PEI基因载体靶向遮蔽体系的制备和表征

将RGD短肽接枝到聚谷氨酸(PGA)上,制备了一种靶向性的基因载体遮蔽材料PGA-RGD.通过凝胶电泳实验及体外转染实验证明得出RGD的引入增加了载体材料与细胞表面受体的特异性作用,在载体表面正电荷得到遮蔽的同时,转染效率还得到了一定程度的增加.同时,对转染了48h的三元复合物进行MTT细胞毒性测试表明,PGA遮蔽的基因载体体系(PGA/PEI/DNA)和PGA-RGD遮蔽的基因载体体系(PGA-RGD/PEI/DNA)的细胞毒性均低于PEI/DNA复合物体系.本文开发的基因载体改性方法不仅可以对复合物颗粒表面的正电荷进行遮蔽,从而降低复合物体系对非目标组织的非特性异作用;同时引入的RGD靶向短肽还可以提高载体的靶向性,这一改性策略对推动阳离子聚合物基因载体在体内的应用具有重要意义.     

阳离子基因载体的pH敏感遮蔽体系的制备及表征

合成了一种pH敏感的遮蔽体系-谷氨酸苄酯/谷氨酸共聚物(PBLG-co-PGA), 用于对DNA/阳离子基因载体复合物颗粒表面正电荷的遮蔽, 以提高其在体内的稳定性. 研究表明, PBLG-co-PGA (PGA(x), x为PGA占共聚物中摩尔百分数)具有pH敏感性. 并以pH敏感点接近生理pH值的PGA(60)为遮蔽体系进行研究. PGA(60)能够对DNA/PEI(1:1)复合物颗粒表面正电荷进行有效遮蔽. 凝胶阻滞电泳显示, 用PGA(60)对DNA/PEI复合物进行不同比例遮蔽, 没有发生与DNA的链交换作用. MTT细胞毒性测试表明, PGA(60)和三元复合物DNA/PEI/PGA(60) 在测试范围内几乎没有细胞毒性. 荧光素酶转染实验表明, 部分遮蔽后转染效率有所提高; 用PGA(60)对DNA/PEI复合物完全遮蔽为负电后, 由于同细胞表面的电荷排斥作用, 三元复合物不易被细胞内吞, 导致不发生细胞转染. 因其合适的pH响应性, PGA(60)将可能成为一种能随pH值的变化, 实现对聚阳离子基因载体进行电荷遮蔽/智能释放的遮蔽材料.     

聚谷氨酸为骨架的梳状基因载体的合成及生物学性能评价

以聚谷氨酸为骨架, 用低分子量聚乙烯亚胺胺解聚谷氨酸苄酯, 得到聚谷氨酸-g-聚乙烯亚胺, 用异佛尔酮二异氰酸酯将聚乙二醇单甲醚偶联到聚谷氨酸-g-聚乙烯亚胺上, 合成了梳状聚阳离子基因载体聚谷氨酸-g-(聚乙烯亚胺-b-聚乙二醇). 利用核磁共振氢谱、 激光粒度分析仪、 Zeta电位仪和凝胶电泳对聚阳离子载体及其与质粒脱氧核糖核酸(pDNA)形成的复合物进行了表征. 通过噻唑蓝(MTT)细胞毒性测试、 绿色荧光蛋白质粒pEGFP-C1及荧光素酶质粒pGL3体外转染实验考察了载体的细胞毒性及基因转染效率. 结果表明, 当聚乙烯亚胺中N原子和DNA中P原子的摩尔比(N/P)大于5时, 载体能很好地包裹DNA, 载体与DNA形成的复合物粒径约为130 nm, Zeta电位约为28 mV; 通过MTT实验和体外质粒转染实验显示出载体在测量范围内具有极低的细胞毒性和较高的转染效率.     

交联型聚乙烯亚胺智能基因载体的制备及PEG化影响

使用胱胺双丙烯酰胺(CBA)对低分子量聚乙烯亚胺(PEI)进行交联反应制备智能降解型聚阳离子基因载体.通过与聚乙二醇(PEG)反应得到不同程度PEG化的聚阳离子载体.利用核磁、黏度测试、粒度仪、zeta电位仪和凝胶电泳对聚阳离子载体及其与DNA的复合物进行了表征.研究表明随着PEG含量的增加,聚阳离子载体/DNA复合物颗粒粒径变小、表面正电荷降低,PEG具有明显的屏蔽作用,但过多的PEG也使载体与DNA复合能力下降.通过MTT细胞毒性测试和荧光素酶质粒转染实验得出,含二硫键的交联型阳离子聚合物在测试范围内显示了非常低的细胞毒性,最佳转染效率是PEI25k的4倍,PEG化后其细胞毒性得到进一步改善,转染效率却明显降低.     

ATRP法制备聚(甲基丙烯酸氨乙酯-co-甲基丙烯酸N,N-二乙基氨乙基酯)基因载体

为得到低毒、高效的聚阳离子基因载体,以甲基丙烯酸氨乙酯(AMA)和甲基丙烯酸N,N-二乙基氨乙基酯(DEAEMA)为单体,以2-溴代异丁酸乙酯(EBIB)为引发剂,通过原子转移自由基聚合(ATRP)制备了两种聚(甲基丙烯酸氨乙酯-co-甲基丙烯酸N,N-二乙基氨乙基酯)阳离子无规共聚物(P(AMA-co-DEAEMA),简称P).琼脂糖凝胶电泳实验结果表明聚合物P作为阳离子载体可以有效地络合DNA,通过粒径仪测定的复合物粒子的尺寸在400 ～ 600 nm之间.扫描电镜观察的P/DNA复合物形貌是分散均匀的球形颗粒.以25kDa PEI为阳性参照,利用MTT比色法考察了聚合物P对HEK293T细胞的毒性.结果表明,聚合物P的细胞毒性低于25 kDa PEI的细胞毒性.以25 kDa PEI和裸质粒DNA作为参照,我们进一步考察了聚合物P与DNA形成的复合物在HEK293T细胞中的转染效率.结果表明P/DNA复合物在HEK293T细胞中的转染效率远远高于裸质粒DNA的转染效率,并且接近于25 kDa PEI/DNA复合物的转染效率.     

聚苯丙氨酸修饰低分子量聚乙烯亚胺制备高效基因载体

分别制备了以支化小分子量聚乙烯亚胺(PEI-1.8k)为引发剂,引发苯丙氨酸-NCA开环聚合得到聚乙烯亚胺-聚苯丙氨酸(PEI1.8k-g-PPhe)以及聚乙烯亚胺接枝苯丙氨酸单体(PEI1.8k-g-Phe)的系列基因载体材料.利用核磁、粒度、zeta电位仪、荧光光度计、流式细胞仪以及激光共聚焦显微镜对PEI1.8k-g-PPhe,PEI1.8k-g-Phe以及PEI1.8k-g-PPhe/DNA和PEI1.8k-g-Phe/DNA复合物颗粒进行了系统的表征.研究结果表明,最佳转染条件下,PEI1.8k-g-PPhe10/DNA复合物颗粒的粒径约为150 nm,表面电位约为16 m V.在人源宫颈癌(He La)和人源乳腺癌(MCF-7)2种细胞系中均具有较高的基因转染效率,且最佳转染效率可达到PEI-25k的12倍.MTT细胞毒性实验分别比较了PEI1.8k-g-PPhe和PEI1.8k-g-Phe对He La细胞毒性的大小.从实验结果可见,苯丙氨酸引入的方式及数量决定着其细胞毒性的大小.PEI1.8k-g-PPhe和PEI1.8k-g-Phe都具有较低的细胞毒性(材料在较高浓度1 mg/m L时的细胞存活率大于70%).内吞实验结果表明,PEI1.8k-g-PPhe由于接入了具有规则聚合链的聚苯丙氨酸,而易于被He La细胞内吞.PEI1.8k-g-PPhe10/DNA复合物颗粒相比于PEI-25k/DNA,PEI-1.8k/DNA和PEI1.8k-g-PPhe/DNA具有更高的细胞内吞效率.     

普鲁兰多糖为骨架的新型阳离子非病毒基因载体

通过琥珀酸酐将低分子量支化聚乙烯亚胺(PEI, 分子量1000)偶联到普鲁兰多糖(Pullulan)上, 合成了新型基因载体P-PEI. 利用 ¹H NMR、 FTIR、 粒度仪、 Zeta电位仪、 透射电镜和凝胶电泳对聚阳离子载体及其与质粒pDNA 的复合物进行了表征. 凝胶阻滞实验结果证明, 载体P-PEI在体外可以通过静电相互作用稳定结合pDNA, 并能有效抑制DNA水解酶及血清成分对pDNA的降解. 噻唑蓝(MTT)细胞毒性测试、 绿色荧光蛋白表达质粒(pGFP)及荧光素酶表达质粒(pGL3)转染实验结果表明, 载体P-PEI在N/P高达12.5时对细胞MCF-7, HeLa和COS-7的毒性低于PEI; 当N/P 为6.25时能有效将pGFP和pGL3带入Hela 细胞并表达, 最佳转染效率及荧光素酶活分别为, 比Lipo 2000[(49.13±0.61)%, (58.47±7.62)×10⁸ RLU/mg蛋白) 略低. 因此以Pullulan为骨架材料的P-PEI是一种新的有潜在应用价值的非病毒基因载体.     

钒钨酸盐/刚果红电致变色复合膜及器件研究

应用Layer-by-Layer自组装技术, 采用聚乙烯亚胺(PEI)阳离子将无机电致变色材料[P₂W₁₅V₃O₆₂]^8?(P₂W₁₅V₃)阴离子与刚果红(CR)阴离子通过静电引力复合, 构筑了复合膜[PEI/P₂W₁₅V₃/PEI/CR]₂₀及对比膜 [PEI/P₂W₁₅V₃]₂₀. 利用扫描电子显微镜、 紫外-可见吸收光谱和电化学工作站研究了复合膜的形貌与电致变色性能. 对比研究表明, 复合膜可实现浅红色-蓝紫色-浅红色的可逆颜色调变, 且保持了[P₂W₁₅V₃O₆₂]^8?阴离子的电致变色性能, 光反差22.55%, 着色效率122.67 cm²/C.复合膜循环测试400圈后透过率(500 nm)处损耗仅为6.94%, 稳定性良好; 由复合膜组装的电致变色器件也实现了由浅红色到蓝紫色的颜色变化. 本研究可为解决多酸电致变色材料颜色变化单一的问题提供参考.     

胆固醇修饰的低分子量聚乙烯亚胺接枝化聚[L-天冬酰胺-co-L-赖氨酸]作为基因载体的性能研究

通过将低分子量的聚乙烯亚胺(PEI600)及其胆固醇衍生物与聚(L-天冬酰胺-co-L-赖氨酸)(PSL)进行开环反应, 合成了一类新型的肿瘤靶向基因载体, 研究了这类载体与DNA形成复合物的性质以及介导绿色荧光蛋白质粒pEGFP-C1转染不同细胞的性能. 结果表明, 在复合质量比大于5∶1时, 各载体均能与DNA形成结构稳定的复合物. 同时转染实验结果证明, 通过在侧链引入一定数目的胆固醇, 可以明显提高载体对于癌细胞HepG2和Hela的转染效率. 这类新型的载体具有良好的细胞相容性、较高的转染效率以及易于进行靶向修饰等特点, 在基因治疗研究领域中将具有较好的潜在应用价值.     

具有乙二醇侧链的聚谷氨酸酯的合成、表征及其两亲性

聚氨基酸具有良好的生物相容性和规整二级结构, 可作为生物医学材料应用. 如果聚氨基酸具有两亲性, 则能够形成纳米尺寸的胶束结构, 有望作为生物降解药物释放载体. 为得到两亲性的聚谷氨酸, 通过小分子开环聚合的方法直接制备了具有乙二醇侧链的聚谷氨酸酯. 首先制备了γ-(2-(甲氧基)乙基)-L-谷氨酸酯和γ-(2-(2-甲氧基乙氧基)乙基)-L-谷氨酸酯, 然后与三聚光气反应得到其N-羧酸酐(NCA). N-羧酸酐(NCA)单体经开环聚合反应合成了具有乙二醇侧链的聚谷氨酸酯(PEG_nG). 利用IR, ¹H NMR, GPC和吸湿性测定等方法对所合成聚合物进行了详细的表征. 结果表明随着侧链中EG含量的提高, 聚L-谷氨酸酯的亲水性有明显改善. 透射电镜的结果表明, 聚谷氨酸二乙二醇单甲醚酯(PEG₂G)在水溶液中能够形成稳定胶束结构.     

GOx@Fe3O4-HNTs微囊反应器的构筑及多酶级联催化性能

细胞内或细胞间的微空间使得生物体内的各种酶促反应能够高效有序地进行.基于此,本文结合天然酶-纳米酶二者的优势,构筑了一种模拟体内酶促级联反应的微囊反应器.首先,以天然硅铝酸盐矿物埃洛石纳米管(HNTs)为载体,在其表面原位生成具有类辣根过氧化物酶活性的四氧化三铁(Fe₃O₄);随后,将其作为囊壁材料封装天然葡萄糖氧化酶(GOx),构筑GOx@Fe₃O₄-HNTs微囊反应器.当向体系中加入葡萄糖时,微囊反应器内的GOx先将葡萄糖转化为葡萄糖酸和过氧化氢(H₂O₂),之后H₂O₂继续被囊壁中的Fe₃O₄催化转化为羟基自由基,触发底物3,3’,5,5’-四甲基联苯胺(TMB)显色.其中,Fe₃O₄-HNTs作为囊壁材料不仅使囊内GOx免受外界环境干扰,还可与GOx构建级联催化反应体系,这种酶-纳米酶微囊化级联体系具有比天然酶系统更优...     

新型高活性催化剂乙烯气相聚合的研究(Ⅵ)——锌化合物对催化剂及产物性能的影响

研究了新型高活性乙烯气相聚合催化剂TiCl₄、Ti(OBu)₄/MgCl₂、SiO₂和ZnCl₂/醇/AlR₃体系中ZnCl₂-AlEt₃/SiO₂重量比和锌化合物含量对气相均聚合的影响,比较了2种不同催化剂Cat# A和Cat# B的聚合反应动力学及性能差异.催化剂中锌化合物作为复合载体的重要组分,可显著改善产物分子量调节效果.通过比表面积、SEM、DSC以及FTIR对催化剂和聚合物的形态、结构及性能进行了分析和表征.结果表明,均聚产物与采用MgCl₂作载体的催化剂制备的产物相比,支化度较高,结晶度较低,熔融峰较宽.发现Cat#B制得的均聚产物具有新颖的熔融双峰.     

四组分高能体系结合能和力学性能的分子动力学模拟

用分子动力学(MD)方法模拟研究了下列4种四组分高能混合体系的结合能和力学性能: 聚叠氮缩水甘油醚(GAP)/硝化甘油(NG)/1,2,4-丁三醇硝酸酯(BTTN)/二硝基偶氮氧化二呋咱(DNOAF)、GAP/ NG/ BTTN/三氢化铝(AlH₃)、聚乙二醇(PEG)/NG/BTTN/DNOAF和PEG/NG/BTTN/AlH₃. 结果表明, 在三组分粘合剂中加进DNOAF和AlH₃, 结合能均较大, 依次为45.35, 56.02, 48.75和65.96 kJ/kg, 预示体系稳定性和相容性均较好. 组分间的相互作用主要是非键力, 且含AlH₃体系的静电力更大, 其余体系以van der Waals力较大. 静态力学分析表明, 在4种混合体系中, PEG/NG/BTTN/AlH₃的拉伸模量、体模量(K)、剪切模量(G)、K/G 和柯西压(C₁₂－C₄₄)值均较大, 预示该体系的刚性、塑性和延展性均较好, 这可能与PEG的醚O和AlH₃的缺电子桥键之间存在特殊的配位键作用有关.     

一种新型温度响应性聚氨基酸/聚类肽嵌段共聚物的合成与表征

以正己胺为引发剂, 通过γ-炔丙基-L-谷氨酸羧酸酐(PLG-NCA)和N-正辛基甘氨酸羧酸酐(Oct-NNCA)逐步开环聚合和后修饰策略合成了分子量分布较窄的温度响应性两嵌段共聚物寡聚乙二醇单元修饰的聚(γ-炔丙基-L-谷氨酸)-b-聚(N-正辛基甘氨酸)[(PPLG-g-EG₃)-b-PNOG]. 通过示差扫描量热法(DSC)研究了不同比例聚合物的结晶行为; 利用圆二色谱法(CD)研究了聚合物的二级结构, 并研究了聚合物在水溶液中的自组装行为, 采用透射电子显微镜(TEM)观察了组装后的形貌. 结果表明, 该温度响应性聚合物在室温下呈现α-螺旋结构, 随着温度升高, α-螺旋的构象减少. 该聚合物可以在水溶液中自发组装成棒状结构.     

磁芯负载离子液体凝胶微球的制备、表征及在固定化细胞技术中的应用

选取具有良好生物相容性的壳聚糖(CS)包覆四氧化三铁纳米粒子(Fe₃O₄/CS)作为磁响应材料, 制备了磁芯负载1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([BMIM]PF₆)凝胶微球; 对Fe₃O₄/CS及磁芯负载离子液体凝胶微球的组成、 结构、 微观形貌和磁性能进行了表征; 将其应用于固定化细胞技术, 在产紫青霉细胞全细胞生物催化甘草酸(GL)合成单葡萄糖醛酸基甘草次酸(GAMG)体系中, 实现了对全细胞生物催化剂和离子液体的快速回收和重复利用. 实验结果表明, 壳聚糖成功包裹Fe₃O₄纳米粒子; Fe₃O₄/CS均匀分布在凝胶微球内部, 并显示出良好的磁性能; 与凝胶微球固定化细胞催化体系相比, 磁芯负载[BMIM]PF₆凝胶微球固定化细胞催化体系中GAMG的产率提高了13.8%; 重复利用实验结果表明, 磁芯负载[BMIM]PF₆凝胶微球固定化产紫青霉细胞在外加磁场的作用下, 易于快速回收, 并且循环再利用9次后相对活性仍保留59.2%.     

基于单克隆抗体G250修饰的肿瘤细胞靶向基因载体研究

用宫颈癌细胞Hela表面高表达G250抗原的单克隆抗体G250修饰非病毒基因载体, 获得肿瘤靶向基因载体. 通过注射G250杂交瘤细胞于小鼠腹腔, 制备富含G250mAb的腹水, 用正辛酸-硫酸铵沉淀法和Protein A Agarose分离纯化, 获得高纯度的G250mAb. 通过二硫键将PEI与G250mAb偶联, 得到修饰的基因载体G250mAb-PEI, 研究其转基因靶向性. 结果表明, G250mAb-PEI对Hela细胞的基因转染具有显著的靶向性, 对Hela细胞的转基因效率是肝癌细胞HepG2(G250阴性)的2倍; 而对正常血管平滑肌细胞(SMC)的基因转染效率比Hela低近20倍, G250mAb修饰与否对SMC没有靶向性; 对3T3细胞的毒性显著低于未修饰的PEI, 表明G250mAb-PEI是一种高效、低毒和具有靶向性的基因载体.     

正离子Gemini表面活性剂/负离子聚电解质相互作用的研究

摘要 采用荧光探针法和电导法研究了正离子偶联表面活性剂(C₁₂H₂₅(CH₃)₂N-(CH₂)₆-N(CH₃)₂C₁₂H₂₅•2Br) (12-6-12• 2Br^－)和带相反电荷聚电解质聚丙烯酸钠(NaPA)的相互作用, 结果表明: 由于静电相互作用, 12-6-12•2Br^－和NaPA之间可以形成类胶束或复合物. 对比十二烷基三甲基溴化铵(DTMAB)与NaPA复配体系的荧光光谱, 发现偶联表面活性剂与NaPA的相互作用强于传统表面活性剂. 此外, 还研究了盐和醇对偶联表面活性剂/聚丙烯酸钠的复配体系微极性的影响, 发现盐和醇对表面活性剂在聚电解质上形成类胶束和复合物的溶解都有一定的促进作用.     

乙二醇-聚(咪唑丙基-天冬酰胺)-聚丙氨酸三嵌段共聚物的合成及其pH-响应性药物控制释放性能的研究

聚天冬氨酸及其衍生物是一种具有良好生物相容性和可生物降解性的高分子材料, 被广泛应用于生物医药领域. 本研究通过大分子引发剂ω-胺基-α-甲氧基聚乙二醇引发N-羧基-α-氨基环内酸酐开环聚合和N-(3-氨丙基)咪唑侧基改性, 制备了一种侧链含有咪唑丙基的聚乙二醇-聚(咪唑丙基-天冬酰胺)-聚丙氨酸三嵌段共聚物. 在水溶液中, 此聚合物可自组装形成一种核-壳-冠型的三层共聚物胶束, 其中疏水性的聚丙氨酸链段自聚集形成胶束的核, 聚(咪唑丙基-天冬酰胺)链段形成具有pH-响应性的壳层, 用于包埋和释放药物, 外围的聚乙二醇链段可以提供一个稳定的水合冠层, 延长药物的体内循环时间. 利用咪唑环与游离阿霉素之间的π-π相互作用和疏水相互作用可以在自组装的过程中将阿霉素包埋到胶束内. 研究发现, 载药胶束随环境pH 值的降低药物的释放速率显著增加. 这主要是由于咪唑环在酸性条件下的质子化导致链段亲疏水性质发生明显变化.     

四氧化三铁纳米粒子表面接枝聚L-谷氨酸苄酯多孔微载体的构建和性能

在氨基化改性的四氧化三铁(Fe₃O₄)纳米粒子表面引发N-羧酸酐L-谷氨酸苄酯(BLG-NCA)开环聚合, 制得四氧化三铁/聚L-谷氨酸苄酯(PBLG)复合材料(Fe₃O₄-g-PBLG). 改变单体和引发剂比例可以调控Fe₃O₄-g-PBLG的接枝率, 采用热失重分析(TGA)测得实际接枝率分别为66.36%, 79.66%和89.52%. 通过双乳液挥发法制备磁性Fe₃O₄-g-PBLG多孔微载体, 其中接枝率为89.52%的微载体密度为1.034 g/mL, 孔隙率为92.57%, 粒径为200~300 μm, 孔径为40~50 μm, 保水率为370%~400%. 同时Fe₃O₄-g-PBLG微载体具有超顺磁性, 在外加磁场作用下可排布成任意形状, 对治疗复杂结构的骨缺损具有显著优势. 因此Fe₃O₄-g-PBLG多孔微载体在骨组织工程领域具有潜在应用价值.     

ABA型聚L-丙氨酸-聚乙二醇嵌段共聚物的合成及其表征

利用L-α-丙氨酸和三聚光气反应制备了N-羧基-α-丙氨酸-环内酸酐(NCA).以聚乙二醇(PEG)为原料.制备了端氨基聚乙二醇(PEG-NH₂),并以此作为引发剂,引发NCA开环聚合.合成了不同组成和分子量的聚L-丙氨酸-聚乙二醇(PLAA-PEG-PLAA)嵌段共聚物.利用IR、¹H NMR、DSC、WAXD、CD等方法对共聚物结构进行了表征.结果表明,PEG-NH₂引发NCA开环聚合得到的是嵌段共聚物,通过¹H NMR谱得到共聚物组成及数均分子量;引入PEG的结果使聚L-丙氨酸的亲水性有所改善;CD测诚结果表明共聚物在水溶液中主链主要以α-螺旋构象存在.