一种基于阳离子卟啉共价有机框架的基因载体、其制备方法及其应用技术

本发明专利技术提供了一种基于阳离子卟啉共价有机框架的基因载体，由式(I)所示的卟啉单体和式(II)所示的阳离子单体制备得到。本发明专利技术通过引入COF的稳定框架结构解决了卟啉小分子自身容易发生聚集，导致产生的活性氧和热量减少，影响治疗效果的问题。同时，本申请制备的COF纳米粒子可以担载基因药物，具有良好的基因沉默效果。本申请提供的COF纳米粒子或担载基因药物的COF纳米粒子能够通过EPR效应在肿瘤部位高效蓄积，具有良好的光声成像、基因治疗和光热光动力治疗等功能，光声成像指导的基因联合光热光动力疗法可以有效地抑制肿瘤的生长。光热光动力疗法可以有效地抑制肿瘤的生长。

【技术实现步骤摘要】
一种基于阳离子卟啉共价有机框架的基因载体、其制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及生物医用材料
，具体涉及一种基于阳离子卟啉共价有机框架的基因载体、其制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]基因疗法是将治疗基因如DNA、mRNA、siRNA等直接递送到细胞内，通过基因的表达发挥其生物学作用，从而直接在基因水平治疗疾病。基因疗法一直被研究人员寄予厚望，在对疾病相关的遗传和分子基础充分了解后，基因疗法甚至有望治愈几乎所有的疾病。但现有的基因载体仍然存在一些缺陷，仍然需要开发更好的基因载体(参见K.Kostarelos,A.D.Millera.Chemical Society Reviews,2005,34:970
‑
994.)。例如，腺病毒载体存在潜在的突变、基因重组和免疫原性的可能；而大多数阳离子材料都可能存在毒性，可能会给机体带来危害；现有的很多脂质体材料，稳定性仍有待提高。因此，开发高效、无毒、临床适用的给药技术仍然是非常需要的。
[0003]相比于一般的小分子化疗药，光照疗法可以克服细胞的耐药性，精准地治疗肿瘤部位。卟啉作为一种良好的光敏剂和光热剂，可以实现在单一波长光照下同时产生活性氧以及热量，避免了单独使用光热或者光动力效果不足导致的延长治疗时间或者增加激光功率对正常细胞的损伤，因此在光照疗法领域中一直备受关注。但是卟啉小分子自身容易发生聚集，从而导致产生的活性氧和热量减少，影响治疗效果。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于阳离子卟啉共价有机框架的基因载体、其制备方法及其应用，本专利技术提供的基因载体含有卟啉结构，而且可以有效地担载siRNA，具有良好的光声成像、基因治疗和光热和光动力治疗等功能。
[0005]本专利技术提供了一种基于阳离子卟啉共价有机框架的基因载体，由式(I)所示的卟啉单体和式(II)所示的阳离子单体制备得到：
[0006][0007]式(I)中，R选自H或C1～C6的烷基；Ar选自取代或未取代的苯基、联苯基或萘基；
[0008][0009]式(II)中，1≤n≤5，X为卤素；R1和R2独立地选自氢或C1～C6的烷基。
[0010]本专利技术以式(I)所示的卟啉单体和式(II)所示的阳离子单体反应制备得到共价有机框架(COF)，通过引入COF的稳定框架结构解决了卟啉小分子自身容易发生聚集，导致产生的活性氧和热量减少，影响治疗效果的问题。由卟啉单体和阳离子单体合成的COF，具有长程有序的结构和稳定的结晶态，可以将有机分子定位控制在二维或三维，避免了小分子之间因为π
‑
π相互作用或疏水相互作用的接触，进而提高了光热和光动力的治疗能力。而且，COF的高度结晶性和长程有序的结构，使得它在与基因载体复合时，形貌不易受到影响；COF的化学稳定性好，模块化的合成方法可以直接在分子水平上精准调控COF的结构，单体的多样性有利于构筑多功能纳米载体；COF的比表面积高，多孔结构也有助于核酸的担载。同时，本申请制备的COF纳米粒子可以担载基因药物，具有良好的基因沉默效果。本申请提供的COF纳米粒子或担载基因药物的COF纳米粒子能够通过高渗透长滞留效应(EPR,Enhanced Permeability and Retention Effect)在肿瘤部位高效蓄积，具有良好的光声成像、基因治疗和光热光动力治疗等功能，光声成像指导的基因联合光热光动力疗法可以有效地抑制肿瘤的生长。
[0011]本申请还提供了上述技术方案所述的基因载体的制备方法，包括以下步骤：
[0012]式(I)所示的卟啉单体和式(II)所示的阳离子单体反应，得到基于阳离子卟啉共价有机框架；
[0013]将所述基于阳离子卟啉共价有机框架进行分子刻蚀，得到基于阳离子卟啉共价有机框架的基因载体。
[0014]在本申请中，式(I)所示的卟啉单体中，R优选选自H或甲基；Ar优选选自苯基。具体而言，所述卟啉单体为5,10,15,20
‑
四(4
‑
氨基苯基)卟啉单体，其结构式如下：
[0015][0016]式(II)所示的阳离子单体中，n为1、2、3、4或5，X优选为氯或溴；R1和R2优选选自氢或甲基。
[0017]具体而言，所述阳离子单体选自式(II
‑
1)～式(II
‑
7)中的任一种：
[0018][0019]在一些具体的实现方式中，式(II)所示的阳离子单体按照以下方法制备：
[0020]式(III)所示的化合物和式(IV)所示的化合物反应，得到式(II)所示的阳离子单体：
[0021][0022]具体而言，式(III)所示的化合物和式(IV)所示的化合物在催化剂和有机介质的存在下反应。在一些具体的实现方式中，所述催化剂为碱性催化剂，包括但不限于碳酸钾、碳酸钠等；所述有机介质包括不限于N,N
‑
二甲基甲酰胺等。在一些具体的实现方式中，所述式(III)所示的化合物、式(IV)所示的化合物和催化剂的摩尔比优选为1:(1～5):(1～3)，更优选为1:3:1.5；所述有机介质和式(III)所示的化合物的体积摩尔比(2～10)mL:1mol，更优选为5mL:1mol。所述反应优选在厚壁反应瓶内进行，优选在搅拌的条件下反应，所述反应的温度优选为30～50℃，更优选为40℃；所述反应的时间优选为48～96h，更优选为72h。反应完毕后，优选对得到的反应混合物进行离心处理，所述离心处理的速率优选为5000～15000rpm，更优选为10000rpm；所述离心处理的时间优选为5～15min，更优选为10min。离心处理后，将得到的反应产物干燥，得到阳离子单体。
[0023]得到阳离子单体后，将其与卟啉单体进行反应，以5,10,15,20
‑
四(4
‑
氨基苯基)卟啉单体和3
‑
溴丙基三甲基溴化铵与2,5
‑
二羟基对苯二甲醛制备合成的阳离子单体为例，其反应过程如下：
[0024][0025]所述阳离子单体和卟啉单体在催化剂和有机介质存在条件下进行反应，在一些具体的实现方式中，所述催化剂为酸催化剂，包括但不限于乙酸等有机酸，优选为浓度为1～5mol/L的乙酸，更优选为3mol/L的乙酸；所述有机介质包括但不限于邻二氯苯、正丁醇等，
优选为邻二氯苯和正丁醇的混合液，所述邻二氯苯和正丁醇的体积比优选为(1～2):(1～2)，更优选为1:1。在一些具体的实现方式中，阳离子单体与卟啉单体的摩尔比优选为(1～3):1，更优选为2:1。所述有机介质和卟啉单体的体积摩尔比优选为(0.25～2)mL:1mol，更优选为(0.5～1.5)mL:1mol；所述催化剂与卟啉单体的体积摩尔比优选为(100～300)μL:1mol，更优选为100μL:1mol。在一些具体的实现方式中，所述反应优选封管进行，封管反应的时间优选为3～7天，更优选为3天；所述封管反应的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于阳离子卟啉共价有机框架的基因载体，由式(I)所示的卟啉单体和式(II)所示的阳离子单体制备得到：式(I)中，R选自H或C1～C6的烷基；Ar选自取代或未取代的苯基、联苯基或萘基；式(II)中，1≤n≤5，X为卤素；R1和R2独立地选自氢或C1～C6的烷基。2.根据权利要求1所述的基因载体，其特征在于，所述卟啉单体选自5,10,15,20
‑
四(4
‑
氨基苯基)卟啉单体；所述阳离子单体选自式(II
‑
1)～式(II
‑
7)中的任一种：
3.根据权利要求1所述的基因载体，其特征在于，其粒径为10～300nm。4.一种权利要求1所述的基因载体的制备方法，包括以下步骤：式(I)所示的卟啉单体和式(II)所示的阳离子单体反应，得到基于阳离子卟啉共价有机框架；将所述基于阳离子卟啉共价有机框架进行分子刻蚀，得到基于阳...

【专利技术属性】
技术研发人员：田华雨，李彤，郝凯，
申请(专利权)人：嘉庚创新实验室，
类型：发明
国别省市：