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作为基因治疗一个关键环节,转基因载体仍是研究的一个瓶颈。由于病毒载体的安全性隐患,用化学方法构建非病毒基因输送体系成为理想的选择。其主要优势有:无免疫原性、不受输送基因分子量大小的限制和易于分子构建以获得合适的功能,然而相对较低的转染效率和由载体所带正电荷导致的化学毒性限制了非病毒载体的进一步应用。本论文旨在构建一种新型的可降解的基因传递系统,以达到高效低毒的目的,同时能对今后的非病毒载体构建和应用起到借鉴作用。 (1)可生物降解的基因载体PEG-PCL-PEI的合成与表征:首先以辛酸亚锡作为催化剂,聚乙二醇单甲醚(MPEG)为引发剂,通过开环聚合反应制备二嵌段共聚物(MPEG-b-PCLs),然后将二嵌段共聚物的羟基末端依次活化成为羧基和琥珀酰亚胺端基,形成MPEG-b-PCLs-COOH活化物和MPEG-b-PCLs-NHS活化物;然后将亲水性的MPEG-b-PCLs-NHS活化物接枝到聚乙烯亚胺(PEI)的氨基侧链上,得到PEI的接枝产物—一种新颖的可生物降解的两性聚合物(PEI-g-PCL-b-PEG),应用FTIR,1H-NMR等分析手段对中间产物和最终产物进行表征,GPC检测聚合物的分子量以及分子量分布。根据检测结果推算出聚合物的平均分子量及接枝率,最终产物为:PEI10K-g-(PCL1.2K-b-MPEG5K)1.4。 (2)聚合物/pDNA复合物体外转染实验研究:用合成的载体材料PEI10K-g-(PCL1.2K-b-MPEG5K)1.4进行了体外质粒DNA(pDNA)转染实验,初步地考察了聚合物/pDNA质量比、转染时间、培养基pH对转染效率的影响,结果证明,聚合物载体PEI10K-g-(PCL1.2K-b-MPEG5K)1.4能够成功地将质粒报告基因pEGFP转入细胞核内,并且转染效率随着时间的延长而提高;用pH=6.8的培养基进行转染,效果优于正常培养基;在聚合物/pDNA质量比为10的时候转染效果较好。 (3)PEI-PCL-PEG用于siRNA递送的研究:用PEI10K-g-(PCL1.2K-b-MPEG5K)1.4/siRNA复合物进行体外转染实验,考察了各N/P比复合物对萤火虫荧光素酶基因表达的沉默效率;研究了复合物的粒径、Zeta电位与N/P比(PEI中所含“氮”的纳摩尔:DNA中“磷”的纳摩尔)的关系;比较了PEI10K-g-(PCL1.2K-b-MPEG5K)1.4与PEI10K单体两者递送siRNA的效果以及两种载体的细胞毒性。结果显示,在N/P=125时对细胞的基因沉默效果较好,与阳性对照组比较无显著差异(P>0.01);PEI10K-g-(PCL1.2K-b-MPEG5K)1.4/siRNA复合物的粒径随着N/P比的增加而减小,Zeta电位随着N/P比的增加而升高;转染4T1Luc细胞的结果显示,载体PEI10K-g-(PCL1.2K-b-MPEG5K)1.4递送siRNA的能力强于PEI10K,两者具有显著性差异(P﹤0.01),MTT实验数据显示,无论是在相同N/P还是相同浓度时载体PEI10K-g-(PCL1.2K-b-MPEG5K)1.4产生的细胞毒性远远低于PEI10K。 研究结果表明,通过这个合成路线可以成功的合成三嵌段共聚物PEI-g-PCL-b-PEG。新型基因输送载体PEI10K-g-(PCL1.2K-b-MPEG5K)1.4,在体外具有高转染效率和低细胞毒性的特点,具有进一步结构修饰和优化的可能,为最终的临床研究提供了新的方法和思路。