一种高灵敏的磁共振纳米探针及其在siRNA输送和干细胞标记的应用制造技术

本发明专利技术属于高分子化学与生物医学工程领域，公开了一种高灵敏的磁共振纳米探针及其在siRNA输送和干细胞标记的应用。由PEG

【技术实现步骤摘要】
一种高灵敏的磁共振纳米探针及其在siRNA输送和干细胞标记的应用


[0001]本专利技术涉及高分子化学、生物医学工程与医学影像领域，具体涉及一种高灵 敏的磁共振纳米探针及其在siRNA输送和干细胞标记的应用。
技术背景
[0002]干细胞是具有无限自我更新能力的一类细胞，其高度分化能力赋予了它在组 织修复、疾病治疗等领域具有广阔的应用前景。如利用神经干细胞(NSCs)分 化成神经元来修复神经损伤治疗脑梗死、利用间充质干细胞(MSCs)的分化能 力治疗心血管疾病及肝硬化等等。值得一提的是，移植的干细胞具有很强的受损 组织归巢能力，即使在受损区的较远处，也可表现出直接或间接的修复性能。然 而其临床应用却仍面临着重大挑战，主要归因于体内长期治疗下，难以实现对干 细胞纵向迁移及存活分布(尤其是静脉注射)进行有效的定位，因此不能根据移 植后情况对疗效进行客观评价并针对治疗效果及时调整用药方案。
[0003]磁共振成像(MRI)由于其独特的优势(极佳的空间分辨率、非侵入性、可 重复性强等)，对干细胞移植在体内的迁移、分化及转归有着很好的示踪效果。 然而，MR成像存在成像参数多、灵敏度不高(极易被干扰)的缺点，所以临床 检测上为了提高分辨对比度，常采用造影剂来改善造影效果，其中超顺磁四氧化 三铁纳米颗粒(SPIO)是良好的T2造影材料，可作为实现干细胞移植体内可视 化的造影剂，需实现干细胞的高效体外SPIO标记。另一方面，干细胞的体内寿 命、迁移及分化都是影响疾病治疗效果的关键，而相应功能的不足通常与某个蛋 白或基因的表达有关，对肝细胞进行一定改造，移植后可获得更好的治疗效果。 综上，可通过构建SPIO和siRNA共载的体系对移植前的干细胞进行标记和改造， 以实现体内可视化并提高治疗效果。
[0004]近年来，随着技术的发展，RNA干扰技术成为一种重要的新型治疗手段， 可下调相关基因及蛋白的表达，并具有高效的基因沉默效果，表现出非常大的应 用前景，siRNA载体的构建是关键。结合干细胞标记的需求，常用的聚乙烯亚胺 (PEI)可以实现siRNA输送的同时完成干细胞的SPIO标记，但PEI聚合物会 存在毒副作用的弊端，而且通过前期研究发现，普通的PEG
‑
PEI聚合物材料输 送SPIO用于干细胞移植治疗过程中，静脉注射的SPIO标记的干细胞要达到极 大量才能被MR实时监测，而注射量过多容易造成肺栓塞，因此提高造影剂的灵 敏度对实现MR可视化干细胞移植至关重要。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术中MR探针灵敏度不足、基因药物载体累积 毒性大、siRNA释放不完全的问题，提供一种新型的药物载体聚合物。
[0006]本专利技术的另一个目的在于提供一种上述药物载体聚合物的制备方法。
[0007]本专利技术的另一个目的在于提供一种上述药物载体聚合物在作为干细胞标记 及
siRNA输送中的应用。
[0008]本专利技术的目的通过如下技术方案予以实现：
[0009]一种药物载体聚合物，其结构如式(I)所示：
[0010][0011]其中，n为40～50，x+y为80。优选的，n为45，x＝y＝40。
[0012]聚合物中引入生物相容性能很好的聚乙二醇，可提高纳米粒子的稳定性；阳 离子段选取聚天冬氨酸主链结构，也是考虑了其生物安全性能，改性氨基酸的阳 离子小分子选取接枝N,N
‑
二甲基乙二胺(DMA)和2，2
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(丙烷
‑
2，2
‑
二基双(氧 基))二乙胺(AEE)，引入的叔胺和伯胺结构，一方面可以与SPIO的表面油胺 进行氨基交换负载SPIO，也可以通过正负电作用负载负电的siRNA。另一方面， AEE中含有的缩酮键会在胞内溶酶体环境发生断裂，引起大量氢离子进入溶酶 体使其涨裂，正电的伯胺基从聚合物上脱落，将SPIO和siRNA释放在胞浆， siRNA即可发挥干扰治疗作用，同时SPIO因疏水性会发生二次团簇，引发其T2 弛豫率的进一步增大，使干细胞获得高灵敏度的MR标记。
[0013]一种所述载体聚合物的制备方法，包括以下步骤：
[0014]S1.聚乙二醇
‑
聚天冬氨酸苄酯的合成：
[0015]由聚乙二醇
‑
氨基作大分子引发剂，引发苄氧羰基天冬氨酸酸酐(BLA
‑
NCA) 的开环聚合，得到聚乙二醇
‑
聚天冬氨酸苄酯；
[0016]S2.合成载体聚合物：
[0017]N,N
‑
二甲基乙二胺(DMA)和2，2
‑
(丙烷
‑
2，2
‑
二基双(氧基))二乙胺(AEE) 作为氨解剂，按比例对聚乙二醇
‑
聚天冬氨酸苄酯进行氨解即得到载体聚合物。
[0018]优选地，为实现稳定纳米粒子的作用且避免对siRNA的负载产生屏蔽干扰， 聚乙二醇
‑
氨基的分子量为2000Da；因SPIO和siRNA的负载均需要正电基团， 所以聚天冬氨酸嵌段的聚合物需相应较大，为80，同时，控制DMA和AEE的 比例为1:1。
[0019]步骤S1所述聚乙二醇
‑
氨基与BLA
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NCA的摩尔比为1:80。
[0020]步骤S2中DMA与AEE的摩尔比为1：1。
[0021]上述药物载体聚合物用于制备干细胞体外标记材料，具体为将上述药物载体 聚合物负载SPIO及siRNA后用作干细胞，增强T2弛豫率。
[0022]一种通过上述药物载体聚合物负载SPIO及siRNA的方法，具体为：
[0023]将上述药物载体聚合物与SPIO进行氨基交换得到负载SPIO的聚合物纳米 粒子，然后将其溶解在无RNA酶水中，再与SiRNA的水溶液混合，完成对SPIO 及siRNA的负载。
[0024]优选地，所述药物载体聚合物与SPIO的质量比为8～12:1，优选为10:1，所 得纳米粒子SPIO
‑
NP的粒径为32.8
±
12.9nm，SPIO负载量为6.7
±
0.6％。
[0025]优选地，筛选纳米粒子SPIO
‑
NP与siRNA负载的比例，使得负载基因药物 后纳米颗粒的粒径为61.9
±
8.7nm，表面电位为+8.5
±
2.6mV。
[0026]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0027]本专利技术提供一种可输送基因药物的载体聚合物，并应用于siRNA的靶向输送。 聚合物主链由生物相容性良好的聚乙二醇、聚天冬氨酸组成，急毒性及累积毒性 明显降低；将N,N
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二甲基乙二胺(DMA)和2，2
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(丙烷
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2，2
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二基双(氧基)) 二乙胺(AEE)接枝本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种药物载体聚合物，其特征在于结构如下所示：其中，n为40～50，x+y为80。2.一种制备权利要求1或2所述载体聚合物的方法，其特征在于包括以下步骤：S1.聚乙二醇
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聚天冬氨酸苄酯的合成：由聚乙二醇
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氨基作大分子引发剂，引发苄氧羰基天冬氨酸酸酐的开环聚合，得到聚乙二醇
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聚天冬氨酸苄酯；S2.合成载体聚合物：N,N
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二甲基乙二胺和2，2
‑
(丙烷
‑
2，2
‑
二基双(氧基))二乙胺作...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇，张巧云，黄偲，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：