本发明专利技术涉及一种由天然胆固醇和氨基酸偶联合成的类脂质阳离子有机功能分子、制备方法及其用途。本发明专利技术的类脂质阳离子有机功能分子同时具有疏水和亲水特性，其疏水砌块来源于资源丰富的天然类脂质化合物胆固醇，亲水阳离子砌块取自于具有良好生物相容性的天然氨基酸及其衍生物，其合成方法简单且效率高，易实现规模化制备。与市售商品化基因转染试剂bPEI-25k相比，不仅具有明显较低的细胞毒性，而且可以作为基因载体在多种细胞内实现高效率的基因转染，有望作为新型合成脂质生物载体功能材料应用于基因与药物的负载和体内传输，作为低毒性高效阳离子表面活性剂，可应用于水剂或乳液化妆品以及个人护理用品的制备生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及合成类脂质生物载体材料领域，特别涉及一种由天然胆固醇和氨基酸偶联合成的类脂质阳离子功能分子的制备及其在制备基因载体与功能表面活性剂中的应用。
技术介绍
近年来，研究开发应用面上基因输送的类脂质功能载体材料已成为生命科学和材料科学领域中最为活跃的研究课题之一，这些载体材料可将功能基因输送到体内的特定细胞或者组织发挥治疗作用。目前作为基因载体应用的材料大多为脂质阳离子功能分子，其负载输送原理是利用脂质阳离子功能分子中质子化氨基的正电荷与基因序列中磷酸基团所带负电荷的静电相互作用，集合组装形成稳定的聚集体复合物纳米粒子，保护负载的基因不易被核酸酶降解，同时提高聚集复合体粒子在体内的稳定性，从而提高转染的效率。由脂质阳离子功能分子与基因复合后形成的纳米尺度转染体系具有以下优势(1)脂质分子能够与质粒DNA有效地结合形成纳米尺度的聚集复合物粒子(50-400nm)，其较小的尺寸和表面携带的正电荷有助于提高细胞对纳米粒子的内吞能力。(2)其疏水性结构的存在有利于纳米粒子透过毛细血管及血脑屏障被病变组织和器官吸收。(3)阳离子脂质结构相对简单，结构精确可控，容易程序化和模块化合成制备。到目前为止，虽然国内外已经开发多种脂质阳离子功能分子，并应用与体外或者体内细胞/组织水平的基因输送与转染研究，但是在应用中仍然存在着一系列科学和技术问题，如大多数脂质阳离子功能分子在血液循环环境中不稳定，容易被网状内皮系统吞噬后被肝、脾等器官清除。同时在脂质阳离子介导的基因输送研究中发现，许多阳离子脂质功能分子具有免疫原性，刺激、诱导细胞的免疫应急反应，从而导致毒副作用。以上这些因素限制了脂质阳离子功能分子在基因治疗中的进一步应用。因此，如何合理地优化脂质阳离子功能分子结构，改善其生物相容性以及相关应用性能，实现其与基因的高效复合负载和细胞内的输送与基因转染具有重要的研究和实际应用价值。目前，研究采用具有生物相容性的脂质化合物构建新型阳离子生物载体材料成为合成功能脂质分子研究开发应用的重要方向之一。胆固醇是一种具有重要生理活性的天然甾体化合物，其在动物体内多种脂质结构中(如低密度脂蛋白LDL)以及自由分子或者化学键合形态广泛存在，具有较强疏水性的疏水性和良好的生物相容性。因此，充分利用胆固醇类天然产物的疏水性骨架结构，通过进一步化学偶联水溶性阳离子片段，可以合成制备新型合成脂质阳离子有机功能分子，降低合成脂质阳离子的细胞毒性，其不仅有可能应用作为新型生物相容性基因载体功能材料，同时也是一类潜在的生物相容性绿色环保功能表面活性剂。近年来，国内外合成报道了多种由天然胆固醇衍生的阳离子表面活性剂，如胆固醇季胺盐(J. Med. Chem. 2007，50，2432)、胆固醇取代胺类(Int. J. Pharm. 2004，278，143) 等，这些合成阳离子脂质在药物和基因输送载体应用得到广泛研究。一些基于天然胆固醇的阳离子脂质表面活性剂表现出了良好的药物负载、可控缓释和以及基因的输送与细胞内转染效果，提高了载体与药物或者基因复合纳米粒子的细胞内吞能力。在此基础上，人们又相继合成了由核苷酸或者氯喹修饰的胆固醇衍生物阳离子脂质，发展更为有效可控的基因输送载体体系。另一方面，在实际应用中，许多由胆固醇衍生的基因输送载体合成步骤复杂繁琐，其合成制备方法的通用性欠佳。因此，进一步研究和开发由天然胆固醇构建新型生物相容性类脂质阳离子有机功能分子，尤其能同时具有较低细胞毒性和良好亲/疏水性以及易于化学衍生的类脂质有机功能分子，将有力地扩展合成基于胆固醇脂质分子种类，推动脂质简便低成本合成方法的创新，拓展其作为生物医药功能载体以及新型表面活性剂的应用，这些是本专利技术所致力解决的目标。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种由天然胆固醇和氨基酸偶联合成的类脂质阳离子有机功能分子。本专利技术的目的之二是提供一种由天然胆固醇和氨基酸偶联合成的类脂质阳离子有机功能分子的制备方法。本专利技术的目的之三是提供一种由天然胆固醇和氨基酸偶联合成的类脂质阳离子有机功能分子作为基因输送载体功能材料及生物相容性表面活性剂的用途。根据本专利技术所提供的一种由天然胆固醇和氨基酸偶联合成的类脂质阳离子有机功能分子，其脂质分子化学结构可由通式(I)表示权利要求1. 一种由天然胆固醇和氨基酸偶联合成的类脂质阳离子有机功能分子，其具有如下的结构式2.如权利要求1所述的一种由天然胆固醇和氨基酸偶联合成的类脂质阳离子有机功能分子，其特征是所述的天然氨基酸砌块AA+选自下列的一种或多种赖氨酸阳离子、精氨酸阳离子、组氨酸阳离子、0-3代树枝状赖氨酸阳离子、0-3代树枝状精氨酸阳离子、0-3 代树枝状组氨酸阳离子、赖氨酸-组氨酸二肽阳离子、赖氨酸-精氨酸二肽阳离子或组氨酸-精氨酸二肽阳离子。3.如权利要求1所述的一种由天然胆固醇和氨基酸偶联合成的类脂质阳离子有机功能分子，其特征是所述的连接基团Linker选自下列的一种或多种1，2-乙二烷基、1，3-丙二烷基、1，4-丁二烷基、1，5-戊二烷基、1，6-己二烷基、1，7-庚二烷基、1，8-辛二烷基、1，9-壬二烷基、1，10-癸二烷基、1，4_环己二烷基、一缩二乙二醇基、二缩三乙二醇基、三缩四乙二醇基或四缩五乙二醇基。4.一种如权利要求1所述的由天然胆固醇和氨基酸偶联合成的类脂质阳离子有机功能分子的制备方法，其特征是由以下(a)和(b)两个步骤组成(a)、在有机溶剂中和0 100°C下，在碱催化下末端取代的烷基化合物、胆固醇氯甲酸酯或胆固醇对甲苯磺酸酯反应3 30h获得胆固醇单取代烷基中间体；所述的碱、末端取代的烷基化合物、胆固醇氯甲酸酯或胆固醇对甲苯磺酸酯的摩尔比为0.05 0.1 3.0 5.0 1.0 ；所述的末端取代的烷基化合物是1，2_乙二醇、1，3_丙二醇、1，4_ 丁二醇、1， 5-戊二醇、1，6-己二醇、1，7-庚二醇、1，8-辛二醇、1，9-壬二醇、1，10_癸二醇、1，4-环己二醇、一缩二乙二醇、二缩三乙二醇、三缩四乙二醇、四缩五乙二醇、1，2-乙二胺、1，3-丙二胺、1，4-丁二胺、1，5-戊二胺、1，6-己二胺、1，7-庚二胺、1，8-辛二胺、1，9-壬二胺、1，10-癸二胺、1，4_环己二胺、2-氨基乙醇、3-氨基丙醇、4-氨基丁醇、5-氨基戊醇、6-氨基己醇、7-氨基庚醇或8-氨基辛醇；(b)、在0 50°C和有机溶剂中，在碱催化下，BOC保护的天然氨基酸砌块化合物、(a) 步骤获得的胆固醇单取代烷基中间体和缩合剂反应12 Mh，蒸馏除去有机溶剂，过柱层析分离，粗产品溶于过量酸中室温搅拌反应3 IOh后，加入醚沉淀，最终过滤干燥得到一种由天然胆固醇和氨基酸偶联合成的获得类脂质阳离子有机功能分子；所述的碱、BOC 保护的天然氨基酸砌块化合物、胆固醇单取代烷基中间体和缩合剂的摩尔比为0. 05 0. 1 1.0 1.0 1.5 1.5 3.0 ；所述的BOC保护的天然氨基酸砌块化合物是BOC-赖氨酸、BOC-精氨酸、BOC-组氨酸、0-3代BOC-树枝状赖氨酸、0-3代BOC-树枝状精氨酸、0-3 代BOC-树枝状组氨酸、BOC-赖氨酸-组氨酸二肽、BOC-赖氨酸-精氨酸二肽、BOC-组氨酸-精氨酸二本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种由天然胆固醇和氨基酸偶联合成的类脂质阳离子有机功能分子，其具有如下的结构式：其中，ＡＡ＋表示氨基酸砌块，包括阳离子型天然氨基酸、阳离子树枝状天然氨基酸、阳离子小肽、阳离子氨基酸类衍生物；Ｌｉｎｋｅｒ表示连接基团，包括亚烷基链（－（ＣＨ２）ｎ－）或亚烷氧基链（－（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｍ－），其中ｎ为２－１６的自然数，ｍ为１－７的自然数；Ｘ１和Ｘ２表示链接原子或基团，包括氧原子Ｏ、氮原子Ｎ、碳酸酯－ＯＣＯＯ－、氨基甲酸酯－ＮＨＣＯＯ－；Ｍ－表示阴离子部分，包括氯负离子、溴负离子、碘负离子、硫酸根负离子、硝酸根负离子、高氯酸根负离子、甲酸根负离子、磷酸根负离子、焦磷酸根负离子、柠檬酸根负离子或三氟乙酸根负离子。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：曹阿民，盛瑞隆，罗挺，李慧，孙景景，
申请(专利权)人：中国科学院上海有机化学研究所，
类型：发明
国别省市：31
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