一类功能性高度灵活的支化聚、制备方法及mRNA递送应用技术

本发明专利技术涉及生物高分子材料技术领域，本发明专利技术公开了一类功能性高度支化聚(β

【技术实现步骤摘要】
一类功能性高度灵活的支化聚、制备方法及mRNA递送应用


[0001]本专利技术属于生物高分子材料领域，涉及一类功能性高度灵活的支化聚(β
‑
氨基酯)及其制备方法和mRNA递送应用。

技术介绍

[0002]mRNA递送在蛋白替代治疗以及疫苗开发等领域展现出广阔的应用前景，相比于DNA，mRNA递送具有独特优势，如无转录步骤、无需进入细胞核、不会产生转基因插入突变、蛋白表达效率更高和动力学更快。此外，mRNA用量较低，一般为DNA的1/5～1/10；目前，脂质体纳米粒子作为mRNA递送最有潜力的载体之一，但由于价格昂贵、血清耐受性差、稳定性差、制备工艺繁杂及成分复杂，严重限制其临床化应用。
[0003]阳离子聚合物载体具有原料来源广泛、化学组成灵活多样、拓扑结构易于调节、基因负载效率高及耐受血清稳定好等诸多优势；常用的阳离子聚合物如聚乙烯亚胺和聚甲基丙烯酸二甲胺基乙酯已展现出良好的DNA转染效率，但其降解性能差导致较高的细胞毒性，临床安全性备受质疑；聚(β
‑
氨基酯)作为一种高效可降解的阳离子聚合物载体已经成为目前最具潜力的新型聚合物载体之一。
[0004]目前，聚(β
‑
氨基酯)在基因方面的递送主要研究集中DNA递送方面，尤其高度支化聚(β
‑
氨基酯)在体内和体外DNA递送方面已经展现出广阔的应用前景，但由于mRNA和DNA结构、组成及转染屏障的差异，高度支化聚(β
‑
氨基酯)并未展现出优异的mRNA递送性能，这将极大限制其在基因递送方面应用研究；因此，提出一类功能性高度灵活的支化聚、制备方法及mRNA递送应用。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一类功能性高度灵活的支化聚、制备方法及mRNA递送应用，通过调控支化单体的种类和末端功能化修饰，制备出了全新的具有多重末端基团的高度灵活支化聚(β
‑
氨基酯)，以解决目前基因递送稳定性较低等问题。
[0006]本专利技术具体的技术方案如下：
[0007]本专利技术公开了一类功能性高度灵活的支化聚(β
‑
氨基酯)(HBPAEs)，所述功能性高度支化聚(β
‑
氨基酯)(HBPAEs)的结构式如下：
[0008][0009]式中，n＝10
‑
60，m＝10
‑
60；
[0010][0011]式中，n＝10
‑
60，m＝10
‑
60。
[0012]优选地，所述功能性高度灵活的支化聚(β
‑
氨基酯)的分子量在4000
‑
40000Da范围内。
[0013]优选地，所述丙烯酸酯类单体为1,4
‑
丁二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷乙氧基化物三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯。
[0014]优选地，所述小分子有机胺为4
‑
氨基
‑1‑
丁醇、5
‑
胺基
‑1‑
戊醇1,2
‑
乙二胺、三(2
‑
氨基乙基)胺、三[2
‑
(甲基氨基)乙基]胺。
[0015]优选地，所述功能化封端剂单体为3,6,9
‑
三氧杂十一烷
‑
1,11
‑
二胺、3
‑
甲氨基丙胺、三亚乙基四胺、1
‑
(3
‑
氨基丙基)
‑4‑
甲基哌嗪。
[0016]本专利技术还公开了上述的功能性高度支化聚(β
‑
氨基酯)的制备方法，包括以下步骤：
[0017]S1：将双丙烯酸酯类单体与小分子有机胺通过迈克尔加成反应制得带双键的高度支化聚(β
‑
氨基酯)；
[0018]S2：对步骤S1中制备的带双键的高度支化聚(β
‑
氨基酯)通过与功能化封端剂反应，制备出功能性高度支化聚(β
‑
氨基酯)。
[0019]优选地，步骤S1中，所述双丙烯酸酯类单体和小分子有机胺的反应投料摩尔比为1：0.5～1：3。
[0020]优选地，步骤S2中，所述功能化封端剂反应是将步骤1)制备的带双键的高度支化聚(β
‑
氨基酯)和封端剂单体，在单体总浓度为100
‑
500mg/mL室温条件下反应12h
‑
72h，封端剂和小分子有机胺的反应投料摩尔比为1：0.5～1：4。
[0021]本专利技术还公开了上述的功能性高度支化聚(β
‑
氨基酯)作为阳离子聚合物载体的应用，所述功能性高度灵活的支化聚(β
‑
氨基酯)用于mRNA递送。
[0022]进一步地，所述功能性高度灵活的支化聚(β
‑
氨基酯)用于DNA递送。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0024]1、本专利技术通过公开了功能性高度灵活的支化聚(β
‑
氨基酯)的合成方法，通过调控支化单体的种类和末端功能化修饰，制备出了全新的具有多重末端基团的高度灵活支化聚(β
‑
氨基酯)；该功能性高度支化聚(β
‑
氨基酯)具有全新的化学组成、电荷密度、可生物降解及良好的生物相容性，与目前本领域技术中主要采用商业化mRNA转染试剂LipofectamineMessengerMAX相比，本专利技术公开的功能性高度灵活的支化聚(β
‑
氨基酯)更具临床潜力；该合成方法成本低、合成路径简单，对设备要求低，适合产业化放大生产。
[0025]2、本专利技术通过公开了上述的功能性高度灵活的支化聚(β
‑
氨基酯)与mRNA的复合
过程，通过优化高度支化聚(β
‑
氨基酯)与mRNA的质量比，制备出一系列高度支化聚(β
‑
氨基酯)与mRNA组装的复合物纳米粒子，复合物纳米粒子尺寸较小，表面正电位较高，说明所形成的复合物纳米粒子具有优异的稳定性。
[0026]3、本专利技术通过公开了上述功能性高度灵活的支化聚(β
‑
氨基酯)的用途，通过实验证实其是一类全新结构的具有高mRNA转染效率低毒的基因递送载体，同时在多种组织细胞(在HeLa细胞、UC
‑
3细胞、HT
‑
29细胞和HCV
‑
29细胞)中验证了专利技术的准确性和广泛的适用性。
[0027]4、本专利技术通过公开了功能性高度灵活的支化聚(β
‑
氨基酯)在多种组织细胞中能够高效的介导编码绿色荧光蛋白的DNA，其中包括HeLa细胞、IEC
‑
6细胞、HepG2细胞和B16
‑
F10细胞，这说明高度灵活的支化聚(β
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一类功能性高度灵活的支化聚，其特征在于：支化聚为β
‑
氨基酯，所述功能性高度灵活支化聚的结构式如下：式中，n＝10
‑
60，m＝10
‑
60；式中，n＝10
‑
60，m＝10
‑
60。2.如权利要求1所述的功能性高度灵活的支化聚，其特征在于：所述支化聚(β
‑
氨基酯)的分子量在4000
‑
40000Da范围内。3.如权利要求1所述的功能性高度灵活的支化聚，其特征在于：所述支化聚(β
‑
氨基酯)的分子结构式中包括丙烯酸酯类单体，所述丙烯酸酯类单体为1,4
‑
丁二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷乙氧基化物三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯。4.如权利要求1所述的功能性高度灵活的支化聚，其特征在于：所述支化聚(β
‑
氨基酯)的分子结构式中包括小分子有机胺，所述小分子有机胺为4
‑
氨基
‑1‑
丁醇、5
‑
胺基
‑1‑
戊醇1,2
‑
乙二胺、三(2
‑
氨基乙基)胺、三[2
‑
(甲基氨基)乙基]胺。5.如权利要求1所述的功能性高度灵活的支化聚，其特征在于：所述支化聚(β
‑
氨基酯)的分子结构式中包括封端剂单体，所述功能化封端剂单体为3,6,9
‑
三氧杂十一烷
‑
1,11
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：李明，王晨飞，王飞飞，潘超兰，雍海洋，周德重，
申请(专利权)人：复旦大学附属儿科医院，
类型：发明
国别省市：