一种精氨酸修饰的聚乙烯亚胺及其制备方法和用途技术

本发明专利技术提供了一种精氨酸修饰的聚乙烯亚胺，它是由精氨酸取代聚乙烯亚胺中伯胺基的伯胺氢而得；所述聚乙烯亚胺的分子量小于10000。本发明专利技术制备的精氨酸修饰的聚乙烯亚胺作为基因载体具有良好的负载质粒DNA的能力，同时其细胞毒性很低，基因转染效率很高，在有无血清的条件下转染效率均高于现有产品，显著提高了低分子量聚乙烯亚胺的转染效率。本发明专利技术精氨酸修饰的聚乙烯亚胺可作为优良的基因载体。

【技术实现步骤摘要】
一种精氨酸修饰的聚乙烯亚胺及其制备方法和用途
本专利技术属于化学医药领域，具体涉及一种精氨酸修饰的聚乙烯亚胺及其制备方法和用途。
技术介绍
基因治疗是指将治疗基因通过载体运送到靶器官或组织以修复受损或缺失基因，发挥治疗效果的一种新型疗法。目前基因治疗主要策略包括导入抑癌基因、自杀基因、siRNA、耐药基因、免疫基因、CRISPR-Cas9系统等外源性基因。但是外源性基因无法主动被靶细胞纳入，需要依靠基因载体运载进入细胞。因此，低毒性高效率的载体是基因治疗的关键。目前广泛使用的基因载体主要分为病毒类载体和非病毒类载体。病毒类载体包括反转录病毒、腺病毒、腺相关病毒等，其基因转染效率高，但存在免疫原性和基因插入突变两个严重的安全性问题。近年来随着药剂学、材料学等多学科的迅速发展，大量合成材料及天然材料涌现，非病毒载体备受关注，包括阳离子脂质体或脂类复合物和阳离子高分子聚合物，它们作为载体的优点是，能够递送大尺寸的核酸；有明确的化学结构，易于商品化等。聚乙烯亚胺(Polyethyleneimine,PEI)是一种最常见的阳离子聚合物非病毒基因载体。它可以将带负电的质粒、RNA等包裹住，并形成纳米复合物，此复合物能够通过细胞内吞方式进入肿瘤细胞，经过溶酶体逃逸展现出较好的转染效率。但是PEI的分子量大小影响着它转染效率与毒性之间的平衡。高分子量的PEI(>25000)具有一定的转染效率，但是毒性较大；低分子量的PEI(<10000)毒性很低，但没有转染效率，不能满足基因治疗的需求。PEI转染效率与毒性之间相互制约，导致PEI的应用受到一定的限制。因此，研究一种高效低毒的PEI非病毒基因载体对于促进基因治疗的发展有重要意义。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种精氨酸修饰的聚乙烯亚胺及其制备方法和用途。本专利技术提供了一种精氨酸修饰的聚乙烯亚胺，它是由精氨酸取代聚乙烯亚胺中伯胺基的伯胺氢而得；所述聚乙烯亚胺的分子量小于10000。进一步地，所述聚乙烯亚胺中伯胺氢的摩尔取代比例为5～45％；优选为10～40％。进一步地，所述聚乙烯亚胺中伯胺氢的摩尔取代比例为20～38％；优选为29％。进一步地，所述聚乙烯亚胺的分子量为1800。本专利技术还提供了一种前述的精氨酸修饰的聚乙烯亚胺的制备方法，它包括如下步骤：(1)将精氨酸溶于溶剂中，加入催化剂进行催化反应；(2)将聚乙烯亚胺与催化后的精氨酸溶于溶剂中，并加入催化剂反应，得反应液；(3)将反应液进行提纯，提纯后冷冻干燥，即得。进一步地，所述精氨酸和聚乙烯亚胺中伯胺基的摩尔比为1:1～3；优选地，所述精氨酸和聚乙烯亚胺中伯胺基的摩尔比为1:2。进一步地，步骤(1)中，所述精氨酸与溶剂的摩尔体积比为1:90～100(mol/mL)；所述精氨酸与催化剂的摩尔质量比为1:6～10(mol/mg)；优选地，步骤(1)中，所述精氨酸与溶剂的摩尔体积比为1:90(mol/mL)；所述精氨酸与催化剂的摩尔质量比为1:6(mol/mg)。进一步地，步骤(2)中，所述精氨酸与溶剂的摩尔体积比为1:100～120(mol/mL)；所述精氨酸与催化剂的摩尔体积比为1:1～5(mol/mL)；优选地，步骤(2)中，所述精氨酸与溶剂的摩尔体积比为1:120(mol/mL)；所述精氨酸与催化剂的摩尔体积比为1:5(mol/mL)。进一步地，步骤(1)中，所述溶剂为MES缓冲液，所述催化剂由EDCI和NHS组成，其中EDCI和NHS的质量比为1:1～2；和/或，步骤(2)中，所述溶剂为N-N二甲基甲酰胺，所述催化剂为三乙胺；优选地，EDCI和NHS的质量比为1:2。进一步地，步骤(1)中，所述催化反应为在25℃反应4h；和/或，步骤(2)中，所述反应为在25℃搅拌72小时。进一步地，步骤(3)中，所述提纯为将反应液转移入透析袋中，透析，过滤，即可。进一步地，所述透析袋的截留分子量为1000；和/或，所述透析为在双蒸水中透析3天；和/或，所述过滤为采用0.45μm的滤膜进行过滤。本专利技术还提供了前述的精氨酸修饰的聚乙烯亚胺在制备基因载体中的用途。本专利技术中1mol分子量为1800的聚乙烯亚胺中含16mol伯胺基。本专利技术制备的精氨酸修饰的聚乙烯亚胺作为基因载体具有良好的负载质粒DNA的能力，同时其细胞毒性很低，基因转染效率很高，在有无血清的条件下转染效率均高于现有产品，显著提高了低分子量聚乙烯亚胺的转染效率。本专利技术精氨酸修饰的聚乙烯亚胺可作为优良的基因载体。显然，根据本专利技术的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本专利技术上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。以下通过实施例形式的具体实施方式，对本专利技术的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本专利技术上述内容所实现的技术均属于本专利技术的范围。附图说明图1为本专利技术精氨酸修饰的聚乙烯亚胺的核磁共振H谱图。图2为本专利技术精氨酸修饰的聚乙烯亚胺与质粒复合后形成的PA质粒复合物的水合粒径分布图。图3为本专利技术精氨酸修饰的聚乙烯亚胺与质粒复合后形成的PA质粒复合物的TEM图片。图4为凝胶阻滞实验结果。图5为本专利技术精氨酸修饰的聚乙烯亚胺的细胞毒性。图6为无血清转染条件下，各组质粒复合物的转染效率。图7为有血清转染条件下，各组质粒复合物的转染效率。具体实施方式本专利技术具体实施方式中使用的原料、设备均为已知产品，通过购买市售产品获得。实施例1、本专利技术精氨酸修饰的聚乙烯亚胺的制备精氨酸与分子量为1800的聚乙烯亚胺按照精氨酸与聚乙烯亚胺中伯胺基的摩尔比为1：2准备。首先将0.1mol的精氨酸溶解在9mLMES缓冲液中，加入0.6mgEDCI/NHS做催化剂，25℃催化4h，其中EDCI和NHS的质量比为1:2；随后将12.5mmol分子量为1800的聚乙烯亚胺(1mol分子量为1800的聚乙烯亚胺中含16mol伯胺基)与催化后的精氨酸一起溶于12mLN-N二甲基甲酰胺中得到混合溶液，并向混合溶液中加入0.5mL三乙胺作为催化剂，然后将上述反应体系置于25℃，搅拌72h进行取代反应。反应结束后将反应体系转移入截留分子量为1000的透析袋中，并在双蒸水中进行3天透析，透析后的溶液采用0.45μm的滤膜进行过滤，采用冷冻干燥机对过滤后的溶液进行冷冻干燥，得到白色粉末状产物，即为本专利技术精氨酸修饰的聚乙烯亚胺(PA)，该精氨酸修饰的聚乙烯亚胺中伯胺氢的摩尔取代比例为29％。图1中，编号为3的线是精氨酸的核磁共振谱图，编号为2的线是本专利技术摩尔取代比例为29％的PA的核磁共振谱图，编号为1的线是分子量为1800的聚乙烯亚胺的核磁共振谱图，图1结果证明取代比例为29％的精氨酸修饰的聚乙烯亚胺成功合成。实施例2、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种精氨酸修饰的聚乙烯亚胺，其特征在于：它是由精氨酸取代聚乙烯亚胺中伯胺基的伯胺氢而得；所述聚乙烯亚胺的分子量小于10000。/n

【技术特征摘要】
1.一种精氨酸修饰的聚乙烯亚胺，其特征在于：它是由精氨酸取代聚乙烯亚胺中伯胺基的伯胺氢而得；所述聚乙烯亚胺的分子量小于10000。


2.根据权利要求1所述的精氨酸修饰的聚乙烯亚胺，其特征在于：所述聚乙烯亚胺中伯胺氢的摩尔取代比例为5～45％；优选为10～40％。


3.根据权利要求2所述的精氨酸修饰的聚乙烯亚胺，其特征在于：所述聚乙烯亚胺中伯胺氢的摩尔取代比例为20～38％；优选为29％。


4.根据权利要求1所述的精氨酸修饰的聚乙烯亚胺，其特征在于：所述聚乙烯亚胺的分子量为1800。


5.一种权利要求1～4任一项所述的精氨酸修饰的聚乙烯亚胺的制备方法，其特征在于：它包括如下步骤：
(1)将精氨酸溶于溶剂中，加入催化剂进行催化反应；
(2)将聚乙烯亚胺与催化后的精氨酸溶于溶剂中，并加入催化剂反应，得反应液；
(3)将反应液进行提纯，提纯后冷冻干燥，即得。


6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述精氨酸和聚乙烯亚胺中伯胺基的摩尔比为1:1～3；优选地，所述精氨酸和聚乙烯亚胺中伯胺基的摩尔比为1:2。


7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述精氨酸与溶剂的摩尔体积比为1:90～100(mol/mL)；所述精氨酸与催化剂的摩尔质量比为1:6～10(mol/mg)；
优选地，步骤(1)中，所述精氨酸与溶剂的摩尔体积比为1:90(mol/mL...

【专利技术属性】
技术研发人员：巩长旸，吴秦洁，王宁，
申请(专利权)人：四川大学华西医院，
类型：发明
国别省市：四川;51