阳离子聚合物基因转染载体的研究进展

安全有效的基因载体是实现基因治疗的必要条件,由于阳离子聚合物易于合成和改性,无免疫原性,可以方便地与DNA形成紧密的超分子复合物,保护DNA免受核酸酶的降解,并促进其进入细胞,从而成为非病毒基因载体中的一个重要类型;但阳离子聚合物基因载体,对细胞具有电荷相关的毒性,转染效率低于病毒载体,这成为限制其进入临床使用的瓶颈.本文从提高阳离子聚合物作为基因载体时的转染效率及降低其毒性方面综述了阳离子聚合物基因载体的研究进展,归纳了改善阳离子聚合物基因载体转染特性的八种方法,预测了阳离子聚合物基因载体的发展前景.     

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.     

基于纳米材料的基因载体

基因疗法是治疗基因变异引起的先天性遗传疾病和后天获得性疾病以及癌症的新型有效方法。外源基因在细胞中安全、高效、稳定的表达是基因治疗成功的关键,这与基因治疗所使用的载体系统息息相关。基因载体主要分为病毒载体和非病毒载体两大类:病毒载体的转染效率较高,但副作用较大;非病毒载体作为一种新型的基因传递系统,可以弥补病毒载体的缺陷,尽管其转染效率稍逊于病毒载体,但在基因治疗领域具有不可替代的作用。随着纳米技术的出现和蓬勃发展,基于纳米材料的基因载体研究受到越来越多的关注。纳米基因载体具有如下潜在的优势:它制备相对简单,易于对其进行多功能的修饰;具有良好的生物相容性,一般不会引起强烈的机体免疫反应;粒径普遍很小,容易穿过人体的组织间隙而被细胞吸收,基因转运效率较高;可以较有效保护其所携带外源基因,利于基因更高效地表达。本文主要对基于金属、无机非金属、阳离子聚合物和脂质体纳米材料作为基因载体的研究进展进行综述和展望。     

环糊精超分子聚合物在药物/基因递送载体领域的研究进展

超分子聚合物通常以非共价键作为构筑驱动力,其结构具有动态可逆的特点,在新型响应性聚合物材料中具有突出优势。环糊精可通过主客体识别作用与客体分子如二茂铁、偶氮苯、金刚烷、苯环等形成包合,以此构筑的超分子组装体展现出丰富的自组装-解组装特性、刺激响应性、较低的细胞毒性和较好的生物相容性,有望在药物/基因载体领域得到应用。本文从环糊精超分子聚合物的生物医用出发,着重对近年来环糊精超分子聚合物载体在药物控制释放、基因转染以及药物/基因共递送三方面的研究进展进行了总结和评述,并在此基础上展望了环糊精超分子聚合物的研究方向和发展趋势。     

基于ATRP法研制多糖基因载体

通过对天然多糖进行化学修饰,制备具有ATRP引发位点的多糖引发剂,然后通过原子转移自由基聚合,制备以天然多糖为骨架,以不同链长的阳离子聚合物为侧链的阳离子非病毒基因载体。对合成的材料进行细胞转染、细胞毒性测试,并对其它各种性能进行表征。各项表征的结果证明基于ATRP法合成的多糖基因载体能够很好地络合DNA,并且具有良好的pH缓冲能力以及生物相容性,与PEI和商业化转染试剂相比,转染效率更高,细胞毒性更低,在基因治疗中具有很好的应用前景。     

生物可降解超支化聚合物的研究进展

近年来,随着聚合物材料和生物医药交叉领域的发展,生物可降解聚合物得到了广泛关注.其中,生物可降解超支化聚合物具有独特的三维拓扑结构、大的内部空腔、众多的活性末端基团以及良好生物相容性和可降解性等特点,在生物医学领域包括药物/造影剂输送、基因转染、蛋白质纯化/检测/输送、抗菌、组织工程等领域都展现出很大的应用前景.本文主要从水解、酶解和刺激降解的降解机理出发,详细综述了近年来生物可降解超支化聚合物的研究进展,并简单介绍了它们在疾病治疗中的应用.     

六氯环三磷腈交联寡聚乙烯亚胺的制备及基因载体应用

将六氯环三磷腈与分子量为600的超支化寡聚乙烯亚胺在干燥氯仿中反应,合成了可降解的交联型聚合物.利用1HNMR表征了聚合物的结构,并用GPC测试了聚合物的分子量.研究了其作为非病毒基因载体的性能,聚合物载体与DNA形成的复合物颗粒粒径为150nm,Zeta电位为30～40mV,凝胶阻滞电泳显示聚合物/DNA在质量比为0.4时能够将DNA完全阻滞.体外转染实验结果表明,载体对HeLa细胞的最佳转染效率为PEI-25K的3倍;聚合物浓度为20μg/mL时,细胞存活率仍然大于80%,材料的细胞毒性低,生物相容性好,具有良好的生物医学应用前景.     

壳聚糖及其衍生物基因载体的研究进展

壳聚糖是一种天然的生物可降解性,生物相容性好而且安全无毒的多糖,因而它成为基因治疗载体研究的热点。本文就近年来壳聚糖及其衍生物作为基因载体转染的研究进展和现状作简要的综述,并对转染率的影响因素如壳聚糖的分子量、粒径、脱乙酰度等进行着重介绍。     

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.     

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.     

反向基因转染技术的最近研究进展

随着基因治疗研究的深入,基因转染技术得到了长足的发展。在反向基因转染概念被提出来的十余年间,反向基因转染技术也引起了广泛关注。反向基因转染技术是相对于常规转染而言的,即首先通过基质锚定DNA(或RNA),然后将细胞接种于该基质表面,细胞贴附的同时摄取锚定的DNA(或RNA)而实现基因转染,因而也被称为表面介导基因转染、基质介导基因转染、固相基因转染。与传统转染方法相比,其具备以下优势:载体/DNA(或RNA)复合物更加稳定,转染试剂可以更有效地接触细胞而达到更高的转染效率,低的细胞毒性和血清环境中不影响转染效率等。本文主要综述了反向转染技术的最新研究进展及其主要应用领域。     

可降解聚合物药物膜的研究进展

综述了可生物降解聚合物药物膜的组成、制备方法及其药物释放行为的影响因素，为可生物降解聚合物药物膜的研究开发提供参考。     

基于脂质体的纳米基因载体的研究进展

基因治疗是指将外源基因导入目标细胞,用以修正因基因缺陷和异常导致的疾病,达到治疗疾病的目的。 外源基因在细胞中高效、持续地表达是基因治疗成功的关键,这与载体的选择息息相关。 随着科技的发展,脂质体纳米复合物作为基因载体受到人们广泛关注,其具有功能多样、易于修饰、生物相容性好、转染效率高等优点。 本文介绍了脂质体的结构特点,并对磁性纳米、金纳米、量子点、壳聚糖、上转换纳米与脂质体的复合物作为基因载体进行综述和展望。     

京尼平交联低聚乙烯亚胺智能基因载体的制备与表征

使用京尼平与分子量为1800的超支化低聚乙烯亚胺在70％的乙醇溶液中反应,合成了具有荧光的交联型聚合物.利用核磁、凝胶渗透色谱、粒度仪、zeta电位仪和凝胶阻滞电泳对聚合物载体及其与DNA复合物颗粒进行了表征.研究表明,聚合物载体与DNA复合物颗粒粒径为120 ～150 nm,zeta电位为+20～25 mV,聚合物/...     

多聚赖氨酸淀粉纳米颗粒基因载体的研制及应用

以可溶性淀粉为原料, 利用反向微乳液法, 加入交联剂三氯氧磷, 制备了直径为50 nm左右带负电荷的交联淀粉纳米颗粒. 以该纳米颗粒为内核, 经多聚赖氨酸修饰, 得到了多聚赖氨酸淀粉纳米颗粒(PLL-StNP). 对PLL-StNP进行了颗粒粒度、稳定性和电性的表征, 并通过颗粒的体外细胞毒性检测、颗粒与DNA结合能力及细胞转染等方面的分析, 发现多聚赖氨酸淀粉纳米颗粒(PLL-StNP)有可能作为基因载体, 在此基础上发展了多聚赖氨酸淀粉纳米颗粒基因载体的构建与基因转染技术. 作为非病毒基因载体, 赖氨酸淀粉纳米颗粒具有基因装载量大、转染率高、细胞毒性低以及可生物降解等优点.     

基于碳水化合物的阳离子聚合物载体在基因释放中的应用

在基因治疗中,基因释放载体是不可缺少的重要组成部分.近几年来聚合物基因释放载体的研究主要旨在开发低毒或无毒的阳离子聚合物用于安全有效的基因释放.作为一类天然化合物,基于碳水化合物的阳离子聚合物载体由于其良好的生物相容性和低毒性被广泛地研究并应用于基因释放.本文阐述了聚合物基因释放的机理,并对近几年来一些典型的含碳水化合物的阳离子聚合物基因释放载体作一综述.     

酶催化生物可降解聚酯的合成与研究进展

生物可降解聚酯是一种新型高分子聚合材料,可通过发酵、化学方法和酶催化来合成.本文综述了酶催化下通过缩聚、酯交换、内酯开环聚合等方法合成此类聚酯.酶催化合成生物可降解聚酯是一种新型的技术,可以在温和条件下高效合成,有着传统方法难以比拟的优势.     

环糊精键接聚合物的研究进展

环糊精键接聚合物是一种通过化学键将超分子主体环糊精和聚合物连接在一起的新型高分子。其既具有环糊精分子识别的特点,又兼具聚合物的各种优良性质。将二者通过共价键连接后,其在大分子机器、智能材料、分子组装等领域展现出更多新颖的特性,尤其是在生物医学、传感等方面有着潜在的应用价值。本文先介绍了传统环糊精分子的结构性质,并重点从合成方法和性能特点两方面综述了近些年来环糊精键接聚合物的研究进展,最后展望了环糊精键接聚合物的发展方向。     

壳聚糖作基因载体及其改性研究进展

基因载体是基因治疗的关键,病毒性基因载体在临床应用上暴露出一系列安全问题,非病毒性载体的研究成为当务之急。因其来源丰富、价廉、优良的物理化学和生物学特性,壳聚糖是当今最具潜力的非病毒性基因载体。近年来,壳聚糖作基因载体及其改性研究取得了长足的进展。本文重点从壳聚糖/基因复合物的大小、稳定性、靶向性及基因转染效率等方面概述了壳聚糖及其改性衍生物作基因载体的最新研究进展。     

聚乳酸基可降解形状记忆聚合物的制备、结构与性能

以三枝化低不饱和度聚环氧丙烷/聚乳酸两嵌段共聚物(POLA)为原料, 甲苯二异氰酸酯(TDI)交联制备可降解聚环氧丙烷/聚乳酸基聚氨酯(POLA-PU). 通过对POLA共聚物序列结构的调控, 制备了由高模量低断裂伸长率的脆性到低模量高断裂伸长率的韧性POLA-PU可降解形状记忆材料. 由TMA测得POLA-PU的形变温度为96～153 ℃. POLA-PU试样在140 ℃的形状记忆恢复时间不超过20 s. 在200%拉伸形变条件下, POLA-PU的形变固定率在65%～100%之间, 形变回复率均可达100%. 实验表明, 形状记忆行为取决于链的交联密度, 记忆效应归属于不同温度下柔性链的构象熵变化. 降解实验结果表明, 聚乳酸链段的引入赋予了该形状记忆材料良好的降解性能, 且随着聚乳酸含量的降低而下降.