用于siRNA递送的功能性聚碳酸酯及其囊泡的制备研究

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小干扰RNA(siRNA)作为一种高效、特异性强的基因药物,在疾病治疗中展现巨大的前景。而如何将siRNA安全高效地递送至靶细胞中是目前面临的主要问题。本实验室设计的偶联阳离子片段的功能性聚碳酸酯PEG-P(TMC-DTC)形成的还原响应性聚合物囊泡在高效siRNA递送方面显示了潜力。本论文主要对功能性聚碳酸酯的合成与囊泡的制备工艺进行了研究与优化。论文第一章介绍了 siRNA药物的发展及当前的挑战,概述了常见的递送载体及聚碳酸酯在药物递送领域的应用。第二章研究了六种偶联阳离子片段的功能性聚碳酸酯及三种肿瘤主动靶向的聚碳酸酯合成及工艺优化。首先优化了两种单体二硫戊环三亚甲基碳酸酯(DTC)及五氟苯酯碳酸酯(phFs)的制备工艺。其次,以甲氧基聚乙二醇(mPEG)为大分子引发剂引发三亚甲基碳酸酯(TMC)和DTC开环共聚合成的PEG-P(TMC-DTC)的末端羟基,分别通过两步反应得到偶联精胺或聚乙烯亚胺(PEI,分子量为600、1200、1800 g/mol)的四种聚合物,发现用N,N-二甲基甲酰胺作为活化剂,步骤简单、副产物易除去。然后,依次开环聚合phFs合成了三嵌段聚合物 PEG-P(TMC-DTC)-P(phFs)x,P(phFs)x 的侧基可修饰N-氨乙基哌嗪(PIP,个数为6.6、9、14)或N,N-二甲基-1,2-乙二胺(TA,个数为6.3)得到两种偶联阳离子片段的聚碳酸酯。此外,为了增加囊泡的主动靶向性,合成了三种靶向聚合物,如用琥珀酰亚胺功能化的NHS-PEG-P(TMC-DTC)与cRGDfK酰胺化反应得到 cRGD-PEG-P(TMC-DTC);用马来酰亚胺功能化的 Mal-PEG-P(TMC-DTC)与ApoE多肽的半胱氨酸巯基发生迈克尔加成反应得到ApoE-PEG-P(TMC-DTC),或Mal-PEG-P(TMC-DTC)偶联CGGEGEGE肽,后通过谷氨酸羧基偶联得到四个甘露糖的Mans-PEG-P(TMC-DTC)。综上,可便捷制备基于PEG-P(TMC-DTC)的功能性聚合物。第三章研究了基于PEG-P(TMC-DTC)-PEI囊泡的制备工艺及其用于siRNA的体外与体内递送。首先从实验室小量生产与放大生产方面研究聚合物制备囊泡的工艺(聚合物浓度、缓冲液体系、搅拌速度等)。研究发现,聚合物母液浓度为40 mg/mL、在磷酸缓冲液(PB)中、磁力搅拌速度300 r/min制备的囊泡最佳,粒径为50 nm。其次研究了利用微流控技术扩大生产囊泡,发现PB作为水相,流速1.4-12mL/min时,能得到可控性好、PDI小、粒径为35nm的囊泡。再次探究了偶联的PEI分子量(600、1200、1800Da)对囊泡载siRNA的影响。随着PEI分子量增大,囊泡粒径从40 nm增加到60 nm,载药量从4 wt%提高至16 wt%。三种囊泡在浓度为500 μg/mL时对L929、U-87 MG细胞基本无毒。载siRNA 的 PEG-P(TMC-DTC)-PEI1.2k 囊泡对 A549、U-87 MG、MDA-MB 231 等肿瘤细胞的基因沉默效率均>60%,和商业化Lipo2000的效果接近。装载siApoB的囊泡可将小鼠肝脏细胞中ApoB基因沉默90%,且未表现出系统毒性。综上,PEG-P(TMC-DTC)-PEI1.2k囊泡具有粒径小、siRNA载药量高、基因沉默效率高,这种理想的siRNA载体的便捷制备工艺探索,为放大生产实现转化提供了参考。第四章总结了全文并展望了下一步的工作。
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