CN103724616A - 一种两亲性三嵌段共聚物及制备方法及用途 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种两亲性三嵌段共聚物及制备方法及用途，两亲性三嵌段共聚物是由聚乙二醇单甲醚、吗啉-2，5-二酮衍生物均聚物和聚乙烯亚胺依次连接构成，所述两亲性三嵌段共聚物的分子量为2000-105000。实验证明本发明的两亲性三嵌段共聚物细胞毒性低且转染率高。本发明方法简单，无污染，用本发明的两亲性三嵌段共聚物制备的纳米粒具有良好的生物相容性，能有效携载基因进入细胞。两亲性三嵌段共聚物以吗啉-2，5-二酮衍生物的均聚物作为疏水性纳米粒的核心，疏水链段之间的氢键作用提高了疏水核心的稳定性。纳米粒表面链接大量的低分子量的PEI和亲水性的PEG链段，提高了纳米粒的转染效率，同时降低了其细胞毒性。
Description
技术领域
本发明属于基因载体材料技术领域，具体涉及到具有低毒性和高转染率的可降解聚合物改性聚乙烯亚胺纳米基因载体及制备方法。也涉及生物医用高分子材料生物相容性改性领域。
技术背景
随着基因治疗的发展，非病毒基因载体因性能稳定、容易制作、强大的载核酸能力和较低的免疫原性，而得到广泛的应用。阳离子聚合物基因载体材料包括：聚乙烯亚胺（PEI）、聚酰胺胺、聚丙烯亚胺、聚-L-赖氨酸、聚丙烯胺和壳聚糖等。这些材料具有长期安全性和生物相容性，以这些材料制作的纳米粒，因其结构稳定、易被细胞吞噬和较好的特定组织与器官的靶向释放能力，成为基因治疗领域中的研究热点。在众多的阳离子聚合物中，PEI因具有高密度的氨基而带有正电荷，能够高效地吸附和压缩DNA分子，且具有“质子海绵作用”，形成纳米粒基因复合物，进入细胞后能够阻止核酸酶对目的基因的降解。因此携带DNA的PEI纳米粒具有很好的转染效，成为非病毒基因传递载体中的“黄金标准”。
PEI纳米粒的转染效率随着分子量的增大而增大，但是，其细胞毒性也随之增高。其原因在于高分子量的PEI带有较强的正电荷，导致其与细胞表面因静电吸引而发生强烈作用，致使细胞死亡。为了降低PEI毒性，在PEI上修饰聚乙二醇（PEG）和多糖等，或引入带负电荷的丙酸或丁二酸等来中和PEI的正电荷，以及通过化学反应使PEI分子中的氨基乙酰化，以降低PEI所带的正电荷，但是对基因的携带能力有所影响。
PEI25k Da的高毒性限制了其作为基因载体的广泛应用，尤其是在体内应用受到限制。虽然低分子量PEI毒性很低，能够满足基因转染对细胞低毒性的要求，但是低分子量PEI几乎没有转染效率。为此，需要降低PEI25kDa的高毒性，或者提高低分子量PEI的转染率。
聚吗啉-2，5-二酮衍生物是α-氨基酸和α-羟基酸交替共聚物，是一种无毒并且在体内外均可生物降解的聚合物。吗啉-2，5-二酮衍生物的均聚物是一类有价值的生物可降解医用材料。聚吗啉-2，5-二酮衍生物，例如聚3(S)-甲基-吗啉-2，5-二酮，降解产物L-丙氨酸能够通过生物代谢途径而被人体利用。
发明内容
本发明的第一个目的是解决现有技术存在的使用PEI25kDa，因其分子量高而具有高细胞毒性的问题，提供一种细胞毒性低且具有高转染性能的基因载体。
本发明的第二个目的是提供一种两亲性三嵌段共聚物的制备方法。
本发明的第三个目的是提供一种两亲性三嵌段共聚物制备纳米粒的用途。
本发明的第四个目的是提供一种两亲性三嵌段共聚物制备纳米粒的第二种用途。
本发明的技术方案概述如下：
一种两亲性三嵌段共聚物，是由聚乙二醇单甲醚、吗啉-2，5-二酮衍生物均聚物和聚乙烯亚胺依次连接构成，所述两亲性三嵌段共聚物的分子量为2000-105000。
一种两亲性三嵌段共聚物的制备方法，是包括如下步骤：
(1)按质量比为100：100-400的比例称取聚乙二醇单甲醚、吗啉-2，5-二酮衍生物单体，加入含锡催化剂在隔离空气的条件下，在140-155℃反应0.5-2h后，在100-130℃反应1-72h，得到混合物：所述含锡催化剂的加入量为吗啉-2，5-二酮衍生物单体质量的0.001%-5%；所述聚乙二醇单甲醚的分子量为600-20000；所述吗啉-2，5-二酮衍生物单体的结构为式（I）：
其中R1：-H或-CH3；
R2：-H，-CH3，-CH2CH3，-CH2CH2CH3，-CH(CH3)2，-CH2C(CH3)2或-CH(CH3)-CH2-CH3；
(2)将混合物分离，提纯得到两嵌段聚合物，其中吗啉-2，5-二酮衍生物均聚物的分子量为1200-80000；
(3)在隔离空气的条件下，按比例将0.125mmol所述两嵌段聚合物溶于3-8mL有机溶剂中得到溶液；滴加到5-10mL的含0.125mmol异佛尔酮二异氰酸酯的甲苯溶液中，加入含锡催化剂，所述含锡催化剂的加入量为两嵌段共聚物质量的0.001%-5%，25℃反应12-48h；
(4)将步骤（3）获得的溶液加入到8-18mL的含0.125mmol聚乙烯亚胺的甲苯溶液中，50-60℃反应12-72h；降至室温后，加入10-100mL正己烷进行沉淀，得到白色两亲性三嵌段共聚物；所述聚乙烯亚胺分子量为200-5000。
含锡催化剂为辛酸亚锡、辛酸锡、二丁基氧化锡或二月桂酸二丁基锡。
所述步骤（2）优选为：将5-50g的混合物溶于10-100mL二甲基亚砜制成溶液，加入30-300mL无水乙醚，过滤，沉淀为白色两嵌段聚合物，其中吗啉-2，5-二酮衍生物均聚物的分子量为1200-80000。
有机溶剂为三氯甲烷，二氯甲烷，二甲基亚砜或N，N-二甲基甲酰胺。
两亲性三嵌段共聚物制备纳米粒的用途，包括如下步骤：
将10-100mg两亲性三嵌段共聚物溶于1-10mL第二种有机溶剂中制成聚合物溶液，在滴速为0.01-0.10mL/min滴入搅拌速率为400-2000rpm的10-100mL超纯水中，再在400-2000rpm搅拌24-48h，蒸发第二种有机溶剂，得到含有粒径为70-205nm的纳米粒的液体，所述第二种有机溶剂为四氢呋喃或体积比为（1-3）:1的四氢呋喃与N，N-二甲基甲酰胺的混合液。
第二种两亲性三嵌段共聚物制备纳米粒的用途，包括如下步骤：
将10-100mg两亲性三嵌段共聚物溶于1-10mL二甲基亚砜中，制成聚合物溶液，在滴速为0.01-0.10mL/min滴入搅拌速率为400-2000rpm的10-100mL超纯水中，转移到截留分子量为3500-7000Da的透析袋内，将透析袋放入装满蒸馏水的容器内，放在磁力搅拌台上400-1000rpm搅拌蒸馏水，进行透析，每隔3-5h换水一次，透析24-72h去掉溶液中的二甲基亚砜，得到含有粒径为50-200nm的纳米粒的液体。
实验证明本发明的两亲性三嵌段共聚物细胞毒性低且转染率高。本发明方法简单，无污染，用本发明的两亲性三嵌段共聚物制备的纳米粒具有良好的生物相容性，能有效携载基因进入细胞。两亲性三嵌段共聚物以吗啉-2，5-二酮衍生物的均聚物作为疏水性纳米粒的核心，疏水链段之间的氢键作用提高了疏水核心的稳定性。纳米粒表面链接大量的低分子量的PEI和亲水性的PEG链段，提高了纳米粒的转染效率，同时降低了其细胞毒性。
附图说明
图1为两亲性三嵌段共聚物经自组装形成纳米粒示意图。
图2为两嵌段共聚物及两亲性三嵌段共聚物的1H NMR图谱。
图3为纳米粒/pEFGP-ZNF580复合物SEM图。
图4为不同氮磷比条件下的纳米粒/pEFGP-ZNF580复合物琼脂糖凝电泳阻滞实验。
图5为在不同时间节点纳米粒/pEFGP-ZNF580复合物中pEFGP-ZNF580在人脐静脉内皮细胞株（EA.hy926，购自American Type Culture Collection）细胞中绿色荧光蛋白的表达情况。
图6为转染48小时后人脐静脉内皮细胞株（EA.hy926）细胞内ZNF580蛋白表达Westernblot分析。
图7为不同浓度的纳米粒和纳米粒/pEFGP-ZNF580（N/P=10）复合物处理48小时后，人脐静脉内皮细胞株（EA.hy926）细胞的相对细胞活力(
，n=6，*p<0.05vs.PEI组)。
图8为三种不同吗啉-2，5-二酮聚合物为疏水核心的纳米粒的细胞相对活力。
图9为在不同时间点人脐静脉内皮细胞株（EA.hy926）细胞的迁移过程和迁移面积。(A)EA.hy926迁移过程，(B)利用Image-Pro Plus(6.0)计算的迁移面积(，n=3，*p<0.05vs.对照组)。
图10为两亲性三嵌段共聚物。其结构有（A）聚乙二醇单甲醚，（B）吗啉-2，5-二酮衍生物均聚物(PMD)和（C）聚乙烯亚胺(PEI)构成。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，本发明的实施例是为了使本领域的技术人员能够更好地理解本发明，但并不对本发明进行任何限制。
为了克服因使用高分子量PEI而带来的细胞毒性，本发明采用低毒性和低分子量的PEI，将分子量限制在200至5000，优选为600-2000。将PEI进行修饰，链接上亲水性的聚乙二醇，同时链接上疏水的吗啉-2,5-二酮衍生物的均聚物，构成两亲性三嵌段共聚物。
具体制备路线：以聚乙二醇单甲醚（mPEG）引发吗啉-2，5-二酮衍生物均聚，形成两嵌段共聚物，经接枝低分子量PEI后，形成两亲性三嵌段共聚物（见图10）。经过自组装形成具有载基因功能的纳米粒，自组装过程示意图见图1。
实施例1
一种两亲性三嵌段共聚物的制备方法，包括如下步骤：
（1）按质量比为100：200的比例称取聚乙二醇单甲醚、吗啉-2，5-二酮衍生物单体，加入辛酸亚锡在隔离空气的条件下，在150℃反应1h后，在120℃反应48h，得到混合物：所述辛酸亚锡的加入量为吗啉-2，5-二酮衍生物单体质量的2%；所述聚乙二醇单甲醚的分子量为5000；
吗啉-2，5-二酮衍生物单体的结构为式（I）：
其中R1：-H；R2：-H；
（2）将25g的混合物溶于50mL二甲基亚砜制成溶液，加入150mL无水乙醚，过滤，沉淀为白色两嵌段聚合物，其中吗啉-2，5-二酮衍生物均聚物的分子量为15000；
（3）在隔离空气的条件下，按比例将0.125mmol所述两嵌段聚合物溶于5mL三氯甲烷中得到溶液；滴加到7mL的含0.125mmol异佛尔酮二异氰酸酯的甲苯溶液中，加入辛酸亚锡，所述辛酸亚锡的加入量为两嵌段共聚物质量的1%，25℃反应24h；
（4）将步骤（3）获得的溶液加入到12mL的含0.125mmol聚乙烯亚胺的甲苯溶液中，55℃反应40h；降至室温后，加入50mL正己烷进行沉淀，得到白色两亲性三嵌段共聚物，其结构示意图见图10，所示两亲性三嵌段共聚物结构由（A）聚乙二醇单甲醚，（B）吗啉-2，5-二酮衍生物均聚物(PMD)和（C）聚乙烯亚胺(PEI)构成。
所述聚乙烯亚胺分子量为1800。
实施例2
一种两亲性三嵌段共聚物的制备方法，包括如下步骤：
（1）按质量比为100：100的比例称取聚乙二醇单甲醚、吗啉-2，5-二酮衍生物单体，加入辛酸锡在隔离空气的条件下，在140℃反应2h后，在100℃反应72h，得到混合物：辛酸锡的加入量为吗啉-2，5-二酮衍生物单体质量的0.001%；聚乙二醇单甲醚的分子量为600；
吗啉-2，5-二酮衍生物单体的结构为式（I），其中R1：-H,R2：-CH3；
（2）将25g的混合物溶于50mL二甲基亚砜制成溶液，加入150mL无水乙醚，过滤，沉淀为白色两嵌段聚合物，其中吗啉-2，5-二酮衍生物均聚物的分子量为1200；其1H NMR图谱见图2(a)，(a)mPEG-b-PMMD两嵌段共聚物，*溶剂峰。
（3）在隔离空气的条件下，按比例将0.125mmol所述两嵌段聚合物溶于3mL二氯甲烷中得到溶液；滴加到5mL的含0.125mmol异佛尔酮二异氰酸酯的甲苯溶液中，加入辛酸锡，辛酸锡的加入量为两嵌段共聚物质量的0.001%，25℃反应48h；
（4）将步骤（3）获得的溶液加入到8mL的含0.125mmol聚乙烯亚胺的甲苯溶液中，50℃反应72h；降至室温后，加入10mL正己烷进行沉淀，得到白色两亲性三嵌段共聚物，所述聚乙烯亚胺分子量为200。
其1H NMR图谱见图2（b）；(b)mPEG-b-PMMD-g-PEI三嵌段共聚物，*溶剂峰。
实施例3
一种两亲性三嵌段共聚物的制备方法，包括如下步骤：
（1）按质量比为100：400的比例称取聚乙二醇单甲醚、吗啉-2，5-二酮衍生物单体，加入二丁基氧化锡在隔离空气的条件下，在155℃反应0.5h后，在130℃反应1h，得到混合物：二丁基氧化锡的加入量为吗啉-2，5-二酮衍生物单体质量的5%；所述聚乙二醇单甲醚的分子量为20000；
吗啉-2，5-二酮衍生物单体的结构为式（I）：其中R1：-H,R2：-CH2CH3；
（2）将50g的混合物溶于100mL二甲基亚砜制成溶液，加入300mL无水乙醚，过滤，沉淀为白色两嵌段聚合物，其中吗啉-2，5-二酮衍生物均聚物的分子量为80000；
（3）在隔离空气的条件下，按比例将0.125mmol所述两嵌段聚合物溶于8mL二甲基亚砜中得到溶液；滴加到10ml的含0.125mmol异佛尔酮二异氰酸酯的甲苯溶液中，加入二丁基氧化锡，二丁基氧化锡的加入量为两嵌段共聚物质量的5%，25℃反应12h；
（4）将步骤（3）获得的溶液加入到18mL的含0.125mmol聚乙烯亚胺的甲苯溶液中，60℃反应12h；降至室温后，加入100mL正己烷进行沉淀，得到白色两亲性三嵌段共聚物；所述聚乙烯亚胺分子量为5000。
实施例4
一种两亲性三嵌段共聚物的制备方法，包括如下步骤：
（1）按质量比为100：105的比例称取聚乙二醇单甲醚、吗啉-2，5-二酮衍生物单体，加入二月桂酸二丁基锡在隔离空气的条件下，在142℃反应1.8h后，在106℃反应70h，得到混合物：二月桂酸二丁基锡的加入量为吗啉-2，5-二酮衍生物单体质量的0.01%；所述聚乙二醇单甲醚的分子量为2000；
吗啉-2，5-二酮衍生物单体的结构为式（I）：其中R1：-H,R2：-CH(CH3)2；
（2）将5g的混合物溶于10mL二甲基亚砜制成溶液，加入30mL无水乙醚，过滤，沉淀为白色两嵌段聚合物，其中吗啉-2，5-二酮衍生物均聚物的分子量为4355；
（3）在隔离空气的条件下，按比例将0.125mmol所述两嵌段聚合物溶于4mL N，N-二甲基甲酰胺中得到溶液；滴加到6ml的含0.125mmol异佛尔酮二异氰酸酯的甲苯溶液中，加入二月桂酸二丁基锡，二月桂酸二丁基锡的加入量为两嵌段共聚物质量的0.01%，25℃反应36h；
（4）将步骤（3）获得的溶液加入到10mL的含0.125mmol聚乙烯亚胺的甲苯溶液中，52℃反应60h；降至室温后，加入30mL正己烷进行沉淀，得到白色两亲性三嵌段共聚物；所述聚乙烯亚胺分子量为1800。
实施例5
一种两亲性三嵌段共聚物的制备方法，包括如下步骤：
（1）按质量比为100：110的比例称取聚乙二醇单甲醚、吗啉-2，5-二酮衍生物单体，加入辛酸亚锡在隔离空气的条件下，在144℃反应1.6h后，在110℃反应62h，得到混合物：辛酸亚锡的加入量为吗啉-2，5-二酮衍生物单体质量的0.09%；所述聚乙二醇单甲醚的分子量为3500；
吗啉-2，5-二酮衍生物单体的结构为式（I），其中R1：-CH3,R2：-CH2C(CH3)2；
（2）将混合物分离，提纯得到两嵌段聚合物，其中吗啉-2，5-二酮衍生物均聚物的分子量为7350；
（3）在隔离空气的条件下，按比例将0.125mmol所述两嵌段聚合物溶于5mL二甲基亚砜中得到溶液；滴加到7mL的含0.125mmol异佛尔酮二异氰酸酯的甲苯溶液中，加入辛酸亚锡，辛酸亚锡的加入量为两嵌段共聚物质量的0.1%，25℃反应30h；
（4）将步骤（3）获得的溶液加入到12mL的含0.125mmol聚乙烯亚胺的甲苯溶液中，54℃反应48h；降至室温后，加入40mL正己烷进行沉淀，得到白色两亲性三嵌段共聚物；所述聚乙烯亚胺分子量为600。
实施例6
一种两亲性三嵌段共聚物的制备方法，包括如下步骤：
（1）按质量比为100：150的比例称取聚乙二醇单甲醚、吗啉-2，5-二酮衍生物单体，加入辛酸锡在隔离空气的条件下，在148℃反应1.4h后，在113℃反应50h，得到混合物：辛酸锡的加入量为吗啉-2，5-二酮衍生物单体质量的1.0%；所述聚乙二醇单甲醚的分子量为6000；
吗啉-2，5-二酮衍生物单体的结构为式（I），其中R1：CH3,R2：-CH(CH3)-CH2-CH3；
（2）将混合物分离，提纯得到两嵌段聚合物，其中吗啉-2，5-二酮衍生物均聚物的分子量为15000；
（3）在隔离空气的条件下，按比例将0.125mmol所述两嵌段聚合物溶于6mL二甲基亚砜中得到溶液；滴加到8mL的含0.125mmol异佛尔酮二异氰酸酯的甲苯溶液中，加入辛酸锡，辛酸锡的加入量为两嵌段共聚物质量的1%，25℃反应24h；
（4）将步骤（3）获得的溶液加入到14mL的含0.125mmol聚乙烯亚胺的甲苯溶液中，56℃反应36h；降至室温后，加入50mL正己烷进行沉淀，得到白色两亲性三嵌段共聚物；所述聚乙烯亚胺分子量为3000。
实施例7
一种两亲性三嵌段共聚物的制备方法，包括如下步骤：
（1）按质量比为100：190的比例称取聚乙二醇单甲醚、吗啉-2，5-二酮衍生物单体，加入二丁基氧化锡在隔离空气的条件下，在150℃反应1.2h后，在116℃反应48h，得到混合物：二丁基氧化锡的加入量为吗啉-2，5-二酮衍生物单体质量的2.0%；所述聚乙二醇单甲醚的分子量为10000；
吗啉-2，5-二酮衍生物单体的结构为式（I），其中R1：CH3,R2：-H。
（2）将混合物分离，提纯得到两嵌段聚合物，其中吗啉-2，5-二酮衍生物均聚物的分子量为29000。
（3）在隔离空气的条件下，按比例将0.125mmol所述两嵌段聚合物溶于7mL三氯甲烷中得到溶液；滴加到9mL的含0.125mmol异佛尔酮二异氰酸酯的甲苯溶液中，加入二丁基氧化锡，二丁基氧化锡的加入量为两嵌段共聚物质量的2%，25℃反应18h；
（4）将步骤（3）获得的溶液加入到16mL的含0.125mmol聚乙烯亚胺的甲苯溶液中，58℃反应24h；降至室温后，加入60mL正己烷进行沉淀，得到白色两亲性三嵌段共聚物；所述聚乙烯亚胺分子量为4000。
实施例8
一种两亲性三嵌段共聚物的制备方法，包括如下步骤：
（1）按质量比为100：250的比例称取聚乙二醇单甲醚、吗啉-2，5-二酮衍生物单体，加入二月桂酸二丁基锡在隔离空气的条件下，在152℃反应1.0h后，在121℃反应46h，得到混合物：二月桂酸二丁基锡的加入量为吗啉-2，5-二酮衍生物单体质量的3%；所述聚乙二醇单甲醚的分子量为15000；
吗啉-2，5-二酮衍生物单体的结构为式（I），其中R1：-CH3，R2：-CH3；
（2）将混合物分离，提纯得到两嵌段聚合物，其中吗啉-2，5-二酮衍生物均聚物的分子量为37500；
（3）在隔离空气的条件下，按比例将0.125mmol所述两嵌段聚合物溶于4mL二氯甲烷中得到溶液；滴加到6mL的含0.125mmol异佛尔酮二异氰酸酯的甲苯溶液中，加入二月桂酸二丁基锡，二月桂酸二丁基锡的加入量为两嵌段共聚物质量的3%，25℃反应16h；
（4）将步骤（3）获得的溶液加入到10mL的含0.125mmol聚乙烯亚胺的甲苯溶液中，50℃反应72h；降至室温后，加入30mL正己烷进行沉淀，得到白色两亲性三嵌段共聚物；所述聚乙烯亚胺分子量为1800。
实施例9
一种两亲性三嵌段共聚物的制备方法，包括如下步骤：
（1）按质量比为100：300的比例称取聚乙二醇单甲醚、吗啉-2，5-二酮衍生物单体，加入辛酸亚锡在隔离空气的条件下，在154℃反应0.8h后，在125℃反应18h，得到混合物：辛酸亚锡的加入量为吗啉-2，5-二酮衍生物单体质量的4.0%；所述聚乙二醇单甲醚的分子量为18000；
吗啉-2，5-二酮衍生物单体的结构为式（I），其中R1：-CH3,R2：-CH2CH3；
（2）将混合物分离，提纯得到两嵌段聚合物，其中吗啉-2，5-二酮衍生物均聚物的分子量为72000；
（3）在隔离空气的条件下，按比例将0.125mmol所述两嵌段聚合物溶于5mL N，N-二甲基甲酰胺中得到溶液；滴加到7mL的含0.125mmol异佛尔酮二异氰酸酯的甲苯溶液中，加入辛酸亚锡，辛酸亚锡的加入量为两嵌段共聚物质量的4%，25℃反应14h；
（4）将步骤（3）获得的溶液加入到12mL的含0.125mmol聚乙烯亚胺的甲苯溶液中，55℃反应36h；降至室温后，加入40mL正己烷进行沉淀，得到白色两亲性三嵌段共聚物；所述聚乙烯亚胺分子量为600。
实施例10
一种两亲性三嵌段共聚物的制备方法，包括如下步骤：
（1）按质量比为100：350的比例称取聚乙二醇单甲醚、吗啉-2，5-二酮衍生物单体，加入辛酸锡在隔离空气的条件下，在155℃反应0.5后，在129℃反应10h，得到混合物：辛酸锡的加入量为吗啉-2，5-二酮衍生物单体质量的4.5%；所述聚乙二醇单甲醚的分子量为12000；
吗啉-2，5-二酮衍生物单体的结构为式（I），其中R1：-CH3,R2：-CH2CH3；
（2）将混合物分离，提纯得到两嵌段聚合物，其中吗啉-2，5-二酮衍生物均聚物的分子量为52000；
（3）在隔离空气的条件下，按比例将0.125mmol所述两嵌段聚合物溶于6mL二甲基亚砜中得到溶液；滴加到8mL的含0.125mmol异佛尔酮二异氰酸酯的甲苯溶液中，加入辛酸锡，辛酸锡的加入量为两嵌段共聚物质量的5%，25℃反应12h；
（4）将步骤（3）获得的溶液加入到14mL的含0.125mmol聚乙烯亚胺的甲苯溶液中，60℃反应12h；降至室温后，加入50mL正己烷进行沉淀，得到白色两亲性三嵌段共聚物；所述聚乙烯亚胺分子量为1800。
实施例11
实施例1制备的两亲性三嵌段共聚物制备纳米粒的用途，包括如下步骤：
将实施例1制备的两亲性三嵌段共聚物制备纳米粒的50mg溶于5mL第二种有机溶剂中制成聚合物溶液，在滴速为0.05mL/min滴入搅拌速率为1000rpm的50mL超纯水中，再在1000rpm搅拌36h，蒸发第二种有机溶剂，得到含有粒径120±10nm的纳米粒的液体，第二种有机溶剂为体积比为2:1的四氢呋喃与N，N-二甲基甲酰胺的混合液。
该纳米粒负载基因前后的粒径及形貌，见图3，其中，(A)纳米粒，(B)纳米粒/pEGFP-ZNF580复合物。（具体方法见S.Guo,Y.Huang,T.Wei,W.Zhang,W.Wang,D.Lin,X.Zhang,A.Kumar,Q.Du,J.Xing,L.Deng,Z.Liang,P.C.Wang,A.Dong and X.J.Liang,Biomaterials,2011,32,879）其中，ZNF580是由中国人民武装警察后勤学院，生理与病理实验室张文成课题组首先克隆并于Genbank注册的C2H2型转录因子新基因，注册号为AF184939。
该纳米粒/DNA复合物，转染EA.hy926细胞48小时后ZNF580蛋白表达Western blot分析（具体方法见D.L.Ren,H.K.Wang,J.Q.Liu,M.H.Zhang and W.C.Zhang,Mol.CellBiochem.,2012,359,183）结果，见图6。(A)EA.hy926对照组，(B)纳米粒/pEFGP-ZNF580复合物(N/P=5)转染的细胞，(C)纳米粒/pEFGP-ZNF580复合物(N/P=10)转染的细胞，(D)Lipofectamine TM2000转染的细胞(
n=3，*p<0.05vs.A组)。
用本实施例的纳米粒以及纳米粒/pEFGP-ZNF580复合物的细胞毒性结果见图7。
用本实施例的纳米粒制备的纳米粒/pEFGP-ZNF580复合物，在不同时间点人脐静脉内皮细胞株（EA.hy926）细胞的迁移过程和迁移面积（具体方法见M.Zubair,A.Ekholm,H.Nybom,S.Renvert,C.Widen and K.Rumpunen,J.Ethnopharmacol.,2012,141,825），见图9，图中(A)EA.hy926迁移过程，(B)利用Image-Pro Plus(6.0)计算的迁移面积(x+SD，n=3，*p<0.05vs.对照组)。
实施例12
实施例2制备的两亲性三嵌段共聚物制备纳米粒的用途，包括如下步骤：
将实施例2制备的10mg两亲性三嵌段共聚物溶于1mL第二种有机溶剂中制成聚合物溶液，在滴速为0.01mL/min滴入搅拌速率为2000rpm的10mL超纯水中，再在2000rpm搅拌24h，蒸发第二种有机溶剂，得到含有粒径为80±10nm的纳米粒的液体，所述第二种有机溶剂为体积比为1:1的四氢呋喃与N，N-二甲基甲酰胺的混合液。
实施例13
实施例3制备的两亲性三嵌段共聚物制备纳米粒的用途，包括如下步骤：
将实施例3制备的100mg两亲性三嵌段共聚物溶于10mL第二种有机溶剂中制成聚合物溶液，在滴速为0.10mL/min滴入搅拌速率为400rpm的100mL超纯水中，再在400rpm搅拌48h，蒸发第二种有机溶剂，得到含有粒径为195±10nm的纳米粒的液体，所述第二种有机溶剂为体积比为3:1的四氢呋喃与N，N-二甲基甲酰胺的混合液。该纳米粒琼脂糖凝胶电泳阻滞实验效果，见图4。
实施例14
实施例4制备的两亲性三嵌段共聚物制备纳米粒的用途，包括如下步骤：
将实施例4制备的20mg两亲性三嵌段共聚物溶于2mL四氢呋喃中制成聚合物溶液，在滴速为0.02mL/min滴入搅拌速率为500rpm的20mL超纯水中，再在600rpm搅拌30h，蒸发四氢呋喃，得到含有粒径为180±10nm的纳米粒的液体。
实施例15
实施例5制备的两亲性三嵌段共聚物制备纳米粒的用途，包括如下步骤：
将实施例5制备的50mg两亲性三嵌段共聚物溶于5mL第二种有机溶剂中制成聚合物溶液，在滴速为0.04mL/min滴入搅拌速率为600rpm的50mL超纯水中，再在600rpm搅拌32h，蒸发第二种有机溶剂，得到含有粒径为160±10nm的纳米粒的液体，所述第二种有机溶剂为体积比为2:1的四氢呋喃与N，N-二甲基甲酰胺的混合液。
实施例16
实施例1制备的两亲性三嵌段共聚物制备纳米粒的用途，包括如下步骤：
将实施例1制备的50mg两亲性三嵌段共聚物溶于5mL二甲基亚砜中，制成聚合物溶液，在滴速为0.05mL/min滴入搅拌速率为1000rpm的50mL超纯水中，转移到截留分子量为5000Da的透析袋内，将透析袋放入装满蒸馏水的容器内，放在磁力搅拌台上500rpm搅拌蒸馏水，进行透析，每隔4h换水一次，透析48h去掉溶液中的二甲基亚砜，得到含有粒径为110±10nm的纳米粒的液体。该纳米粒对人脐静脉内皮细胞株的转染效果见图5（纳米粒/DNA复合物1），LipofectamineTM2000（购自Invitrogen Carlsbad,USA）作为正相关对照组，(A)未经处理的细胞作为负相关对照组。
该纳米的细胞毒性见图8（纳米粒1）。
实施例17
实施例2制备的两亲性三嵌段共聚物制备纳米粒的用途，包括如下步骤：
将实施例2制备的10mg两亲性三嵌段共聚物溶于1mL二甲基亚砜中，制成聚合物溶液，在滴速为0.01mL/min滴入搅拌速率为2000rpm的10mL超纯水中，转移到截留分子量为3500Da的透析袋内，将透析袋放入装满蒸馏水的容器内，放在磁力搅拌台上1000rpm搅拌蒸馏水，进行透析，每隔5h换水一次，透析24h去掉溶液中的二甲基亚砜，得到含有粒径为60±10nm的纳米粒的液体。该纳米粒对人脐静脉内皮细胞株的转染效果见图5（纳米粒/DNA复合物2），该纳米的细胞毒性见图8（纳米粒2）。
实施例18
实施例3制备的两亲性三嵌段共聚物制备纳米粒的用途，包括如下步骤：
将实施例3中的100mg两亲性三嵌段共聚物溶于10mL二甲基亚砜中，制成聚合物溶液，在滴速为0.10mL/min滴入搅拌速率为400rpm的100mL超纯水中，转移到截留分子量为7000Da的透析袋内，将透析袋放入装满蒸馏水的容器内，放在磁力搅拌台上400rpm搅拌蒸馏水，进行透析，每隔3h换水一次，透析72h去掉溶液中的二甲基亚砜，得到含有粒径为190±10nm的纳米粒的液体。该纳米粒对人脐静脉内皮细胞株的转染效果见图5（纳米粒/DNA复合物3），该纳米的细胞毒性见图8（纳米粒3）。图8所示，纳米粒1-3几乎没有细胞毒性。
实施例19
实施例6制备的两亲性三嵌段共聚物制备纳米粒的用途，包括如下步骤：
将实施例6制备的20mg两亲性三嵌段共聚物溶于2mL二甲基亚砜中，制成聚合物溶液，在滴速为0.02mL/min滴入搅拌速率为500rpm的20mL超纯水中，转移到截留分子量为5000Da的透析袋内，将透析袋放入装满蒸馏水的容器内，放在磁力搅拌台上500rpm搅拌蒸馏水，进行透析，每隔4h换水一次，透析30h去掉溶液中的二甲基亚砜，得到含有粒径为180±10nm的纳米粒的液体。
实施例20
实施例7制备的两亲性三嵌段共聚物制备纳米粒的用途，包括如下步骤：
将实施例7中的50mg两亲性三嵌段共聚物溶于5mL二甲基亚砜中，制成聚合物溶液，在滴速为0.04mL/min滴入搅拌速率为600rpm的10-100mL超纯水中，转移到截留分子量为3500Da的透析袋内，将透析袋放入装满蒸馏水的容器内，放在磁力搅拌台上600rpm搅拌蒸馏水，进行透析，每隔4h换水一次，透析50h去掉溶液中的二甲基亚砜，得到含有粒径为160±10nm的纳米粒的液体。
在溶剂挥发法或透析法自组装制备纳米粒过程中，嵌段共聚物中的吗啉-2，5-二酮衍生物均聚物作为疏水链段，形成可降解的纳米粒核心。吗啉-2，5-二酮衍生物均聚物作为疏水核心的优势在于分子链之间容易形成氢键，从而增加纳米粒的稳定性，同时，其降解产物含有能够被人体吸收利用的L-氨基酸，还可以起到缓冲载体周围的pH变化的功能。所以，这种吗啉-2，5-二酮衍生物均聚物疏水核心克服了传统使用聚酯高分子做为纳米粒核心的缺点。
通过在疏水核心表面连接大量的亲水性聚乙二醇和低分子量的PEI链段，既增加了纳米粒的亲水性，又为纳米粒表面提供了大量正电荷，使纳米粒具有很好的生物相容性，且保持较高的转染力。
正是利用可降解的纳米粒的核心将许多低分子量的PEI链段固定在纳米粒表面，这样就起到了高分子量PEI才有的高转染率，降低PEI载基因纳米粒的细胞毒性，促进内皮细胞增殖和迁移。该纳米粒核心可降解性能保证了改性聚乙烯亚胺纳米基因载体在完成基因转染后，能够降解。
Claims (7)
1.一种两亲性三嵌段共聚物，其特征是由聚乙二醇单甲醚、吗啉-2，5-二酮衍生物均聚物和聚乙烯亚胺依次连接构成，所述两亲性三嵌段共聚物的分子量为2000-105000；
吗啉-2，5-二酮衍生物单体的结构为式（I）：
其中R1：-H或-CH3；
R2：-H，-CH3，-CH2CH3，-CH2CH2CH3，-CH(CH3)2，-CH2C(CH3)2或-CH(CH3)-CH2-CH3；
所述聚乙二醇单甲醚分子量为600-20000；
所述吗啉-2，5-二酮衍生物的均聚物的分子量为1200-80000；
所述聚乙烯亚胺分子量为200-5000。
2.权利要求1的一种两亲性三嵌段共聚物的制备方法，其特征是包括如下步骤：
(1)按质量比为100：100-400的比例称取聚乙二醇单甲醚、吗啉-2，5-二酮衍生物单体，加入含锡催化剂在隔离空气的条件下，在140-155℃反应0.5-2h后，在100-130℃反应1-72h，得到混合物：所述含锡催化剂的加入量为吗啉-2，5-二酮衍生物单体质量的0.001%-5%；所述聚乙二醇单甲醚的分子量为600-20000；所述吗啉-2，5-二酮衍生物单体的结构为式（I）：
其中R1：-H或-CH3；
R2：-H，-CH3，-CH2CH3，-CH2CH2CH3，-CH(CH3)2，-CH2C(CH3)2或-CH(CH3)-CH2-CH3；
(2)将所述混合物分离，提纯得到两嵌段聚合物，其中吗啉-2，5-二酮衍生物均聚物的分子量为1200-80000；
(3)在隔离空气的条件下，按比例将0.125mmol所述两嵌段聚合物溶于3-8mL有机溶剂中得到溶液；滴加到5-10mL的含0.125mmol异佛尔酮二异氰酸酯的甲苯溶液中，加入含锡催化剂，所述含锡催化剂的加入量为两嵌段共聚物质量的0.001%-5%，25℃反应12-48h；
(4)将步骤（3）获得的溶液加入到8-18mL的含0.125mmol聚乙烯亚胺的甲苯溶液中，50-60℃反应12-72h；降至室温后，加入10-100mL正己烷进行沉淀，得到白色两亲性三嵌段共聚物；所述聚乙烯亚胺分子量为200-5000。
3.根据权利要求2所述的一种两亲性三嵌段共聚物的制备方法，其特征是所述含锡催化剂为辛酸亚锡、辛酸锡、二丁基氧化锡或二月桂酸二丁基锡。
4.根据权利要求2所述的一种两亲性三嵌段共聚物的制备方法，其特征是所述步骤（2）分离，提纯的步骤为：将5-50g的混合物溶于10-100mL二甲基亚砜制成溶液，加入30-300mL无水乙醚，过滤，沉淀为白色两嵌段聚合物，其中吗啉-2，5-二酮衍生物均聚物的分子量为1200-80000。
5.根据权利要求2所述的一种两亲性三嵌段共聚物的制备方法，其特征是有机溶剂为三氯甲烷，二氯甲烷，二甲基亚砜或N，N-二甲基甲酰胺。
6.权利要求1的两亲性三嵌段共聚物制备纳米粒的用途，其特征是包括如下步骤：
将10-100mg两亲性三嵌段共聚物溶于1-10mL第二种有机溶剂中制成聚合物溶液，在滴速为0.01-0.10mL/min滴入搅拌速率为400-2000rpm的10-100mL超纯水中，再在400-2000rpm搅拌24-48h，蒸发第二种有机溶剂，得到含有粒径为70-205nm的纳米粒的液体，所述第二种有机溶剂为四氢呋喃或体积比为（1-3）:1的四氢呋喃与N，N-二甲基甲酰胺的混合液。
7.权利要求1的两亲性三嵌段共聚物制备纳米粒的用途，其特征是包括如下步骤：
将10-100mg两亲性三嵌段共聚物溶于1-10mL二甲基亚砜中，制成聚合物溶液，在滴速为0.01-0.10mL/min滴入搅拌速率为400-2000rpm的10-100mL超纯水中，转移到截留分子量为3500-7000Da的透析袋内，将透析袋放入装满蒸馏水的容器内，放在磁力搅拌台上400-1000rpm搅拌蒸馏水，进行透析，每隔3-5h换水一次，透析24-72h去掉溶液中的二甲基亚砜，得到含有粒径为50-200nm的纳米粒的液体。
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