陽離子聚合物基因載體的合成及其性能研究.pdf

1、研究證明，人類多種疾病都與基因的結構或功能改變密切相關，基因治療已經(jīng)成為改善人類健康的新興醫(yī)學治療手段，基因治療的關鍵在于合適的基因載體的選擇。發(fā)展生物能降解的具有高轉染效率和低毒性兼具靶向特異性的基因載體已經(jīng)成為當今該領域的主要任務。
　　聚乙烯亞胺(PEI)由于其本身具有“質子海綿”效應，是高效的基因載體，目前已經(jīng)成為研究熱點。其“質子海綿”效應的結構特點使其既能綁定大量DNA，在適當?shù)臈l件下又能有效釋放DNA，但其細胞毒性限

2、制其在生物體內的應用。殼聚糖(CS)具有其他陽離子類聚合物載體所無法比擬的低毒性和高度生物相容性，其轉染效率不夠高，在中性或生理pH值環(huán)境中的溶解性較差。聚乙二醇(PEG)具有良好的生物相容性，其親水鏈可結合大量的水分子將納米粒子包裹起來，改善其他高分子材料的水溶性增加在血液系統(tǒng)中的循環(huán)時間。
　　由于PEG具有良好的水溶性，PEI具有很強的綁定DNA能力和高的基因轉染效率，CS具有其他陽離子類聚合物載體所無法比擬的低毒性和高度生

3、物相容性，本論文合成了一種新穎的生物可降解的陽離子聚合物基因載體HO-PEG-PEI-O-CMC(PA5)。通過考察PA5的生物性能，顯示該聚合物具有良好的親水性，較低毒性，具有高的基因轉染效率和良好的生物相溶性。合成的新載體將CS、PEG和PEI三者的優(yōu)點相結合并避免各自的缺點。因此該陽離子聚合物作為基因載體具有良好的應用前景。論文主要開展了以下工作:
　　(1)聚乙二醇-聚乙烯亞胺-殼聚糖共聚物(PA5)的合成與表征
　

4、　合成了一種新型的可生物降解陽離子聚合物基因載體PA5。首次研究了硼酸保護下，親水性PEG被修飾成雙官能團化合物HO-PEG-COOH(PA3)的反應，為PEG修飾提供了一種新方法。不溶于水的殼聚糖通過羧化反應得到羧甲基化殼聚糖(PA4)，不僅具有較高的水溶性，同樣具有較強的反應活性。PA3，CS與PEI反應，得到新聚合物PA5，并通過IR和1HNMR鑒定其結構。PA5的雙親性使其在水溶液中易自組裝成“殼-核”結構的納米粒子。
　

5、　(2)PB2的制備及與表征
　　設計合成了一種以殼聚糖為原料的無毒并具有生物相容性的新型共聚物載體(PB2)。環(huán)氧乙烷在萘鉀作用下開環(huán)聚合形成HO-PEG-CN，再水解生成HO-PEG-COOH(PA2)。該合成方法具有定量的產率，所合成的PA2無需分離，可直接用于下步反應。PA2與PA4發(fā)生酰胺化反應得到PB1，接著PB1與對氨基苯甲醛發(fā)生酰胺化反應生成兩親性共聚物PB2。PB2含有醛基和胺基，可望用作基因/藥物共傳輸載體。<

6、br>　　(3)聚乙二醇-聚乙烯亞胺-殼聚糖共聚物(PA5)的生物性能測試與評價研究了PA5作為基因載體的生物性能。通過瓊脂糖凝膠電泳法證實了聚合物PA5與EGFP-N1型DNA的結合能力，PA5/DNA的摩爾比達到6時，PA5完全綁定系統(tǒng)中的DNA。MTT法研究表明，PA5對HeLa細胞的毒性為1級(C＜50ug/mL)，優(yōu)于PEI。研究Hela細胞轉染的影響因素，確定了最佳條件即血清存在下，PA5/DNA復合時間為30min，復合物

7、轉染時間為6小時最佳的轉染效率為48.2％。PA5在10％的血清中轉染率明顯高于不含血清的環(huán)境，表明PA5繼承了CS的良好生物相容性和PEG的親水性。
　　(4)聚氨基丁二酸丁二醇脂(PC2)的合成、表征及生物性能研究以丁二醇和天冬氨酸為單體，合成了聚天冬氨酸丁二醇酯(PC2)，研究了其作為生物醫(yī)用材料的可行性。結果表明PC2在Novozym435酶緩沖溶液和體液環(huán)境下都能降解，對L929細胞的毒性為零級。瓊脂糖凝膠電泳實驗證實了