超分子组装构建具有磁响应性的高分子基因载体

摘要

现如今，纳米材料已逐渐被运用到细胞生物学和分子生物学等研究领域，为促进生物医学的研究和发展提供了一种新的技术和手段。超顺磁性Fe3O4纳米颗粒因为具备易制备、粒径小、单分散性和磁靶向等优良性质，已在生物医学方面获得广泛的关注与研究。不久之前，美国食品和药物监督管理局(FDA)已成功批准磁性Fe3O4纳米颗粒可被应用到疾病成像上。最近几年的文献报道，在多种治疗药物和治疗基因的主动靶向上超顺磁性Fe3O4纳米粒子有着非常广泛的应用实例。研究证实，超顺磁性Fe3O4能够被运用在药物或者基因载体系统中，如果药物或者基因载体系统在外加磁场的作用下，可促进其快速到达靶向的治疗位置。所以我们采用有超顺磁性的Fe3O4纳米材料来运载肿瘤药物和治疗基因拥有巨大的研究价值。
　　以上述研究背景及发展趋势为基础，在本论文中，我们通过新一代的超分子自组装的方式将修饰有低代聚酰胺-胺型树枝状大分子(PAMAMG1和G2)的β-环糊精(β-CD)通过主客体相互作用的方式组装在超顺磁性Fe3O4纳米颗粒上，构建了一种具有磁靶向性的新型高分子基因载体，并对其生物相容性和转基因的性能进行了测定，本论文主要从以下两个部分展开:
　　（一）具有良好磁靶向定位的生物可降解聚合物PAMAM-CD-MNP的合成及表征:
　　将G1及G2 PAMAM连接在β-CD的6位上，通过核磁共振(NMR)的方法来确定其化学结构;再制备一批流体动力学粒径在10nm左右的油酸磁球，采用动态光散射法(DLS)、透射电镜(TEM)、傅里叶红外光谱仪(FITR)等表征方法来对其形貌和结构进行鉴定，通过相转移的方法让PAMAM-CD与磁性纳米颗粒进行偶联，并对偶联成功的产物进行物理和化学的表征，如DLS、TEM、热失重分析等表征，然后利用戊二醛对其结构进行交联定型，再次通过DLS、TEM鉴定其组装结构，最终我们得到了流体动力学粒径为307.9nm±2.2nm的超分子组装体PAMAM-CD-MNP。
　　（二）PAMAM-CD-MNP介导pEGFP-N1转基因性能的评价:
　　我们以NIH3T3细胞为研究模型，首先通过MTT法测定其细胞毒性，结果表明，我们的材料在达到120μ g/mL浓度时细胞的存活率还都在80％以上，这样的结果显示出我们的材料拥有较好的生物相容性;转染实验表明，在磁场的作用下，我们的材料具有良好的转染性能，对Hela细胞的最高转染效率能达到42％，高于无磁场的或低代PAMAM。
　　综上所述，我们的材料PAMAM-CD-MNP具有良好的生物相容性和较高的转染性能，因此在解决生物相容性和基因的转染效率两方面，我们的材料PAMAM-CD-MNP已显示出巨大的研究潜力以及应用价值。

目录

声明

摘要

第一章 前言

第一节 磁性纳米材料

1．1 磁性纳米材料简介

1．2 磁性纳米颗粒Fe3O4的制备方法

1．3 磁性纳米颗粒Fe3O4的修饰及在生物医学方面的应用

第二节 纳米基因材料

2．1 基因治疗

2．2 基因载体

2．3 磁性纳米基因载体

第三节 超分子组装构建非病毒传递系统

3．1 超分子化学简介和超分子组装体

3．2 新型非病毒基因传递系统

第四节 本论文研究课题的提出及方案设计

第二章 具有磁响应的高分子基因载体的制备及其理化性能的表征与研究

第一节 引言

第二节 实验试剂与仪器

2．1 实验材料

2．2 实验主要仪器

第三节 实验部分

3．1 实验准备工作

3．2 聚合物的合成

3．3 油酸磁球的制备

3．4 PAMAM(G1、G2)-CD与油酸磁球的偶联反应

3．5 磁性纳米基因载体PAMAM-CD-MNP的理化性质表征

第四节 实验结果与讨论

4．1 对甲苯磺酰基咪唑的合成

4．2 对甲苯磺酰化环糊精的合成

4．3 对甲苯磺酰化的环糊精与PAMAM(G1)的反应

4．4 对甲苯磺酰化的环糊精与PAMAM(G2)反应

4．5 油酸磁球的表征

4．6 磁性纳米基因载体PAMAM-CD-MNP的表征

第五节 本章小结

第三章 基因载体PAMAM-CD-MNP与质粒DNA的超分子组装及对其生物性能的研究

第一节 引言

第二节 实验试剂与仪器

2．1 实验主要试剂和材料

2．2 实验主要仪器

第三节 实验部分

3．1 磁性纳米基因载体PAMAM-CD-MNP中的铁质量浓度测定

3．2 PAMAM-CD-MNP与戊二醛的交联和与硼氢化钠的还原实验

3．3 凝胶电泳阻滞实验

3．4 PAMAM-CD-MNP的细胞毒性实验

3．5 PAMAM-CD-MNP运输GFP-DNA的体外转染实验

3．6 交联后磁性纳米基因载体PAMAM-CD-MNP的表征

第四节 实验结果与讨论

4．1 磁性纳米基因载体中PAMAM-CD-MNP中铁的质量浓度测定

4．2 PAMAM-CD-MNP与戊二醛交联后的表征

4．3 凝胶电泳阻滞实验测定PAMAM-CD-MNP与质粒DNA的结合能力

4．4 交联的PAMAM-CD-MNP与质粒DNA结合后的粒径大小

4．5 PAMAM-CD-MNP的细胞毒性实验

4．6 PAMAM-CD-MNP运输质粒DNA的体外转染实验

第五节 本章小结

全文总结

参考文献

致谢

个人简历