pH响应壳聚糖基因载体及其制备方法和应用
【专利摘要】本发明提供了一种pH响应壳聚糖基因载体及其制备方法和应用，该方法从壳聚糖低聚寡糖出发，合成了含pH敏感酰腙键交联壳聚糖(HCCS)。采用共价接枝方法对HCCS进行聚乙烯亚胺和聚乙二醇接枝，得到pH敏感聚合物HCCS?g?PEI?g?PEG。本发明所制备的HCCS?g?PEI?g?PEG聚合物具有对酸环境刺激响应控制释放基因的性能。本发明还提供该方法获得的HCCS?g?PEI?g?PEG聚合物作为基因载体在基因转染中的应用，表现出良好的生物相容性和高的基因转染效率，是基因转染的优良载体，具有广阔的应用前景。
【专利说明】
pH响应壳聚糖基因载体及其制备方法和应用
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种pH响应壳聚糖基因载体，具体地说，涉及一种含pH敏感酰腙键交 联壳聚糖接枝聚乙烯亚胺和聚乙二醇聚合物及其制备方法和应用，属于基因治疗领域新型 高效非病毒基因载体的制备方法与技术。
【背景技术】
[0002] 基因治疗通过将外源基因导入到靶细胞核内以修复导致疾病的缺陷基因或者抑 制导致疾病的有害基因，从而使机体恢复正常功能，达到治疗疾病的目的【1.中国发明专 利，公开号CN 102140171A，发明名称为：用作非病毒基因载体材料的谷胱甘肽修饰壳聚糖 共聚物及其制备和应用】。基因治疗技术为常规医疗手段难以治愈的疾病提供了新的治疗 方法。分子生物学的发展和人类基因库的建立推动了基因治疗的临床应用，使其不仅在治 疗遗传性先天疾病和恶性肿瘤等领域发挥优势，并且越来越广泛的应用于各种普遍性疾病 的治疗。基因治疗的关键在于开发安全、高效的基因递送载体。
[0003] 壳聚糖，作为唯一一种天然阳离子碱性多糖，具有良好的生物降解性、生物相容 性、低细胞毒性等优点，其所携带的氨基阳离子能够复合DNA形成纳米微球，正成为非病毒 基因载体的热门研究内容之一。壳聚糖对DNA的保护压缩能力与其分子量密切相关。大分子 壳聚糖可以很好的保护和压缩DNA，但进入细胞后难以释放DNA，而低分子量壳聚糖却因不 能很好的保护DNA使DNA在进入细胞之前即被降解。因而设计即能在细胞外环境中很好地保 护DNA、又能使DNA在细胞内环境中快速释放的壳聚糖基非病毒基因载体，对壳聚糖基基因 载体的研究具有十分重要的意义。
[0004] 载体运载基因进入体内和细胞后，会经历不同pH值梯度的细胞内环境，从生理pH 值条件到早期内涵体(pH = 5.5-6.2 )、再到晚期内涵体和溶酶体(pH = 5.0-5.5)。因此可以 利用运载过程中不同位置的pH值差异，设计具有酸环境刺激响应性能的壳聚糖基因载体， 巧妙解决载体压缩与释放DNA的矛盾，实现对基因的控制释放，提高载体的基因转运效率。
[0005] 采用酸敏感的化学键对小分子聚合物进行交联，得到大分子聚合物，是解决上述 问题的有效途径之一【2.Biomacromolecules，2015,16(4): 1390_1400.Reversibly Cross-Linked Polyplexes Enable Cancer-Targeted Gene Delivery via Self-Promoted DNA Release and Self-Diminished Toxicity】。酰腙键具有酸敏感性能，含酰腙键的pH敏感胶 束能够在细胞内的内涵体/溶酶体环境中(pH= 5.0-5.5)发生酰腙键的断裂，实现药物的控 制释放【3. J Am ChemSoc,2011,133(44) :1756〇-17563.Tailor-made dual pH-sensitive polymer-doxorubicin nanoparticles for efficient anticancer drug delivery]。从 目前文献的调研结果看，尚未有任何报道是以酸敏感酰腙键交联壳聚糖，合成pH响应大分 子交联壳聚糖，再进行聚乙烯亚胺(PEI)和聚乙二醇(PEG)接枝，构建同时具有"质子海绵效 应"和长循环稳定性，并能够对酸环境响应控释基因的壳聚糖基非病毒基因载体。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题在于克服现有壳聚糖基因载体的缺陷，提供一种含pH 敏感酰腙键交联壳聚糖接枝PEI和PEG聚合物及其制备方法和应用。
[0007] 本发明的第一个目的在于提供一种新型pH敏感酰腙键交联壳聚糖(HCCS)，其具有 式(I)结构：
[0009] 其中，R为Co^e的烷基或C24的烯基或含1~3个苯环的芳基。对于Co的烷
[0010] 基是表示与R连接的两个羰基直接化学键合而成。
[0011] 优选地，R = -CH2-或-C2H4-或-C3H6-或-C4H8-或-C 6H4-。
[0012] 所述HCCS通过以下技术方案实现：
[0013]将高碘酸盐和壳聚糖低聚寡糖分别溶于pH=4-6的醋酸-醋酸盐缓冲溶液中，超声 脱气，氮气气氛下0-4 °C搅拌反应10_30h;加入乙二醇终止反应，反应液经透析、冷冻干燥， 制备醛基壳聚糖；
[0014] 将醛基壳聚糖分散到醇溶液中，加入摩尔当量为醛基壳聚糖重复单元0.1-2倍的 二酰肼化合物，再加入适量冰醋酸，在惰性气体保护下，20_100°C的反应温度下搅拌回流2-80h，去离子水透析后，冷冻干燥，得到酰腙交联壳聚糖。
[0015] 进一步地，所述壳聚糖低聚寡糖的重均分子量为500-10000Da，脱乙酰度为65-95%〇
[0016] 进一步地，所述二酰肼化合物为双乙酰肼、双丙酰肼、双己酰肼或双苯酰肼中的一 种，用量为醛基壳聚糖重复单元摩尔当量的0.1-2倍，优选为0.2-1倍，反应条件为20-100°C 回流2-80h，优选为50-80 °C回流12-72h。
[0017]本发明另一个目的还在于提供一种酸环境响应壳聚糖接枝聚乙烯亚胺和聚乙二 醇(HCCS-g-PEI-g-PEG)，其具有式（Π )结构：
[0019] 其中，R为Co^e的烷基或C24的烯基或含1~3个苯环的芳基。对于Co的烷
[0020] 基是表示与R连接的两个羰基直接化学键合而成。
[0021 ] U为酰脲键或者氨基甲酸酯键;L2为酰脲键。
[0022]优选地，R = -C2H4-或-C4H8-。
[0023] 所述HCCS-g-PEI-g-PEG通过以下技术方案实现:pH敏感酰腙键交联大分子壳聚糖 与聚乙烯亚胺和聚乙二醇进行接枝共聚反应，得到HCCS-g-PEI-g-PEG聚合物。
[0024] 将制备的含pH敏感酰腙键交联大分子壳聚糖加入离子液体中，充分搅拌溶解后加 入与壳聚糖氨基葡萄糖单元等摩尔量的CDI，犯气保护下搅拌反应充分并加入mPEG和PEI， 反应混合物在去离子水中透析，冷冻干燥得到HCCS-g-PEI-g-PEG聚合物。优选地，mPEG与 HCCS质量比为：（0.1~1):1，更优选(0.2~0·7):1;PEI与SRCS质量比为 ：（0·1~1):1，更优 选(0.1 ~0.6):1。
[0025] 本发明所用离子液体优选咪唑类离子液体，但不限于咪唑类离子液体（比如1-丁 基-3-甲基咪唑醋酸盐离子液体)或者离子液体反应介质(如氨基酸盐酸盐离子液体）；更优 选采用羰基二咪唑等偶联试剂对SRCS进行聚乙烯亚胺和聚乙二醇接枝，但本发明不限于偶 联试剂共价接枝，还可以使用本领域常用的其他接枝方法，如在反应体系中加入引发剂甲 基苯磺酸甲酯和2-乙基-2-噁唑啉，经开环聚合后，以氢氧化钾/甲醇溶液闭环，进行PEI接 枝或者向体系中加入盐酸和氮丙啶聚合，进行PEI接枝。
[0026] 本发明同时请求保护上述酸环境响应壳聚糖基因载体在基因转染中的应用。
[0027] 本发明通过双酰肼化合物对壳聚糖低聚寡糖进行交联，得到pH敏感酰腙键大分子 壳聚糖HCCS，再对HCCS进行聚乙烯亚胺和聚乙二醇接枝，得到酸环境刺激响应聚合物基因 载体HCCS-g-PEI-g-PEG，巧妙解决基因转运过程中细胞内外基因压缩与释放的矛盾，有效 提尚基因转运，是基因转运的优良载体。
[0028]与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0029] 1.本发明从低分子壳聚糖低聚寡糖出发，制备了 pH敏感酰腙键交联大分子壳聚糖 HCCS，具有在酸环境中响应断裂的环境敏感性能。
[0030] 2.本发明对所获得的HCCS聚合物进行聚乙烯亚胺和聚乙二醇接枝，得到HCCS-g-PEI-g-PEG聚合物基因载体，协同HCCS的酸环境刺激响应性能、PEI的质子海绵效应和PEG的 血液循环稳定性。
[0031] 3.HCCS-g-PEI-g-PEG聚合物表现出良好的生物相容性和高的基因转染效率，是基 因转染的优良载体，基因载体在细胞外能够有效压缩基因，在细胞内对胞内酸环境进行响 应，释放基因，有效解决基因压缩与释放的矛盾，基因转运效率高、细胞毒性低，在基因治疗 领域具有广阔的应用前景。
【附图说明】
[0032] 图1为实施例1所制备的HCCS和HCCS-g-PEI-g-PEG聚合物的FTIR谱图；
[0033]图2为实施例1所制备的HCCS和HCCS-g-PEI-g-PEG聚合物的质子缓冲能力酸碱滴 定结果；
[0034]图3为本发明实施例1-9制备的HCCS-g-PEI-g-PEG聚合物在10%血清条件下Hep-2 细胞中的基因转染效率；
[0035]图4为本发明实施例1-5制备的HCCS-g-PEI-g-PEG聚合物的MTT细胞毒性。
【具体实施方式】
[0036]下面通过具体实施例和附图对本发明进行详细说明。应当理解，此处所描述的具 体实施例和附图仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下述实施例中的实验方法，如无 特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均可从化学药品 店购买得到的。
[0037] 实施例1
[0038] 低分子量壳聚糖(CS0)0.8554g，溶于50mL的NaAc/HAc(pH=4.5)的缓冲溶液中，超 声30min，使其溶解。高碘酸钠0.1093g，溶于50mL的NaAc/HAc(pH=4.5)的缓冲溶液中，超声 30min。以上两种溶液分别置于冰浴，并通入高纯氮气脱气30min，将两种溶液混合，在0-4 °C 下搅拌反应26h，加入10mL乙二醇中止反应。反应液转移到透析袋(MW⑶= 3000Da)中，在 NaAc/HAc缓冲溶液中透析24h，再经去离子水透析48h，冻干，得到醛基壳聚糖。称取醛基壳 聚糖0.16g，己二酸二酰肼0.10g，冰醋酸三滴，无水乙醇30mL，氮气保护，68 °C下搅拌回流 42h，真空旋转蒸发去除溶剂，残余物加去离子水转移到透析袋中，去离子水中透析48h，冻 干。产物经 1HNMR、13C-CP/MAS匪1?、？1'11?、群、6?(：表征进行结构确认，氧化得到的醛基壳聚糖 的醛基含量通过盐酸羟胺反滴定的方法确定。表1为GPC测定实施例1所制备的HCCS和HCCS-g-PEI-g-PEG聚合物的分子量；
[0039]表 1GPC测定的 CS0、HCCS 和HCCS-g-PE I -g-PEG-x 的分子量
[0041 ]将制备的HCCS加入[BMIM]Ac离子液体中，80 °C油浴犯气保护下充分搅拌溶解，加 入与壳聚糖氨基葡萄糖单元等摩尔量的⑶1，犯气保护下80°C搅拌反应2h，再加入0.3mol壳 聚糖氨基葡萄糖单元的mPEG-NH 2，犯气保护下80°C反应2h，最后加入0.45mol壳聚糖氨基葡 萄糖单元的PEI，N2气保护下80 °C搅拌反应2h。在反应液中加入适量去离子水，将反应液混 合物转移至透析袋中(MWC0 = 8000-14000Da)，去离子水中透析3天，冷冻干燥，得到HCCS-g-PEI-g-PEG 聚合物。
[0042] 实施例2
[0043]将制备的HCCS加入[BMIM]C1离子液体中，80°C油浴犯气保护下充分搅拌溶解，加 入与壳聚糖氨基葡萄糖单元等摩尔量的⑶1，犯气保护下80°C搅拌反应2h，再加入0.3mol壳 聚糖氨基葡萄糖单元的mPEG-NH 2，犯气保护下80°C反应2h，最后加入0.45mol壳聚糖氨基葡 萄糖单元的PEI，N2气保护下80 °C搅拌反应2h。在反应液中加入适量去离子水，将反应液混 合物转移至透析袋中(MWC0 = 8000-14000Da)，去离子水中透析3天，冷冻干燥，得到HCCS-g-PEI-g-PEG 聚合物。
[0044] 实施例3
[0045]将制备的HCCS加入DMF中，40°CN2气保护下充分搅拌使均匀分散，加入与壳聚糖氨 基葡萄糖单元等摩尔量的〇01，％气保护下40°C搅拌反应12h，再加入0.3mol壳聚糖氨基葡 萄糖单元的mPEG-NH 2，Nd保护下40°C反应12h，最后加入0.45mol壳聚糖氨基葡萄糖单元的 卩已1，他气保护下40°C搅拌反应12h。在反应液中加入适量去离子水，将反应液混合物转移至 透析袋中（MWC0 = 8000-14000Da)，去离子水中透析3天，冷冻干燥，得到HCCS-g-PEI-g-PEG 聚合物。
[0046] 实施例4
[0047]将制备的HCCS加入[BMIM]Ac离子液体中，80°C油浴犯气保护下充分搅拌溶解，加 入与壳聚糖氨基葡萄糖单元等摩尔量的⑶1，犯气保护下80°C搅拌反应2h，再加入0.3mol壳 聚糖氨基葡萄糖单元的mPEG-OH，N 2气保护下80°C反应2h，最后加入0.45mol壳聚糖氨基葡 萄糖单元的PEI，N2气保护下80 °C搅拌反应2h。在反应液中加入适量去离子水，将反应液混 合物转移至透析袋中(MWC0 = 8000-14000Da)，去离子水中透析3天，冷冻干燥，得到HCCS-g-PEI-g-PEG 聚合物。
[0048] 实施例5
[0049]将制备的HCCS加入[BMIM]Ac离子液体中，80°C油浴犯气保护下充分搅拌溶解，加 入与壳聚糖氨基葡萄糖单元等摩尔量的⑶1，犯气保护下80°C搅拌反应2h，再加入0.3mol壳 聚糖氨基葡萄糖单元的mPEG-NH 2，他气保护下80°C反应2h，加入0. lmol对甲基苯磺酸甲酯引 发剂和壳聚糖氨基葡萄糖单元〇. 6倍摩尔量的2-乙基-2-噁唑啉，经开环聚合后，以氢氧化 钾/甲醇溶液闭环，进行PEI接枝，反应结束后，在反应液中加入适量去离子水，将反应液混 合物转移至透析袋中(MWC0 = 8000-14000Da)，去离子水中透析3天，冷冻干燥，得到HCCS-g- PEI-g-PEG 聚合物。
[0050] 实施例6
[00511将制备的HCCS加入[BMIM]Ac离子液体中，80°C油浴犯气保护下充分搅拌溶解，加 入与壳聚糖氨基葡萄糖单元等摩尔量的⑶1，犯气保护下80°C搅拌反应2h，再加入0.3mol壳 聚糖氨基葡萄糖单元的mPEG-OH，N 2气保护下80°C反应2h，加入0.001倍壳聚糖氨基葡萄糖 单元摩尔量的对甲基苯磺酸甲酯引发剂和0.6倍壳聚糖氨基葡萄糖单元摩尔量的2-乙基-2-噁唑啉，经开环聚合后，以氢氧化钾/甲醇溶液闭环，进行PEI接枝，反应结束后，在反应液 中加入适量去离子水，将反应液混合物转移至透析袋中（MW⑶= 8000-14000Da)，去离子水 中透析3天，冷冻干燥，得到HCCS-g-PEI-g-PEG聚合物。
[0052] 实施例7
[0053]将制备的HCCS加入[BMIM]Ac离子液体中，80°C油浴犯气保护下充分搅拌溶解，加 入与壳聚糖氨基葡萄糖单元等摩尔量的⑶1，犯气保护下80°C搅拌反应2h，再加入0.3mol壳 聚糖氨基葡萄糖单元的mPEG-NH 2，N2气保护下80°C反应2h，加入壳聚糖氨基葡萄糖单元0.1 倍摩尔量的盐酸，再滴加壳聚糖氨基葡萄糖单元5倍摩尔量氮丙啶聚合，进行PEI接枝，反应 结束后，在反应液中加入适量去离子水，将反应液混合物转移至透析袋中（MW⑶= 8000-14000Da)，去离子水中透析3天，冷冻干燥，得到HCCS-g-PEI-g-PEG聚合物。
[0054] 实施例8
[0055]将制备的HCCS加入[BMIM]Ac离子液体中，80°C油浴犯气保护下充分搅拌溶解，加 入与壳聚糖氨基葡萄糖单元等摩尔量的⑶1，犯气保护下80°C搅拌反应2h，再加入0.3mol壳 聚糖氨基葡萄糖单元的mPEG-OH，N 2气保护下80°C反应2h，加入壳聚糖氨基葡萄糖单元0.1 倍摩尔量的盐酸，再滴加壳聚糖氨基葡萄糖单元5倍摩尔量氮丙啶聚合，进行PEI接枝，反应 结束后，在反应液中加入适量去离子水，将反应液混合物转移至透析袋中（MW⑶= 8000-14000Da)，去离子水中透析3天，冷冻干燥，得到HCCS-g-PEI-g-PEG聚合物。
[0056] 实施例9
[0057]将制备的HCCS加入[BMIM]Ac离子液体中，80°C油浴犯气保护下充分搅拌溶解，加 入与壳聚糖氨基葡萄糖单元等摩尔量的⑶1，犯气保护下80°C搅拌反应2h，再加入0.3mol壳 聚糖氨基葡萄糖单元的mPEG-NH 2，N2气保护下80°C反应2h，最后加入0.3mol壳聚糖氨基葡萄 糖单元的PEI，N2气保护下80 °C搅拌反应2h。在反应液中加入适量去离子水，将反应液混合 物转移至透析袋中（MW⑶= 8000-14000Da)，去离子水中透析3天，冷冻干燥，得到HCCS-g-PEI-g-PEG 聚合物。
[0058] 实施例10
[0059]将制备的HCCS加入[BMIM]Ac离子液体中，80°C油浴犯气保护下充分搅拌溶解，加 入与壳聚糖氨基葡萄糖单元等摩尔量的⑶1，犯气保护下80°C搅拌反应2h，再加入0.6mol壳 聚糖氨基葡萄糖单元的mPEG-NH 2，N2气保护下80°C反应2h，最后加入0.3mol壳聚糖氨基葡萄 糖单元的PEI，N2气保护下80 °C搅拌反应2h。在反应液中加入适量去离子水，将反应液混合 物转移至透析袋中（MW⑶= 8000-14000Da)，去离子水中透析3天，冷冻干燥，得到HCCS-g-PEI-g-PEG 聚合物。
[0060] 实施例11
[00611将制备的HCCS加入[BMIM]C1离子液体中，80°C油浴犯气保护下充分搅拌溶解，加 入与壳聚糖氨基葡萄糖单元等摩尔量的⑶1，犯气保护下80°C搅拌反应2h，再加入0.3mol壳 聚糖氨基葡萄糖单元的mPEG-NH2，N2气保护下80°C反应2h，最后加入0.3mol壳聚糖氨基葡萄 糖单元的PEI，N2气保护下80 °C搅拌反应2h。在反应液中加入适量去离子水，将反应液混合 物转移至透析袋中（MW⑶= 8000-14000Da)，去离子水中透析3天，冷冻干燥，得到HCCS-g-PEI-g-PEG 聚合物。
[0062] 实施例12
[0063]将制备的HCCS加入[BMIM]C1离子液体中，80°C油浴犯气保护下充分搅拌溶解，加 入与壳聚糖氨基葡萄糖单元等摩尔量的⑶1，犯气保护下80°C搅拌反应2h，再加入0.6mol壳 聚糖氨基葡萄糖单元的mPEG-NH 2，N2气保护下80°C反应2h，最后加入0.3mol壳聚糖氨基葡萄 糖单元的PEI，N2气保护下80 °C搅拌反应2h。在反应液中加入适量去离子水，将反应液混合 物转移至透析袋中（MW⑶= 8000-14000Da)，去离子水中透析3天，冷冻干燥，得到HCCS-g-PEI-g-PEG 聚合物。
[0064] 实施例13
[0065]将制备的HCCS加入DMF中，40°CN2气保护下充分搅拌使均匀分散，加入与壳聚糖氨 基葡萄糖单元等摩尔量的〇01，％气保护下40°C搅拌反应12h，再加入0.3mol壳聚糖氨基葡 萄糖单元的mPEG-NH 2，N2气保护下40°C反应12h，最后加入0.3mol壳聚糖氨基葡萄糖单元的 卩已1，他气保护下40°C搅拌反应12h。在反应液中加入适量去离子水，将反应液混合物转移至 透析袋中（MWC0 = 8000-14000Da)，去离子水中透析3天，冷冻干燥，得到HCCS-g-PEI-g-PEG 聚合物。
[0066] 实施例14
[0067]将制备的HCCS加入[BMIM]Ac离子液体中，80°C油浴犯气保护下充分搅拌溶解，加 入与壳聚糖氨基葡萄糖单元等摩尔量的⑶1，犯气保护下80°C搅拌反应2h，再加入0.3mol壳 聚糖氨基葡萄糖单元的mPEG-〇H，N：^保护下80°C反应2h，最后加入0.3mol壳聚糖氨基葡萄 糖单元的PEI，N2气保护下80 °C搅拌反应2h。在反应液中加入适量去离子水，将反应液混合 物转移至透析袋中（MW⑶= 8000-14000Da)，去离子水中透析3天，冷冻干燥，得到HCCS-g-PEI-g-PEG 聚合物。
[0068] 实施例15
[0069] 将制备的HCCS加入[BMIM]Ac离子液体中，80°C油浴犯气保护下充分搅拌溶解，加 入与壳聚糖氨基葡萄糖单元等摩尔量的⑶1，犯气保护下80°C搅拌反应2h，再加入0.6mol壳 聚糖氨基葡萄糖单元的mPEG-〇H，N：^保护下80°C反应2h，最后加入0.3mol壳聚糖氨基葡萄 糖单元的PEI，N2气保护下80 °C搅拌反应2h。在反应液中加入适量去离子水，将反应液混合 物转移至透析袋中（MW⑶= 8000-14000Da)，去离子水中透析3天，冷冻干燥，得到HCCS-g-PEI-g-PEG 聚合物。
[0070] 实施例16
[0071]将制备的HCCS加入[BMIM]Ac离子液体中，80°C油浴犯气保护下充分搅拌溶解，加 入与壳聚糖氨基葡萄糖单元等摩尔量的⑶1，犯气保护下80°C搅拌反应2h，再加入0.3mol壳 聚糖氨基葡萄糖单元的mPEG-NH 2，他气保护下80°C反应2h，加入0. lmol对甲基苯磺酸甲酯引 发剂和壳聚糖氨基葡萄糖单元〇. 3倍摩尔量的2-乙基-2-噁唑啉，经开环聚合后，以氢氧化 钾/甲醇溶液闭环，进行PEI接枝，反应结束后，在反应液中加入适量去离子水，将反应液混 合物转移至透析袋中(MWC0 = 8000-14000Da)，去离子水中透析3天，冷冻干燥，得到HCCS-g-PEI-g-PEG 聚合物。
[0072] 实施例17
[0073]将制备的HCCS加入[BMIM]Ac离子液体中，80°C油浴犯气保护下充分搅拌溶解，加 入与壳聚糖氨基葡萄糖单元等摩尔量的⑶1，犯气保护下80°C搅拌反应2h，再加入0.6mol壳 聚糖氨基葡萄糖单元的mPEG-NH 2，他气保护下80°C反应2h，加入0. lmol对甲基苯磺酸甲酯引 发剂和壳聚糖氨基葡萄糖单元〇. 6倍摩尔量的2-乙基-2-噁唑啉，经开环聚合后，以氢氧化 钾/甲醇溶液闭环，进行PEI接枝，反应结束后，在反应液中加入适量去离子水，将反应液混 合物转移至透析袋中(MWC0 = 8000-14000Da)，去离子水中透析3天，冷冻干燥，得到HCCS-g-PEI-g-PEG 聚合物。
[0074] 实施例18
[0075]将制备的HCCS加入[BMIM]Ac离子液体中，80°C油浴犯气保护下充分搅拌溶解，加 入与壳聚糖氨基葡萄糖单元等摩尔量的⑶1，犯气保护下80°C搅拌反应2h，再加入0.6mol壳 聚糖氨基葡萄糖单元的mPEG-NH 2，他气保护下80°C反应2h，加入0. lmol对甲基苯磺酸甲酯引 发剂和壳聚糖氨基葡萄糖单元〇. 3倍摩尔量的2-乙基-2-噁唑啉，经开环聚合后，以氢氧化 钾/甲醇溶液闭环，进行PEI接枝，反应结束后，在反应液中加入适量去离子水，将反应液混 合物转移至透析袋中(MWC0 = 8000-14000Da)，去离子水中透析3天，冷冻干燥，得到HCCS-g-PEI-g-PEG 聚合物。
[0076] 实施例19
[0077]将制备的HCCS加入[BMIM]Ac离子液体中，80°C油浴犯气保护下充分搅拌溶解，加 入与壳聚糖氨基葡萄糖单元等摩尔量的⑶1，犯气保护下80°C搅拌反应2h，再加入0.3mol壳 聚糖氨基葡萄糖单元的mPEG-NH 2，N2气保护下80°C反应2h，加入壳聚糖氨基葡萄糖单元0.1 倍摩尔量的盐酸，再滴加壳聚糖氨基葡萄糖单元3倍摩尔量氮丙啶聚合，进行PEI接枝，反应 结束后，在反应液中加入适量去离子水，将反应液混合物转移至透析袋中（MW⑶= 8000-14000Da)，去离子水中透析3天，冷冻干燥，得到HCCS-g-PEI-g-PEG聚合物。
[0078] 实施例20
[0079]将制备的HCCS加入[BMIM]Ac离子液体中，80°C油浴犯气保护下充分搅拌溶解，加 入与壳聚糖氨基葡萄糖单元等摩尔量的⑶1，犯气保护下80°C搅拌反应2h，再加入0.3mol壳 聚糖氨基葡萄糖单元的mPEG-NH 2，N2气保护下80°C反应2h，加入壳聚糖氨基葡萄糖单元0.1 倍摩尔量的盐酸，再滴加壳聚糖氨基葡萄糖单元1倍摩尔量氮丙啶聚合，进行PEI接枝，反应 结束后，在反应液中加入适量去离子水，将反应液混合物转移至透析袋中（MW⑶= 8000-14000Da)，去离子水中透析3天，冷冻干燥，得到HCCS-g-PEI-g-PEG聚合物。
[0080] HCCS-g-PE I -g-PEG/DNA复合物的环境响应性能测定
[00811 采用琼脂糖凝胶电泳考察HCCS-g-PEI-g-PEG/DNA复合物在酸环境刺激响应释放 DNA的性能：以pH值从7.4到4.0变化的roS缓冲溶液，新鲜制备HCCS-g-PEI-g-PEG/DNA复合 物，孵育lh后，加入Loading Buffer进行电泳。考察复合物还原环境下刺激响应释放DNA的 性能:新鲜制备HCCS-g-PEI-g-PEG/DNA复合物，加入不同浓度的DTT，孵育lh后加入Loading Buffer进行电泳测试。
[0082] HCCS-g-PEI-g-PEG聚合物基因转运效率的测定
[0083]采用pGL3质粒为报告基因，对HCCS-g-PEI-g-PEG聚合物载体的基因转运性能进行 评价，10%血清条件下的基因转运和无血清条件下的基因转运作对比，所用细胞为人非小 细胞肺癌细胞A549细胞系。将培养好的细胞铺板，在培养箱中培养至细胞融合度达到80% 后，进行基因转运，转运时，将完全培养基吸去，用洗涤两次，加入400yL含10 %血清的培 养基和不同N/P比（质量比）的HCCS-g-PEI-g-PEG/DNA复合物(每孔含lyg DNA)，培养18h后， 吸出培养基，换上新鲜的含10%血清的培养基继续培养32h后进行检测。按照荧光素酶试剂 盒所提供的说明书在BioTek Synergy2多功能酶标仪上检测光子的强度，用BCA检测出总蛋 白的浓度，从而将结果统一标准化成RLU/mg蛋白（每毫克蛋白所对应的相对光子数）。
[0084] HCCS-g-PEI-g-PEG聚合物的细胞毒性
[0085] 载体的细胞毒性采用MTT法进行评价。在96孔细胞培养板上种植细胞，平行3孔，每 孔种植5 X 104个细胞，在37 °C，5 % C02细胞培养箱中培养至细胞融合度达到85 %以上。移去 培养基，用PBS洗2次后，加入新鲜培养基和待测载体，培养24h后，每孔加入20yL 5mg/mL的 MTT溶液，37 °C继续培养4h，移去培养基，终止培养。活细胞线粒体中的琥珀酸脱氢酶还原 MTT生成甲臢，每孔加入150yL DMS0使溶解，在37°C继续孵育30min。在多功能酶标仪 (Sunrise Tecan)上测定570nm波长各孔的吸收值，检测前震动96孔板自动混勾600s，并采 用无细胞的培养基对酶标仪调零。细胞存活率按公式1.1计算：
[0086] 细胞存活率（％)=A570smp/A570ctlX100 (1.1)
[0087] 其中A570smp为加入待测载体或复合物的细胞孔板的吸光值，A570CTL为只含培养基 的细胞孔板的吸光值。
[0088] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 含pH敏感酰腙键的大分子交联壳聚糖，其特征在于，具有式(I)结构：其中，R为Cm的烷基或C24的烯基或含1~3个苯环的芳基。2. 根据权利要求1所述含pH敏感酰腙键的大分子交联壳聚糖，其特征在于，R = -CH2-S-C2H4-或 _C3H6_ 或 _C4H8_ 或 _C6H4_ 〇3. -种如权利要求1所述含pH敏感酰腙键的大分子壳聚糖的制备方法，其特征在于，采 用高碘酸盐、壳聚糖低聚寡糖在醋酸-醋酸盐缓冲溶液中，0-4 °C搅拌反应10_30h，再加入乙 二醇终止反应，反应液经透析、冷冻干燥，制备醛基壳聚糖，再将醛基壳聚糖分散到醇溶液 中，加入二酰肼化合物，再加入适量冰醋酸，在惰性气体保护下，20-100°C的反应温度下搅 拌回流2-80h，去离子水透析后，冷冻干燥，得到pH敏感酰腙键交联壳聚糖。4. 根据权利要求3所述含pH敏感酰腙键大分子壳聚糖的制备方法，其特征在于，所述壳 聚糖低聚寡糖的重均分子量为500_10000Da，脱乙酰度为65-95%。5. 根据权利要求3所述含pH敏感酰腙键大分子壳聚糖的制备方法，其特征在于，所述二 酰肼化合物为草酰二肼、双丙酰肼、双丁酰肼、双己酰肼或双苯酰肼中的一种。6. 根据权利要求3所述含pH敏感酰腙键交联大分子壳聚糖的制备方法，其特征在于，二 酰肼化合物用量为醛基壳聚糖重复单元摩尔当量的0.1-2倍，反应条件为20-100°C回流2-80h〇 7. pH响应壳聚糖基因载体，其特征在于，具有式（n)结构：其中，R为Cw的烷基或Cm的烯基或含1~3个苯环的芳基，优选地，R = -C2H4_或-C4H8-。8. -种如权利要求7所述的pH响应壳聚糖基因载体的制备方法，其特征在于，含pH敏感 酰腙键交联大分子壳聚糖与聚乙烯亚胺和聚乙二醇进行接枝共聚反应，得到HCCS-g-PEI-g-PEG聚合物。9. 根据权利要求8所述的pH响应壳聚糖基因载体的制备方法，其特征在于，将制备的pH 敏感酰腙型大分子壳聚糖加入离子液体中，充分搅拌溶解后加入与壳聚糖氨基葡萄糖单元 等摩尔量的〇01，犯气保护下搅拌反应加入PEG和PEI，反应混合物在去离子水中透析，冷冻 干燥得到HCCS-g-PEI-g-PEG聚合物。10. 权利要求7所述的pH响应壳聚糖基因载体在基因转染中的应用。
【文档编号】C08J3/24GK106046385SQ201610486542
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月27日
【发明人】张树彪, 陈会英, 赵轶男, 支德福
【申请人】大连民族大学