正味アニオン性ポリ（β-アミノエステル）s：合成、pH依存性挙動、および陽イオン貨物との錯体形成

加水分解的に柔軟で、伝統的に陽イオン性ポリマーとして、ポリ（β-アミノエステル）s（PBAE）核酸などの熟成したアニオン化合物を熟成し、ポリマーが分解するにつれて貨物を放出します。カチオン性治療用の完全に分解性の高分子電解質複合体と送達車両を設計するために、PBAEネットチャージを反転させて正味陰イオンPBAEを生成しようとしました。PBAEは第三次アミンあたり+1の正味電荷を持ち込むことができるため、ラジカルチオール系反応を介して第三次アミンごとに2つのアニオン性チオール含有分子の設置を可能にする一連のアルキン機能化PBAEを合成しました。水溶液中の透析を発見してPBAEの分解につながると、加水分解をトリガーすることなく、正味の陰イオンPBAEから反応性チオールを除去するための分準備サイズ除外クロマトグラフィー法を開発しました。ネットアニオン性PBAEは、pHの関数として非モノトニック溶液の挙動を示し、中間pH範囲よりもpH 4および10でより溶解します。カチオン性PBAEと同様に、これらの正味アニオン性PBAEは、1H NMR分光法によって決定されるように、疎水性含有量依存性加水分解を伴う水性環境で分解します。さらに、これらの正味陰イオンPBAEは、カチオン性ペプチド（GR）10との複合体を形成し、ポリマーが加水分解するにつれて時間とともに崩壊します。これらの研究は、合成と精製ルートの概要を示して、以前はアクセスできなかったアニオン性PBAEを調整可能な溶液と分解挙動を備えており、ユーザーが決定した錯体形成と放出速度を可能にし、分解可能な高分子網複合体とカチオン性治療送達の機会を提供します。

As hydrolytically-labile, traditionally-cationic polymers, poly(β-amino ester)s (PBAEs) adeptly complex anionic compounds such as nucleic acids, and release their cargo as the polymer degrades. To engineer fully-degradable polyelectrolyte complexes and delivery vehicles for cationic therapeutics, we sought to invert PBAE net charge to generate net anionic PBAEs. Since PBAEs can carry up to a net charge of +1 per tertiary amine, we synthesized a series of alkyne-functionalized PBAEs that allowed installation of 2 anionic thiol-containing molecules per tertiary amine via a radical thiol-yne reaction. Finding dialysis in aqueous solution to lead to PBAE degradation, we developed a preparative size exclusion chromatography method to remove unreacted thiol from the net anionic PBAEs without triggering hydrolysis. The net anionic PBAEs display non-monotonic solution behavior as a function of pH, being more soluble at pH 4 and 10 than in intermediate pH ranges. Like cationic PBAEs, these net anionic PBAEs degrade in aqueous environments with hydrophobic content-dependent hydrolysis, as determined by 1H NMR spectroscopy. Further, these net anionic PBAEs form complexes with the cationic peptide (GR)10, which disintegrate over time as the polymer hydrolyzes. Together, these studies outline a synthesis and purification route to make previously inaccessible net anionic PBAEs with tunable solution and degradation behavior, allowing for user-determined complexation and release rates and providing opportunities for degradable polyelectrolyte complexes and cationic therapeutic delivery.