一种阳离子聚酯及其制备方法和应用技术

本申请公开了一种阳离子聚酯及其制备方法和应用。本申请的阳离子聚酯为单体P、单体S和单体M三种单体，或者单体P和单体S两种单体，与单体T聚合形成的超支化聚合物，并且超支化聚合物的端基具有基团E修饰；单体P为环内酯；单体S为端基含有两个或两个以上羧基的有机酸；单体M为含有两个羟基，以及一个仲胺或叔胺的化合物；单体T为含有三个或三个以上羟基的化合物；提供基团E修饰的端基修饰化合物E为至少含有一个伯胺、仲胺或叔胺基团的化合物。本申请的阳离子聚酯在用于核酸药物递送时，能够显著提高核酸转染效率，且细胞毒性更低，能够用于临床。并且，本申请阳离子聚酯的制备成本低、环保无污染。环保无污染。环保无污染。

【技术实现步骤摘要】
一种阳离子聚酯及其制备方法和应用


[0001]本申请涉及核酸递送材料
，特别是涉及一种阳离子聚酯及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]基于核酸药物递送的基因疗法被认为将引领生物医药的第三次产业变革。其中，相较于DNA或病毒载体等其它技术，mRNA技术具有高效性、安全性高、生产周期更短、生产成本更低等优势。mRNA技术已经在新冠疫苗领域一战成名，并且，还有望为癌症和免疫疾病等多个领域带来新方法。然而，由于mRNA分子的不稳定性及体内递送效率低等原因，该技术的应用一直受到限制。要实现mRNA技术的广泛应用，就需要有合适的递送载体将其递送至体内，才能有可实用的效果。目前商业化成功的递送技术主要是Moderna和Biotech等公司所用的基于可电离阳离子脂质的脂质纳米颗粒(LNP)技术。虽然LNP已被广泛用于新冠疫苗；但是，LNP相对低效率和显著副作用的不足，极大的限制其应用范围。因此如何开发新的高效无毒的递送系统依然是抑制mRNA技术发展的瓶颈问题。
[0003]美国耶鲁大学之前报道了一种可用于DNA和mRNA递送的生物可降解阳离子聚酯及其制备方法。该制备方法基于体外合成生物学技术，通过固定化脂肪酶催化3种单体聚合得到线性聚合物，对其直接使用或进行端基修饰，即可以用于DNA和mRNA递送的生物可降解阳离子聚酯。相比于商业试剂，耶鲁大学的阳离子聚酯具有更高的转染效率和更低的毒性。然而，该阳离子聚酯转染效率依然不够，并且，需要用有毒有机溶剂溶解，使其难以用于实际临床。
[0004]因此，如何研发转染效率更高、无毒或毒性更低的核酸递送材料仍然是本领域的研究重点和难点。

技术实现思路

[0005]本申请的目的是提供一种新的阳离子聚酯及其制备方法和应用。
[0006]为了实现上述目的，本申请采用了以下技术方案：
[0007]本申请的第一方面公开了一种阳离子聚酯，其为单体P、单体S和单体M三种单体，或者单体P和单体S两种单体，与单体T聚合形成的超支化聚合物，并且超支化聚合物的端基具有基团E修饰；单体P为环内酯；单体S为端基含有两个或两个以上羧基的有机酸；单体M为含有两个羟基，以及一个仲胺或叔胺的化合物；单体T为含有三个或三个以上羟基的化合物；提供基团E修饰的端基修饰化合物E为至少含有一个伯胺、仲胺或叔胺基团的化合物。
[0008]需要说明的是，P、S、M三种单体聚合得到线性聚合物和端基的基团E修饰，是耶鲁大学已经报道过的技术；本申请在此基础上研究发现，在三种单体中再加入一种单体T，或者，直接采用单体T替换单体M，能够聚合得到一种新的具有超支化结构的聚合物，即本申请的新的阳离子聚酯。并且，研究发现，本申请的阳离子聚酯用于核酸递送时，不仅能够显著提高基因转染效率，而且细胞毒性更低，能够更好的满足临床使用。
[0009]本申请的一种实现方式中，单体P为脂肪链长度6至35的环内酯。
[0010]本申请的一种实现方式中，单体P选自但不仅限于环己内酯、环十二烷内酯、环十五烷内酯和环十六烷内酯中的至少一种。
[0011]本申请的一种实现方式中，单体S为碳链长度3至18的有机酸。
[0012]本申请的一种实现方式中，单体S选自但不仅限于己二酸、癸二酸和1,2,3
‑
丙烷三甲酸中的至少一种。
[0013]本申请的一种实现方式中，单体M为碳链长度4至36的含有两个羟基，以及一个仲胺或叔胺的化合物。
[0014]本申请的一种实现方式中，单体M选自但不仅限于二乙醇胺、甲基二乙醇胺和乙基二乙醇胺中的至少一种。
[0015]本申请的一种实现方式中，单体T为碳链长度4至54的含有三个或三个以上羟基的化合物。
[0016]本申请的一种实现方式中，单体T选自但不仅限于三羟甲基丙烷、3
‑
(羟甲基)
‑
1,5
‑
戊二醇、三乙醇胺、N,N,N
’
,N
’‑
四羟乙基乙二胺中的至少一种。
[0017]本申请的一种实现方式中，提供基团E修饰的端基修饰化合物E为E1至E26中的至少一种。
[0018]优选的，端基修饰化合物E为E1至E10、E12、E14至E21、E25、E26中的至少一种。
[0019]更优选的，端基修饰化合物E为E2、E4、E9、E10、E12、E14、E15、E25、E26中的至少一种。
[0020]需要说明的是，本申请采用端基修饰化合物E1至E26进行端基修饰的阳离子聚酯都具有较好的转染效率和较低的细胞毒性；尤其是，E2、E4、E9、E10、E12、E14、E15、E25、E26端基修饰的阳离子聚酯转染效率明显优于其他端基修饰的阳离子聚酯，也明显优于当前效率最高的商业转染试剂LipoMM。
[0021]本申请的一种实现方式中，阳离子聚酯为式一所示结构的超支化聚合物；
[0022]式一
[0023][0024]其中，x、y、z为1至200的独立整数，
[0025]n为0至200的整数，
[0026]j、k为0至30的整数，
[0027]l、m、o、p、q为1至20的独立整数，
[0028]R
x
为氢，或者取代或未取代的含1
‑
18个碳原子的烷基，或者取代或未取代的含至少1个苯环的芳香基，或者取代或未取代的含至少1个杂环的杂环基，或者取代或未取代的含1
‑
18个碳原子及至少1个氧原子的烷氧基；
[0029]J为氢，R1为端基修饰化合物E提供的基团E修饰，此时没有R2；或者，J为羰基，此时R1和R2两者都是端基修饰化合物E提供的基团E修饰；
[0030]式一中，截断线表示分支结构，分支结构连接的第一个单体为P或S，后续连接其他
单体形成超支化结构。
[0031]其中，连接其他单体是指，例如，后续按照式一的顺序连接单体，在分支结构的基础上再形成支化结构，如此循环，形成类似树枝状的超支化结构。
[0032]需要说明的是，本申请的R1和/或R2为端基修饰化合物E提供的基团E修饰，在端基修饰化合物E对超支化聚合物进行端基基团E修饰时，端基修饰化合物E会减少一个氢，形成基团E结合在超支化聚合物的端基。在采用N,N
’‑
羰基二咪唑(CDI)作为偶联剂时，会同时在式一所示的超支化聚合物的两端都形成基团E的端基修饰；此时为了将基团E连接到超支化聚合物上，在端基R2的位置处，CDI会提供一个羰基用于连接基团E和超支化聚合物；R1位置处仍然是端基修饰化合物E会减少一个氢，形成基团E，直接与超支化聚合物连接。
[0033]还需要说明的是，在只有单体P、S与单体T聚合形成超支化聚合物时，即n为0，此时J如果为羰基，羰基一端连接R2，另一端连接单体T的羟基，形成端基的基团E修饰。可以理解，这种情况下，式一所述通式的结构会适应性的调整，即单体T在末端，与羰基J相连。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阳离子聚酯，其特征在于：所述阳离子聚酯为单体P、单体S和单体M三种单体，或者单体P和单体S两种单体，与单体T聚合形成的超支化聚合物，并且所述超支化聚合物的端基具有基团E修饰；其中，单体P为环内酯；单体S为端基含有两个或两个以上羧基的有机酸；单体M为含有两个羟基，以及一个仲胺或叔胺的化合物；单体T为含有三个或三个以上羟基的化合物；提供基团E修饰的端基修饰化合物E为至少含有一个伯胺、仲胺或叔胺基团的化合物。2.根据权利要求1所述的阳离子聚酯，其特征在于：单体P为脂肪链长度6至35的环内酯；优选的，单体P为环己内酯、环十二烷内酯、环十五烷内酯和环十六烷内酯中的至少一种。3.根据权利要求1所述的阳离子聚酯，其特征在于：单体S为碳链长度3至18的有机酸；优选的，单体S为己二酸、癸二酸和1,2,3
‑
丙烷三甲酸中的至少一种。4.根据权利要求1所述的阳离子聚酯，其特征在于：单体M为碳链长度4至36的化合物；优选的，单体M为二乙醇胺、甲基二乙醇胺和乙基二乙醇胺中的至少一种。5.根据权利要求1所述的阳离子聚酯，其特征在于：单体T为碳链长度4至54的化合物；优选的，单体T为三羟甲基丙烷、3
‑
(羟甲基)
‑
1,5
‑
戊二醇、三乙醇胺、N,N,N
’
,N
’‑
四羟乙基乙二胺中的至少一种。6.根据权利要求1所述的阳离子聚酯，其特征在于：提供基团E修饰的端基修饰化合物E为E1至E26中的至少一种；
优选的，提供基团修饰的端基修饰化合物E为E1至E10、E12、E14至E21、E25、E26中的至少一种；更优选的，提供基团修饰的端基修饰化合物E为E2、E4、E9、E10、E12、E14、E15、E25、E26中的至少一种。7.根据权利要求1
‑
6任一项所述的阳离子聚酯，其特征在于：所述阳离子聚酯为式一所示结构的超支化聚合物；式一其中，x、y、z为1至200的独立整数，n为0至200的整数，j、k为0至30的整数，l、m、o、p、q为1至20的独立整数，R
x
为氢，或者取代或未取代的含1
‑
18个碳原子的烷基，或者取代或未取代的含至少1个苯环的芳香基，或者取代或未取代的含至少1个杂环的杂环基，或者取代或未取代的含1
‑
18个碳原子及至少1个氧原子的烷氧基；J为氢，R1为端基修饰化合物E提供的基团E修饰，此时没有R2；或者，J为羰基，此时R1和R2两者都是端基修饰化合物E提供的基团E修饰；式一中，截断线表示分支结构，分支结构连接的第一个单体为P或S，后续连接其他单体形成超支化结构。8.根据权利要求1
‑
6任一项所述的阳离子聚酯，其特征在于：所述阳离子聚酯的数均分子量为1
‑
30k，优选为2
‑
20k。9.根据权利要求1
‑
8任一项所述的阳离子聚酯的制备方法，其特征在于：包括将各单体和催化剂加入溶剂中，在惰性气氛中依序进行第一阶段聚合反应和第二阶段聚合反应，反应完成后，去除催化剂，获得超支化聚合物；然后，在偶联剂的作用下，采用端基修饰化合物E对所述超支化聚合物进行端基修饰，获得端基具有基团E修饰的阳离子聚酯；所述第一阶段聚合反应的条件为，温度85～95℃，反应真空度50～1000mbar，反应时间12～24h；所述第二阶段聚合反应的条件为，温度85～95℃，反应真空度1
‑
30mbar，反应时间12～72h。10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：单体P和单体S的摩尔比为0.1:10～4:1，单体M和单体S的摩尔比为0:10～20:10，单体T和单体S的摩尔比为0.1:10～20:10；优选的，所述催化剂为固定化脂肪酶；优选的，所述固定化脂肪酶的用量为各单体总质量的3
‑
50wt％；优选的，所述溶剂为二苯醚、正十二烷、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑六氟磷酸盐、二甲基乙酰胺和邻苯二甲醚中的至少一种；优选的，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓扬，刘赣，向文强，韦豪，管苗苗，
申请(专利权)人：百达联康生物科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：