄图;图3G为本专利技术实施例4中细胞对化合物3凝聚DNA的纳米颗粒的细胞摄图;图3H为本专利技术实施例4中细胞对化合物4凝聚DNA的纳米颗粒的细胞摄图;图4A为本专利技术实施例5中化合物1本身转染pEGFP-N1基因的绿色荧光蛋白表达图;图4B为本专利技术实施例5中化合物2本身转染pEGFP-N1基因的绿色荧光蛋白表达图;图4C为本专利技术实施例5中化合物3本身转染pEGFP-N1基因的绿色荧光蛋白表达图;图4D为本专利技术实施例5中化合物4本身转染pEGFP-N1基因的绿色荧光蛋白表达图;图4E为本专利技术实施例5中化合物1与DOPE形成的脂质体转染pEGFP基因的绿色荧光蛋白表达图;图4F为本专利技术实施例5中化合物2与DOPE形成的脂质体转染pEGFP基因的绿色荧本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于四乙烯基的Gemini型两亲性化合物,其特征在于,由式(Ⅰ)表示,R表示直链直链烷基或直链单烯基。
【技术特征摘要】
1.一种基于四乙烯基的Gemini型两亲性化合物,其特征在于,由式(Ⅰ)表示,R表示直链直链烷基或直链单烯基。2.如权利要求1所述的基于四乙烯基的Gemini型两亲性化合物,其特征在于,R表示C8、C12或C18直链烷基。3.如权利要求1所述的基于四乙烯基的Gemini型两亲性化合物,其特征在于,R表示C18直链单烯基。4.权利要求1~3任意一项所述的Gemini型两亲性化合物,其特征在于,该Gemini型两亲性化合物作为DNA分子荧光探针的应用。5.权利要求1~3任意一项所述的Gemini型两亲性化合物,其特征在于,该Gemini型两亲性化合物作为非病毒...
【专利技术属性】
技术研发人员:卢忠林,何兰,丁爱祥,谭筝丽,
申请(专利权)人:北京师范大学,
类型:发明
国别省市:北京;11
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