基于环糊精超分子主客体组装构建基因载体

摘要

基因治疗的主要目的是在特定的细胞中导入功能性的基因，治疗疾病或者修复由于基因缺陷而导致的功能性障碍。基因治疗中最主要的问题是构建高转染低毒性的基因载体，相对病毒性载体，非病毒性载体由于具有低毒性、低成本以及稳定性高等优点受到了广泛的关注。基于环糊精的主客体组装在基因载体中有重要的应用，基因载体的可剪切性会降低载体的毒性，提高转染效率。特殊的形貌如棒状的纳米粒子可以有效促进细胞吞噬。金纳米棒由于吸收波长在近红外区域，使其有光声成像和光热治疗功能。基于以上研究背景，本文进行如下课题的研究:
　　1.通过原子转移自由基聚合法（ATRP）在PEG和环糊精自组装形成的准聚轮烷两端聚合甲基丙烯酸N，N-二甲氨基乙酯(DMAEMA)，构建可剪切的聚轮烷(SS-PR)。通过与二溴异丁酰溴(BIBB)反应在SS-PR引入更多的引发位点，形成大分子引发剂(SS-PR-Br)，通过控制第二步ATRP的时间，构建一系列的准梳状阳离子聚合物(SS-PR-pDMs)。相对于SS-PR，SS-PR-pDMs具有相似的毒性，更强的质粒DNA(pDNA)络合能力、更高的细胞吞噬率和转染效率。此外SS-PR-pDMs更有利于pDNA进入细胞核。本研究表明以可剪切聚轮烷为基体，通过两步ATRP构建准梳状阳离子聚合物是一种有效的提高转染效率的方法。
　　2.为了构建兼具成像和热疗功能的基因载体，以棒状纤维素(CNC)-金纳米粒子（球形颗粒或纳米棒）作为基体。首先构建环糊精为核的阳离子聚合物(CD-PGEA):以BIBB修饰的β-环糊精为引发剂，聚合甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)，并用乙醇胺(EA)功能化修饰。然后在聚乙二醇(PEG)一端引入金刚烷(Ad)，另外一端接硫辛酸(LA)，作为纳米粒子与阳离子聚合物的中间连接体(Ad-PEG-LA)。通过金硫键和环糊精-金刚烷自组装将纤维素-金纳米粒子与CD-PGEA组装。与CD-PGEA相比，与纳米粒子组装后的载体吞噬率增加，转染效率提高，连接不同形貌的金粒子（球形颗粒或纳米棒）后转染效率接近。连接金棒的载体还兼具光声成像和光热治疗功能，可以有效辅助基因治疗，抑制肿瘤的增长。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 基因治疗

1．2 基因载体的分类

1．2．1 病毒性基因载体

1．2．2 非病毒性基因载体

1．3 质粒运输过程的障碍

1．3．1 血液相容性

1．3．2 血管通透性

1．3．3 溶酶体内的释放

1．4 环糊精主客体自组装

1．4．1 含β-CD的主客体自组装

1．4．2 主客体自组装纳米载体在基因治疗中应用

1．5 诊疗一体化的多功能基因载体

1．5．1 成像诊断技术

1．5．2 光热治疗

1．6 本课题的意义

1．6．1 可剪切的基因载体

1．6．2 多功能的纳米基因载体

第二章 基于可剪切聚轮烷构建准梳状阳离子基因载体

2．1 引言

2．2 实验药品和仪器

2．2．1 实验药品

2．2．2 实验仪器

2．3 实验方法

2．3．1 合成引发剂Br-SS-PEG-SS-Br

2．3．2 通过第一步ATRP制备可剪切聚轮烷(SS-PR)

2．3．3 通过第二步ATRP制备SS-PR-pDMs

2．3．4 聚合物的表征

2．3．5 聚合物／pDNA复合物的表征

2．3．6 细胞毒性测试

2．3．7 体外转染测试

2．3．8 细胞内吞效率测试

2．4 结果与讨论

2．4．1 可剪切基因载体的构建

2．4．2 聚合物结构的表征

2．4．3 聚合物／pDNA的表征

2．4．4 SS-PR和SS-PR-pDMs的可剪切性

2．4．5 细胞毒性分析

2．4．6 基因转染效率分析

2．4．7 细胞内吞效率分析

2．5 本章小结

第三章 基于有机无机复合纳米颗粒构建多功能基因载体

3．1 引言

3．2 实验药品和仪器

3．3 实验方法

3．3．1 纤维素-金纳米颗粒基因载体的制备

3．3．2 有机无机复合材料的表征

3．3．3 细胞毒性测试

3．3．4 体外转染测试

3．3．5 细胞内吞效率测试

3．3．6 CNC-Au NR-PGEA的光声成像

3．3．7 CNC-Au NR-PGEA的光热性能

3．3．8 体外及体内的抗癌实验

3．4 结果与讨论

3．4．1 以纤维素-金纳米颗粒基体的多功能基因载体的制备

3．4．2 CNC-Au NR-PGEA基因载体的表征

3．4．3 细胞毒性分析

3．4．4 基因转染效率分析

3．4．5 细胞内吞效率分析

3．4．6 CNC-Au NR-PGEA光声成像

3．4．7 CNC-Au NR-PGEA的光热性能

3．4．8 光热及基因治疗效果

3．5 本章小结

第四章 总结与展望

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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