一种星形支化聚(β-氨基酯)降解方法及得到的部分降解产物和应用

本发明属于生物医用材料领域，涉及一种星形支化聚(β-氨基酯)降解方法及获得的部分降解的星形支化聚(β-氨基酯)和基因递送应用。

背景技术：

1、基因治疗是指使用特定的方法将具有特异性功能的dna或rna等基因材料递送进入靶向组织或细胞进行功能性蛋白调控，以达到疾病治疗的目的，已成为治疗各种遗传性疾病或后天获得性疾病最有前景的疗法之一。由于裸漏的dna和rna不易穿越同为负电性且疏水的细胞膜，且易被血液或细胞质中的核酸酶及限制性内切酶降解。因此，在基因治疗过程中需要借助于载体对dna和rna进行压缩和保护。缺乏安全而高效的基因递送载体严重限制了基因治疗的临床转化。

2、目前，脂质体纳米粒子为基因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，限制了其临床化应用。而阳离子聚合物由于原料来源广泛、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性好等诸多优势，已受到广泛关注，主要包括聚乙烯亚胺(pei)、聚甲基丙烯酸二甲胺基乙酯(pdmaema)等。虽然阳离子聚合物载体已展现出一定的应用潜力，但由于阳离子聚合物降解性能差，易引发细胞毒性，且单体种类往往比较单一。

3、星形支化聚(β-氨基酯)由于三维立体结构、多重末端基团及更广的化学修饰空间，具有较高的dna负载效率，压缩dna后所形成的复合物纳米粒子与细胞之间具有更强的相互作用，并在dna递送方面已经展现出广阔的应用前景。但星形支化聚(β-氨基酯)性能筛选过程中需要考虑支化单元、双丙烯酸酯类单体、小分子胺类单体以及功能化修饰，造成高性能星形支化聚(β-氨基酯)的制备考虑的因素太多，且制备聚(β-氨基酯)主链的柔顺性和结构的灵活性较差，不利于其单体的筛选和优化，进而限制其规模化应用。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的提供一种星形支化聚(β-氨基酯)降解方法及得到的部分降解的星形支化聚(β-氨基酯)和应用，该方法可以成功制备出一系列不同分子量且结构更为灵活的部分降解的星形支化聚(β-氨基酯)，提升其与dna之间的作用，增加其对dna的递送效率，为临床基因治疗提供重要的平台化技术。

2、本发明通过以下技术方案实现：

3、一种星形支化聚(β-氨基酯)降解方法，包括以下步骤：

4、1)将星形支化聚(β-氨基酯)溶解于dmso或四氢呋喃中，得到星形支化聚(β-氨基酯)原液；

5、2)将星形支化聚(β-氨基酯)原液滴加到酸性缓冲溶液中，室温搅拌预设时间，将所得反应液进行沉淀，获取部分降解的星形支化聚(β-氨基酯)组分；其中，所述酸性缓冲溶液的ph值为4.0～6.0。

6、优选的，步骤1)中，所述星形支化聚(β-氨基酯)的分子量为10.0～50.0kg/mol。

7、优选的，步骤1)中，所述星形支化聚(β-氨基酯)原液中星形支化聚(β-氨基酯)的浓度为80～200mg/ml。

8、优选的，步骤2)中，所述酸性缓冲溶液为酸性醋酸钠缓冲溶液或酸性柠檬酸钠缓冲溶液。

9、优选的，步骤2)中，所述预设时间为1～48h。

10、进一步的，步骤2)中，所述预设时间为1～24h。

11、优选的，步骤2)中，所述沉淀采用的沉淀溶剂为乙醚，且乙醚体积为反应液的5～10倍。

12、本发明提供采用所述的降解方法得到的部分降解的星形支化聚(β-氨基酯)，所述部分降解的星形支化聚(β-氨基酯)的分子量范围为2.0kg/mol～20.0kg/mol。

13、本发明还提供一种复合物纳米粒子，为如上所述的部分降解的星形支化聚(β-氨基酯)与dna复合得到的纳米粒子。

14、本发明还提供所述的部分降解的星形支化聚(β-氨基酯)或者所述的复合物纳米粒子在制备基因载体中的应用，所述基因载体用于递送基因至组织或细胞。

15、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

16、本发明利用酸性条件下聚(β-氨基酯)可电离溶解的性质和主链酯键可水解的特性，通过优选合适的酸性缓冲溶液，使得星形支化聚(β-氨基酯)在酸性条件下进行部分降解，得到结构更灵活的部分降解的星形支化聚(β-氨基酯)，部分降解的星形支化聚(β-氨基酯)可显著提升与dna之间的作用，进而提升dna转染效率，也为其进一步的临床授权提供了重要支撑。该降解方法简单高效，所用原料便宜易得，成本低、对设备要求低，适合产业化。其与目前本领域主流的商业化dna转染试剂jetpei和lipo3000相比，获得的不同分子量的结构更灵活的部分降解的星形支化聚(β-氨基酯)更具临床治疗的潜力。生物物理性能表征表明，不同分子量的结构更灵活的部分降解的星形支化聚(β-氨基酯)与dna形成的复合物纳米粒子具有更为均匀的粒径分布。同时，体外的转染结果也表明，部分降解能能够显著的提升星形支化聚(β-氨基酯)对dna转染效率和转染后细胞活性，为遗传性皮肤病治疗和临床转化提供重要参考。

17、进一步的，本发明通过控制反应时间，可以控制星形支化聚(β-氨基酯)的降解程度，得到合适降解程度的星形支化聚(β-氨基酯)，从而得到对dna转染效率优异的星形支化聚(β-氨基酯)。

技术特征：

1.一种星形支化聚(β-氨基酯)降解方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的星形支化聚(β-氨基酯)降解方法，其特征在于，步骤1)中，所述星形支化聚(β-氨基酯)的分子量为10.0～50.0kg/mol。

3.根据权利要求1所述的星形支化聚(β-氨基酯)降解方法，其特征在于，步骤1)中，所述星形支化聚(β-氨基酯)原液中星形支化聚(β-氨基酯)的浓度为80～200mg/ml。

4.根据权利要求1所述的星形支化聚(β-氨基酯)降解方法，其特征在于，步骤2)中，所述酸性缓冲溶液为酸性醋酸钠缓冲溶液或酸性柠檬酸钠缓冲溶液。

5.根据权利要求1所述的星形支化聚(β-氨基酯)降解方法，其特征在于，步骤2)中，所述预设时间为1～48h。

6.根据权利要求5所述的星形支化聚(β-氨基酯)降解方法，其特征在于，步骤2)中，所述预设时间为1～24h。

7.根据权利要求1所述的星形支化聚(β-氨基酯)降解方法，其特征在于，步骤2)中，所述沉淀采用的沉淀溶剂为乙醚，且乙醚体积为反应液的5～10倍。

8.采用权利要求1～7任一项所述的降解方法得到的部分降解的星形支化聚(β-氨基酯)，其特征在于，所述部分降解的星形支化聚(β-氨基酯)的分子量范围为2.0kg/mol～20.0kg/mol。

9.一种复合物纳米粒子，其特征在于，为权利要求8所述的部分降解的星形支化聚(β-氨基酯)与dna复合得到的纳米粒子。

10.权利要求8所述的部分降解的星形支化聚(β-氨基酯)或者权利要求9所述的复合物纳米粒子在制备基因载体中的应用，其特征在于，所述基因载体用于递送基因至组织或细胞。

技术总结
本发明提供一种星形支化聚(β‑氨基酯)降解方法及得到的部分降解的星形支化聚(β‑氨基酯)和应用，所述降解方法包括：1)将星形支化聚(β‑氨基酯)溶解于DMSO或四氢呋喃中，得到星形支化聚(β‑氨基酯)原液；2)将星形支化聚(β‑氨基酯)原液滴加到酸性缓冲溶液中，室温搅拌预设时间，将所得反应液进行沉淀，获取部分降解的星形支化聚(β‑氨基酯)组分；其中，所述酸性缓冲溶液的pH值为4.0‑6.0。该方法可以成功制备出一系列不同分子量且结构更为灵活的部分降解的星形支化聚(β‑氨基酯)，提升其与DNA之间的作用，增加其对DNA的递送效率，为临床基因治疗提供重要的平台化技术。

技术研发人员：王晨飞,李明,王飞飞,周德重
受保护的技术使用者：复旦大学附属儿科医院
技术研发日：
技术公布日：2024/11/14