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。     

基于超声波下淀粉纳米颗粒作载体的基因转导

报道了多聚赖氨酸淀粉纳米颗粒(PLL-StNP)在超声波介导下作基因载体的研究,实验发现DNA-PLL-StNPs复合物经过超声波处理不同的时间后的电泳分析显示,结合的DNA受到保护,其生物学性质没有改变;将pIRGFP质粒DNA-PLL-StNPs复合物与COS-7细胞混合,在120W和40kHz的超声波强度下处理2min,细胞表达绿色荧光蛋白的比率最大,达到70.这种基于超声波下淀粉纳米颗粒作载体的基因转导方法可被广泛应用于动物转基因技术和人类基因治疗,同样可被广泛应用于植物转基因技术.     

脂质体类药物载体的微流控制备

脂质体在药物输送、人造细胞等许多领域有着巨大的应用前景。作为药物载体,脂质体可以保护药物、提高药效、减小药物对机体的毒性、使药物具有靶向性,因此发展或改进脂质体制备方法有着重要的意义。然而,传统的脂质体制备存在耗时长、设备贵、制备条件易变、前后处理步骤多、粒径不均一以及难重复等问题,基于此,脂质体的微流控制备技术逐渐发展起来。研究表明微流控技术在脂质体制备方面有着独特的优势,包括精确地控制脂质体的大小和尺寸分布。本文综述了近年来基于微流控技术的几种脂质体制备方法的研究进展,并对比了几种方法制备的脂质体的性质;进一步分析和探讨了当前微流控技术制备脂质体存在的问题,并展望了其发展趋势和方向。     

pH敏感基因载体的研究现状

基因治疗正成为遗传病、癌症等疾病的有效治疗方法. 基因治疗实现的最大挑战是开发安全有效的基因运载载体以将目的基因从血液运送到细胞质或细胞核. 目前, 常用的基因治疗载体有病毒载体和非病毒载体. 非病毒载体由于安全性好, 易于合成, 易于修饰而得到了更为广泛的研究. 其中pH敏感载体作为功能性非病毒载体, 不仅安全性高, 而且有更好的体内基因转染效率, 为非病毒性载体在临床上的应用开辟了广阔的前景. 本文主要从pH敏感脂质和pH敏感聚合物两方面对pH敏感基因载体进行简要综述, 介绍了该两类载体的构建方法及其对基因的运载机制.     

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.     

非病毒基因编辑CRISPR/Cas9递送载体的研究进展

基因编辑技术是指能对目标基因片段进行编辑,包括敲除、敲入等。近年来,基因编辑技术得到了很大的发展,包括规律成簇的间隔短回文重复序列(CRISPR)/CRISPR相关蛋白9(Cas9)在内的一系列基因编辑技术受到了广泛的关注。CRISPR/Cas9主要利用限制性内切酶,在蛋白或RNA的引导下,使目标位置的DNA双链断裂,在治疗基因表达异常引起的疾病方面表现出了巨大的潜力。应用这项技术进行基因编辑的关键点之一是,必须要将相关的蛋白或核酸高效地递送到细胞核中。相对于病毒载体,非病毒载体在安全性及规模化生产方面表现出了更高的优越性,是目前基因编辑递送载体发展的重点。本文对近期基因编辑CRISPR/Cas9非病毒递送载体的重要进展进行综述,介绍了非病毒载体的优势,在非病毒载体体系中,着重介绍脂质体和高分子载体在CRISPR/Cas9技术应用中的近期进展,并展望了非病毒CRISPR/Cas9递送载体在未来的发展方向。     

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。     

基于环糊精构建的基因载体进展

安全有效的基因载体对于基因治疗有着重要的潜在价值。相对于病毒性基因载体,化学合成的载体具有低免疫原性,易于大规模生产和生产成本较低的特性,因而受到越来越多的关注,但是非病毒基因载体在转染效率和选择性方面有一定的限制性,当前的主要研究工作集中在这两方面。基于环糊精构建的基因载体,可以有效地提供基因载体的立体构象和功能性的选择性。作为FDA批准的生物材料,环糊精具有无毒和生物降解性,其不但可以保护基因,避免在体内降解,同时有助于通过细胞膜,进入细胞内达到基因转染的作用。环糊精具有大量可修饰的羟基基团,因此对环糊精修饰不但可以通过主客体作用构建超分子体系,并且可以作为多官能团核形成星状高分子,被广泛应用于制备低毒、可降解、靶向性和高效率的转基因载体。目前,环糊精修饰的非病毒正离子载体转移siRNA,已经成功进行了色素瘤的临床试验,取得了很好的治疗效果,表明了环糊精非病毒载体的巨大应用前景。本文对基于环糊精基因载体的最新研究进展进行了综述,详细介绍了基于环糊精的超分子自组装构建的聚轮烷型、侧链分子识别型的基因载体,以及基于环糊精多羟基构型而构建的星型聚合物基因载体和树枝状基因载体,并对环糊精基因载体的优越性和未来应用做了相应的介绍。     

纳米抗癌药物载体的研究进展

与传统抗癌药物相比,纳米抗癌药物载体具有可在体内实现长循环,于癌症组织处富集,在体内缓慢可控释放,药物利用率高,药效高,并且生物相容性与可降解性良好的优点。目前已经实现包括纳米微粒、纳米胶束、树枝状大分子等多种结构的纳米抗癌药物载体的设计,选用的药物载体材料也涵盖多种聚酯以及蛋白质多肽等生物相容性良好的材料。     

适配子修饰靶向PLGA纳米基因载体的构建

化学合成了功能性三嵌段复合物乳酸乙醇酸共聚物-聚乙二醇-适配子(PLGA-PEG-Apt)。使用双乳化挥发法制备包裹DNA片段的PLGA-PEG-Apt新型纳米基因药物载体,表征检测显示:制备的纳米基因载体粒径为(225.2±8.1)nm,Zeta电位约(-35.5±-3.3)mV。扫描电子显微镜下纳米颗粒形态呈圆形,表面光滑,粒径分布较均匀。纳米粒子对TFO的包封率为(25.4±3.1)%(n=3),载药量为(1.34±0.16)μg/mg。体外释放实验研究结果显示持续释放过程达23 d,且PLGA-PEG-Apt纳米粒子呈突释之后的持续缓释过程。细胞水平实验结果显示,A10适配子修饰的纳米基因载体能更多进入靶向的前列腺癌细胞株,进而发挥其抗前列腺癌增殖的作用。该研究成功制备了靶向PLGA纳米基因载体,结果满意。     

碳纳米管在药物载体领域的进展

基于其独特的结构、电子及机械性能,碳纳米管自被发现以来就是极具吸引力的材料,被广泛研究。在药物化学领域,碳纳米管成为载运治疗药物实现靶向治疗、控制释放等的热点,研究日益深入。本文概述了近年来碳纳米管在药物载体领域的研究进展情况,评述了其未来发展趋势,认为深入考察修饰碳纳米管的毒性,探索其载药释药机制,并逐步应用于临床,...     

Antiviral Potential of Naphthoquinones Derivatives Encapsulated within Liposomes

HSV infections, both type 1 and type 2, are among the most widespread viral diseases affecting people of all ages. Their symptoms could be mild, with cold sores up to 10 days of infection, blindness and encephalitis caused by HSV-1 affecting immunocompetent and immunosuppressed individuals. The severe effects derive from co-evolution with the host, resulting in immune evasion mechanisms, including latency and growing resistance to acyclovir and derivatives. An efficient alternative to controlling the spreading of HSV mutations is the exploitation of new drugs, and the possibility of enhancing their delivery through the encapsulation of drugs into nanoparticles, such as liposomes. In this work, liposomes were loaded with a series of 2-aminomethyl- 3-hydroxy-1,4-naphthoquinones derivatives with n-butyl (compound 1), benzyl (compound 2) and nitrobenzene (compound 3) substituents in the primary amine of naphthoquinone. They were previously identified to have significant inhibitory activity against HSV-1. All of the aminomethylnaphthoquinones derivatives encapsulated in the phosphatidylcholine liposomes were able to control the early and late phases of HSV-1 replication, especially those substituted with the benzyl (compound 2) and nitrobenzene (compound 3), which yields selective index values that are almost nine times more efficient than acyclovir. The growing interest of the industry in topical administration against HSV supports our choice of liposome as a drug carrier of aminomethylnaphthoquinones derivatives for formulations of in vivo pre-clinical assays.     

树枝状化合物作为药物载体的研究进展

树枝状化合物是一类具有规整结构和单分散性的大分子化合物, 具有不同于普通高分子化合物的独特理化性质, 广泛地应用在材料、催化以及生物医学领域中. 简要综述了树枝状化合物作为药物载体及其在抗病毒、抗肿瘤以及多肽和糖模拟物等领域的研究进展.     

纳米复合材料固定化酶的研究进展

载体材料的选择对固定化酶的性能有着至关重要的影响。纳米复合材料不仅具有纳米尺寸的特性,而且可以克服单一材料的不足,在固定化酶领域引起了广泛关注。本文就目前在固定化酶领域使用的纳米复合载体分类进行了系统的阐述,重点介绍了目前在固定化酶研究领域运用较为广泛的硅基纳米复合材料、碳基纳米复合材料和纳米纤维复合材料等材料的制备方法及不同材料对酶学性能的影响,并对这些纳米复合材料固定化酶发展前景进行了展望。     

纳米复合材料固定化酶的研究进展

载体材料的选择对固定化酶的性能有着至关重要的影响。纳米复合材料不仅具有纳米尺寸的特性,而且可以克服单一材料的不足,在固定化酶领域引起了广泛关注。本文就目前在固定化酶领域使用的纳米复合载体分类进行了系统的阐述,重点介绍了目前在固定化酶研究领域运用较为广泛的硅基纳米复合材料、碳基纳米复合材料和纳米纤维复合材料等材料的制备方法及不同材料对酶学性能的影响,并对这些纳米复合材料固定化酶发展前景进行了展望。     

壳聚糖作为药物缓释载体的研究进展

壳聚糖作为药物缓释载体在减少给药次数,降低药物毒副作用,提高药物疗效等方面具有重要作用。本文综述了壳聚糖作为药物缓释载体的研究进展,主要包括壳聚糖纳米粒子、微球、片、膜和凝胶等的制备和缓释特性,并对其发展趋势进行了展望。     

智能型聚合物纳米药物载体设计的研究进展

针对肿瘤与正常组织细胞的差异,从分子设计角度介绍了智能纳米药物传递系统研究的最新进展,着重讨论了对靶向传递的行为控制以及对药物释放的行为控制。     

Ufasomes as Plausible Carriers for Horizontal Gene Transfer

In this article, we propose ufasomes as carriers for the horizontal transfer of genes from plants. “Ufasome” is an abbreviation for unsaturated fatty acid liposomes, which are generated at specific pH. The formation of ufasomes is believed to occur due to associative interaction in mixtures of fully ionized and unionized fatty acids at pH > 7.0. In past, ufasomes have been widely considered as pre-biotic models for cellular compartments. Using same principles, in the present work, we provide a theoretical treatise presenting ufasomes as carriers for horizontal transfer of engineered genes from plants to either soil-microbes or to environment.