一种硫脲改性的聚乙烯亚胺共聚物及其方法技术

本发明专利技术提供一种硫脲改性的聚乙烯亚胺共聚物如式（I）或式（II）所示。其制备方法为：在无水条件下，式（IV）或式（V）所示的聚乙烯亚胺与式（III）所示的化合物在有机溶剂中反应，得到如式（I）或式（II）所示硫脲改性的聚乙烯亚胺共聚物。所述硫脲结构的引入，使得所述聚乙烯亚胺共聚物，具有较低的电荷密度，从而降低了聚乙烯亚胺因高电荷密度所引起的细胞毒性，生物相容性好。同时，所述硫脲改性的聚乙烯亚胺共聚物作为基因载体使用时，能够与基因物质通过非电荷吸引的氢键相互作用，形成的纳米颗粒结构略微松弛，该纳米颗粒能够进入细胞后更有效地将基因物质释放至细胞质和细胞核内，提高转染效率。

【技术实现步骤摘要】
一种硫脲改性的聚乙烯亚胺共聚物及其方法
本专利技术涉及高分子共聚物领域，特别涉及硫脲改性的聚乙烯亚胺共聚物及其制备方法。
技术介绍
随着人类基因组计划的完成以及分子生物学的进步，人类从分子水平上治疗疾病逐渐成为可能。基因药物作为一种下一代药物的候选者，已经开始在肿瘤、组织工程及其他基因相关疾病的治疗中展现其前景。为了实现高效的基因治疗，需要使用高效低毒性的基因载体。目前应用较多的是病毒类基因载体（包括逆转录病毒、腺病毒、腺相关病毒、单纯疱疹病毒、痘苗病毒等），而病毒类载体在应用中存在很大的安全隐患，已造成了患者死亡及法国“气泡婴儿”事件等不良后果。与之相比，人工合成的阳离子聚合物型基因载体具有更高的安全性、无免疫源性、分子结构易于控制等优势，成为了该领域的一个热点。在众多已经报道的聚阳离子载体中，聚乙烯亚胺（PEI）由于其分子结构中具有高的电荷密度而赋予了其强的DNA复合能力及独特的“质子海绵效应”，帮助其实现高效的基因传递而倍受关注[参见BoussifO,ZantaM.A,BehrJ.P.etal.AVersatileVectorforGeneandOligonucleotideTransferintoCellsinCultureandinVivo–Polyethylenimine.PNAS,1995;92:7297-7301]。但是均聚物PEI的高电荷密度也制约了其进一步的临床应用，其高的电荷密度能导致极大的细胞毒性，同时导致其与基因物质通过静电吸引所形成的纳米颗粒过于紧密，在进入细胞以后不能有效地将基因物质传递至细胞质及细胞核中，限制了其达到更好的基因转染效率。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题在于提供一种硫脲改性的聚乙烯亚胺共聚物及其制备方法，具有良好的生物相容性，其作为基因载体时具有较高的基因转染效率。本专利技术提供了一种硫脲改性的聚乙烯亚胺共聚物，如式（I）或式（II）所示：其中，R为直链或支链烷基、环烷基或芳香基；i，j，k，m，n为聚合度，i/m+j/m+k/m=1,0＜i/m＜1，0＜j/m＜1，0≤k/m＜1；i/n+j/n=1,0＜i/n＜1，0＜j/n＜1；所述硫脲改性的聚乙烯亚胺共聚物的数均分子量为423～100000。优选的，所述R为C1～C10的直链或支链烷基、C1～C10的环烷基或C1～C10的芳香基。优选的，所述硫脲改性的聚乙烯亚胺共聚物的数均分子量为2000～60000。本专利技术提供了一种硫脲改性的聚乙烯亚胺共聚物的制备方法，包括以下步骤：在无水条件下，式（IV）或式（V）所示的聚乙烯亚胺与式（III）所示的化合物在有机溶剂中反应，得到如式（I）或式（II）所示硫脲改性的聚乙烯亚胺共聚物；其中，R为直链或支链烷基、环烷基或芳香基；i，j，k，m，n为聚合度，i/m+j/m+k/m=1,0＜i/m＜1，0＜j/m＜1，0≤k/m＜1；i/n+j/n=1,0＜i/n＜1，0＜j/n＜1；a,b,c为聚合度，所述式（V）或式（IV）所示的聚乙烯亚胺的数均分子量为4000～100000。优选的，所述式III或式IV所示的聚乙烯亚胺中的氨基与式II所示的化合物的摩尔比为100：（0.01～100）。优选的，所述有机溶剂为二氯甲烷。优选的，所述反应的时间为20～30小时。本专利技术还提供了一种上述技术方案所述的硫脲改性的聚乙烯亚胺共聚物或上述技术方案所述方法制备的硫脲改性的聚乙烯亚胺共聚物作为基因载体的应用。与现有技术相比，本专利技术的硫脲改性的聚乙烯亚胺共聚物如式（I）或式（II）所示。所述硫脲结构的引入，使得所述聚乙烯亚胺共聚物，具有较低的电荷密度，从而降低了聚乙烯亚胺因高电荷密度所引起的细胞毒性，生物相容性好。同时，所述硫脲改性的聚乙烯亚胺共聚物作为基因载体使用时，能够与基因物质通过非电荷吸引的氢键相互作用，形成的纳米颗粒结构略微松弛，该纳米颗粒能够进入细胞后更有效地将基因物质释放至细胞质和细胞核内，提高转染效率。附图说明图1为本专利技术实施例6提供的甲基硫脲改性的聚乙烯亚胺共聚物的核磁共振氢谱图；图2为本专利技术实施例6提供的硫脲改性的聚乙烯亚胺共聚物的傅里叶变换红外光谱图；图3本专利技术实施例6所提供的甲基硫脲改性的聚乙烯亚胺所介导的绿色荧光蛋白质粒表达的流式细胞仪测定图。具体实施方式为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。本专利技术实施例公开了一种硫脲改性的聚乙烯亚胺共聚物，如式（I）或式（II）所示：其中，R为直链或支链烷基、环烷基或芳香基，优选为C1～C10的直链或支链烷基、C1～C10的环烷基或C1～C10的芳香基，更优选为甲基、正己基、环己基或苄基；i，j，k，m，n为聚合度，i/m+j/m+k/m=1,0＜i/m＜1，0＜j/m＜1，0≤k/m＜1；i/n+j/n=1,0＜i/n＜1，0＜j/n＜1；所述硫脲改性的聚乙烯亚胺共聚物的数均分子量为423～100000，优选为2000～60000。本专利技术还公开了一种硫脲改性的聚乙烯亚胺共聚物的制备方法，包括以下步骤：在无水条件下，式（V）或式（IV）所示的聚乙烯亚胺与式（III）所示的化合物在有机溶剂中反应，得到如式（I）或式（II）所示硫脲改性的聚乙烯亚胺共聚物；其中，R为直链或支链烷基、环烷基或芳香基，优选为C1～C10的直链或支链烷基、C1～C10的环烷基或C1～C10的芳香基，更优选为甲基、正己基、环己基或苄基；i，j，k，m，n为聚合度，i/m+j/m+k/m=1,0＜i/m＜1，0＜j/m＜1，0≤k/m＜1；i/n+j/n=1,0＜i/n＜1，0＜j/n＜1；所述硫脲改性的聚乙烯亚胺共聚物的数均分子量为423～100000，优选为2000～60000；a,b,c为聚合度，所述式（V）或式（IV）所示的聚乙烯亚胺的数均分子量为4000～100000。在本专利技术中，以聚乙烯亚胺及与式（III）所示的化合物为原料。其中式（IV）所示的为直链聚乙烯亚胺，式（V）所示的为支链聚乙烯亚胺；所述式（III）所示的化合物为异硫氰酸酯类的化合物。本专利技术对于上述原料的来源没有特殊限制，市售产品即可。在无水条件下，式（IV）或式（V）所示的聚乙烯亚胺与式（III）所示的化合物在有机溶剂中反应，得到如式（I）或式（II）所示硫脲改性的聚乙烯亚胺共聚物。其中，式（IV）所示的聚乙烯亚胺与式（III）所示的化合物在有机溶剂中反应，得到如式（I）所示硫脲改性的聚乙烯亚胺共聚物；式（V）所示的聚乙烯亚胺与式（III）所示的化合物在有机溶剂中反应，得到如式（II）所示硫脲改性的聚乙烯亚胺共聚物。式（IV）或式（V）所示的聚乙烯亚胺中的氨基与式（III）所示的化合物的摩尔比优选为100：（0.01～100），更优选为100：（1～50）。所述式（III）所示的化合物优选与伯胺基发生反应，仲氨基次之。所述有机溶剂优选为二氯甲烷。本专利技术对于所述反应的温度没有特殊限制，室温即可。实施反应的时间优选为20～30小时，优选为22～24小时。所述反应结束后，优选经过纯化，本专利技术对于所述纯化的方法没有特殊限制，优选为去除溶剂后将产物用水重新溶解，透析并冷冻干本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硫脲改性的聚乙烯亚胺共聚物，如式（I）或式（II）所示：其中，R为直链或支链烷基、环烷基或芳香基；i，j，k，m，n为聚合度，i/m+j/m+k/m=1,0＜i/m＜1，0＜j/m＜1，0≤k/m＜1；i/n+j/n=1,0＜i/n＜1，0＜j/n＜1；所述硫脲改性的聚乙烯亚胺共聚物的数均分子量为423～100000。FDA0000415036010000011.jpg

【技术特征摘要】
1.一种硫脲改性的聚乙烯亚胺共聚物，如式(I)或式(II)所示：其中，R为直链或支链烷基、环烷基或芳香基；i，j，k，m，n为聚合度，i/m+j/m+k/m＝1,0＜i/m＜1，0＜j/m＜1，0≤k/m＜1；i/n+j/n＝1,0＜i/n＜1，0＜j/n＜1；所述硫脲改性的聚乙烯亚胺共聚物的数均分子量为423～100000。2.根据权利要求1所述的硫脲改性的聚乙烯亚胺共聚物，其特征在于，所述R为C1～C10的直链或支链烷基、C1～C10的环烷基或C1～C10的芳香基。3.根据权利要求2所述的硫脲改性的聚乙烯亚胺共聚物，其特征在于，所述硫脲改性的聚乙烯亚胺共聚物的数均分子量为2000～60000。4.一种硫脲改性的聚乙烯亚胺共聚物的制备方法，包括以下步骤：在无水条件下，式(IV)或式(V)所示的聚乙烯亚胺与式(III)所示的化合物在有机溶剂中反应，得到如式(I)或式(I...

【专利技术属性】
技术研发人员：田华雨，李钰策，陈学思，林琳，陈杰，郭兆培，焦自学，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：