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安全、有效的将基因药物转运到靶细胞,是现阶段基因治疗的瓶颈之一。聚乙烯亚胺(PEI)被广泛认为是最具潜力的基因载体,其中PEI25K被作为基因载体的“金标”,大量对PEI25K的改性工作受到关注。阳离子基因载体与DNA的复合颗粒用于体内时,常出现团聚或解离,无法将DNA高效运送至靶细胞。用遮蔽策略屏蔽复合物表面的正电荷,可缓解或避免这种团聚或解离,增强其体内循环的稳定性。
本论文的研究中,我们通过苯丙氨酸对PEI25K改性,并研究分子结构对其作为基因载体应用的影响。分别利用聚谷氨酸和磺胺衍生物的电负性与pH敏感性,制备pH敏感的智能遮蔽体系并研究其对DNA/PEI复合物的遮蔽性能。
分别通过NCA开环聚合和单体接枝的方法,向PEI25K引入不同数量的苯丙氨酸,制备出PPn和PPhen两个系列聚合物,并作为基因载体进行评价。结果显示,PPn和PPhen的毒性都比PEI25K低。由于苯丙氨酸含量和分布情况不同,PPn和PPhen表现出不同的DNA担载能力和转染效率:PPn有良好的DNA担载能力,在多个细胞系中有较高的转染效率;PPhen的DNA担载能力一般,且几乎不能介导基因转染,但PPhen系列材料具有良好的pH和温度双敏感性。
制备了基于聚谷氨酸的阳离子基因载体的遮蔽体系PGA(60)和PEG-PGA(65)。研究表明,两个遮蔽材料的细胞毒性都很低,都能对DNA/PEI复合物其进行不同程度的遮蔽且不会破坏其结构,遮蔽后的体外基因转染发现,部分遮蔽DNA/PEI表面电位后转染效率能提高1.2~1.5倍左右,完全遮蔽后几乎无转染。通过对比发现,PEG化能减小三元复合物的粒径、增强其稳定性、提高遮蔽后的转染效率。
将琥珀磺胺二甲氧基嘧啶(SSD)和琥珀磺胺噻唑(SST)分别接枝到PEG-PLL上制备了pH敏感的可降解遮蔽材料PPD和PPT。结果表明,PPD和PPT的细胞毒性都很低,都能对DNA/PEI进行很好的复合和遮蔽。体外转染结果显示,加PPD或PPT遮蔽后,常规转染时转染效率明显降低,但若先在pH=6.0的培养液中作用2小时,转染效率得到明显的恢复。
概括而言,通过本文的研究,提出了一种对PEI25K进行有效改性的方法,研究了遮蔽体系对载体转染性能的影响,并证明了pH敏感遮蔽的有效性。