一种阳离子聚合物及制备方法技术

本发明专利技术属于高分子生物材料技术领域，提供了一种阳离子聚合物，其为同时含有叔胺、硫醚和羟基聚合的阳离子聚合物，其聚合组分为二硫醇类单体A、甲醛B以及双仲胺单体C。本发明专利技术提出了一种基于多组分聚合一步制备含有氨基，羟基，硫醚等多官能团得水溶性阳离子聚合物。该类聚合物具有正电荷，可以有效得包载基因，同时具有硫醚，可以捕捉细胞内活性氧，调节氧化应激水平，也具有羟基官能团，可以提高其在血液中得稳定性，降低材料得毒性。

【技术实现步骤摘要】
一种阳离子聚合物及制备方法
本专利技术属于高分子生物材料
，涉及一种阳离子聚合物及制备方法。
技术介绍
基因治疗作为一种靶向性强、低毒的新型治疗疾病的手段，在医学领域中表现出巨大的应用前景。它通过将遗传物质运送到靶细胞中，为治疗各种疾病，例如癌症，遗传疾病，心血管疾病等提供了巨大的希望。由于带负电荷基因本身不能进入细胞并在循环过程中快速降解，因此基因治疗的关键在于设计安全，有效的基因载体。基因递送载体应该保护遗传物质免受核溶解酶的影响，在血液中具有潜在的较长存活寿命，并且可以直接递送至特定组织或细胞，主要包括病毒类载体和非病毒类载体。病毒类载体虽然具有较高的转染效率，但其细胞毒性大、特异性差、具有免疫原性等缺点限制了进一步的应用。而非病毒类载体由于其结构可控、制备简单、特异性高，免疫原性低，广受关注。阳离子聚合物作为非病毒类基因载体的重要类别之一，能够高效地包载带负电荷的核酸用于细胞内递送。然而，其转染效率和细胞毒性之间存在着逆相关性，这主要归因于阳离子聚合物的高密度正电荷，以及过量的阳离子引入细胞中引起的氧化应激效应。为了提高阳离子聚合物的转染效率，同时降低其对细胞带来的毒性，我们通过多组分聚合技术制备了一种同时含有氮元素(叔胺)，硫元素(硫醚)以及氧元素(羟基)的阳离子聚合物。叔胺可以促进其在水中溶解后呈现正电荷，用于包载负电荷基因；硫醚用于捕捉细胞内过量的活性氧，调节其氧化应激水平；羟基用于屏蔽基因载体的部分正电荷，提高其体内稳定性，降低毒性，同时避免在血液循环中的非特异性吸附。专利
技术实现思路
本专利技术提供了一种同时含有叔胺，硫醚和羟基的阳离子聚合物的制备方法，可以作为基因载体，具有水溶性阳离子特征，可以稳定包载质粒DNA，高效进入细胞并释放DNA，实现高效转染(转染效率为商业化试剂聚乙烯亚胺(分子量25000Da)的3-5倍)，以及较低的细胞毒性。本专利技术的技术方案：一种阳离子聚合物，同时含有叔胺、硫醚和羟基聚合的阳离子聚合物，其聚合组分为二硫醇类单体A、甲醛B以及双仲胺单体C；所述二硫醇类单体A为多种类型的二硫醇(碳链长度从两个碳到十个碳不等，如乙二硫醇，丙二硫醇，丁二硫醇，戊二硫醇，己二硫醇，庚二硫醇，辛二硫醇，壬二硫醇，癸二硫醇)；所述的二硫醇类单体A的结构通式为：x＝2-10；优选为：所述双仲胺单体C为包含不同碳链长度的脂肪族双仲胺，碳链长度从两个碳到十个碳不等，同时可以包含羟基类官能团，羟基官能团的数目从两个到六个不等。优选为：三组分反应具有如下反应通式：三组分阳离子聚合物具有如下结构通式：R1为长度2-10个碳不等的脂肪链；R2及R3取决于双仲胺单体C的具体结构，聚合度n大于5。三组分聚合物的重均分子量范围为5000-8000g/moL。优选的聚合物结构和对应单体如下：以乙二硫醇，甲醛，和N,N’-二羟乙己乙二胺为单体为例，最终同时含有叔胺，羟基及硫醚的聚合物具有如下化学结构：聚合度n大于5。一种阳离子聚合物的制备方法，步骤如下：准确称量1摩尔当量二硫醇类单体A以及1摩尔当量双仲胺单体C，溶解于氯仿或甲醇中，再准确称取2摩尔当量甲醛水溶液加入反应瓶中，单体A和C的浓度在0.1M-10M范围内，甲醛水溶液的初始质量浓度在10％-40％范围内。将反应瓶加热到40℃-70℃并持续搅拌6-72h，停止反应。使用冷正己烷和乙醚洗涤三次，离心，收集沉淀，再将粗产物溶于去离子水中，在去离子水中透析3天(透析袋截留分子量为3000Da)，冻干得水溶性阳离子聚合物。所述甲醛B水溶液的质量浓度为10％到40％，优选为37％-40％。将所得阳离子聚合物与基因(质粒DNA或siRNA)共孵育，聚合物与基因的质量比为(2～100：1)，孵育时间为5～60分钟，可以制备二元复合物，用于基因转染。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术提出了一种基于多组分聚合一步制备含有氨基，羟基，硫醚等多官能团得水溶性阳离子聚合物。(2)该类聚合物具有正电荷(来源于叔胺)，可以有效得包载基因，同时具有硫醚，可以捕捉细胞内活性氧，调节氧化应激水平，也具有羟基官能团，可以提高其在血液中得稳定性，降低材料得毒性。附图说明图1为本专利技术实施例1中制备的阳离子聚合物的核磁图。图2为本专利技术实施例2中制备的阳离子聚合物的核磁图。图3为本专利技术实施例3中聚合物1-16在人乳腺癌细胞系中转染荧光素酶的能力。具体实施方式以下结合附图和技术方案，进一步说明本专利技术的具体实施方式。实施例1以单体A为乙二硫醇，单体C为N,N’二甲基乙二胺为例计算：利用移液枪准确称取110μL(1mmol,1eq)N,N’二甲基乙二胺于反应瓶中，再准确称取83μL(1mmol,1eq)乙二硫醇，最后称取150μL(2mmol,2eq)甲醛水溶液(37％)，加入氯仿(100μL-2mL)溶解并加入磁子,保持在40-70℃下反应6-72h。停止反应，冷却至室温后,将反应体系沉降在冷正己烷(10mL-50mL)中洗涤三次，在6000r/min，5min的条件下离心，弃去上清。再用冷乙醚(10mL-50mL)洗涤三次，收集固体，烘干。将产物溶解于去离子水中(1-5mL),使用截留分子量为1000Da的透析袋透析三天，冻干得聚合物。所得聚合物的核磁表征如图1所示。将二硫醇类单体A拓展为一系列不同长度的脂肪族二硫醇可得到类似聚合物,将双仲胺类单体C拓展为一系列不同单体可得到类似聚合物，。实施例2以单体A为乙二硫醇,单体B为N,N’二羟乙基乙二胺为例计算：利用精密天平准确称取148mg(1mmol,1eq)N,N’二羟乙基乙二胺于反应瓶中，再准确称取83μL(1mmol,1eq)乙二硫醇，最后称取150μL(2mmol,2eq)甲醛水溶液(37％)，加入乙醇(100μL-2mL)溶解并加入磁子,保持在40-70℃下反应6-72h。停止反应，冷却至室温后,将反应体系沉降在冷正己烷(10mL-50mL)中洗涤三次，在6000r/min，5min的条件下离心，弃去上清。再用冷乙醚(10mL-50mL)洗涤三次，收集固体，烘干。将产物溶解于去离子水中(1-5mL),使用截留分子量为1000Da的透析袋透析三天，冻干得聚合物。所得聚合物的核磁表征如图2所示。实施例3将人乳腺癌MCF-7细胞以1×104细胞/孔的密度种于96孔板中,培养过夜直至细胞密度达到70％。随后，更换为无血清培养基，加入阳离子聚合物和质粒DNA(荧光素酶标记的质粒DNA)的二元复合物,其中聚合物和DNA的质量比为5，DNA的剂量为0.1μg/孔。孵育4h后更换为含血清的培养基，继续孵育20h。弃去培养基，每孔加入100μL荧光素酶底物，使用酶标仪检测其化学发光，进而定量计算转染效率，结果如图3所示。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阳离子聚合物，其特征在于，该阳离子聚合物同时含有叔胺、硫醚和羟基聚合的阳离子聚合物，其聚合组分为二硫醇类单体A、甲醛B以及双仲胺单体C；/n所述二硫醇类单体A为多种类型的二硫醇，结构通式为：

【技术特征摘要】
1.一种阳离子聚合物，其特征在于，该阳离子聚合物同时含有叔胺、硫醚和羟基聚合的阳离子聚合物，其聚合组分为二硫醇类单体A、甲醛B以及双仲胺单体C；
所述二硫醇类单体A为多种类型的二硫醇，结构通式为：x＝2-10；
所述双仲胺单体C为包含不同碳链长度的脂肪族双仲胺，碳链长度为两个碳到十个碳；或同时包含羟基类官能团，羟基官能团的数目为两个到六个；
三组分阳离子聚合物具有如下结构通式：

R1为长度2-10个碳的脂肪链；R2及R3取决于双仲胺单体C的具体结构，聚合度n大于5；
三组分聚合物的重均分子量范围为5000-8000g/moL。


2.根据权利要求1所述的阳离子聚合物，其特征在于，所述二硫醇类单体A为


3.根据权利要求1或2所述的阳离子聚合物，其特征在于，所述双仲胺单体C为
<...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑楠，宋汪泽，郑玉斌，杜梦，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21