中国组织工程研究 ›› 2019, Vol. 23 ›› Issue (6): 936-944.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.1549

• 材料生物相容性 material biocompatibility • 上一篇    下一篇

基于超支化聚酰胺胺可生物降解阳离子基因递送系统的构建与体外评价

王 杨1,聂锦山2,顾 准1,朱 铠3   

  1. 1苏州健雄职业技术学院,江苏省太仓市 215411;2苏州大学附属太仓医院消化内科,江苏省太仓市 215400;3复旦大学附属中山医院心外科,上海市 200032
  • 收稿日期:2018-10-16 出版日期:2019-02-28 发布日期:2019-02-28
  • 通讯作者: 王杨,苏州健雄职业技术学院,江苏省太仓市 215411
  • 作者简介:王杨,女,1979年生,江苏省连云港市人,博士,讲师,主要从事功能高分子与生物大分子研究。
  • 基金资助:

    江苏省高校自然科学研究面上项目(16KJB430037),项目负责人:王杨;苏州健雄职业技术学院“三级联动”科研基金项目(2017SJLD14),项目负责人:顾准;太仓市基础研究计划项目(TC2016YYJC09),项目负责人:顾准;江苏省高校“青蓝工程”优秀青年骨干教师项目,项目负责人:王杨

Construction and in vitro evaluation of a biodegradable cationic gene delivery system based on hyperbranched polyamidoamine

Wang Yang1, Nie Jinshan2, Gu Zhun1, Zhu Kai3   

  1. 1Suzhou Chien-Shiung Institute of Technology, Taicang 215411, Jiangsu Province, China; 2Department of Gastroenterology, Taicang No. 1 People Hospital, the Affiliated Hospital of Soochow University, Taicang 215400, Jiangsu Province, China; 3Department of Cardiac Surgery, Zhongshan Hospital, Fudan University & Shanghai Institute of Cardiovascular Diseases, Shanghai 200032, China
  • Received:2018-10-16 Online:2019-02-28 Published:2019-02-28
  • Contact: Wang Yang, Suzhou Chien-Shiung Institute of Technology, Taicang 215411, Jiangsu Province, China
  • About author:Wang Yang, MD, Lecturer, Suzhou Chien-Shiung Institute of Technology, Taicang 215411, Jiangsu Province, China
  • Supported by:

    the Natural Science Research Project of Jiangsu Provincial Universities (General Project), No. 16KJB430037 (to WY); the Three-Level Linkage Research Foundation of Suzhou Chien-Shiung Institute of Technology, No. 2017SJLD14 (to GZ); the Basic Research Project of Taicang Municipality, No. TC2016YYJC09 (to GZ); the Excellent Youth Teacher Project of Jiangsu Provincial Universities (to WY)

摘要:

文章快速阅读:

 

文题释义:
超支化聚酰胺胺:具有与树枝状聚合物聚酰胺胺相似的结构与性质,是一种聚合物链中含大量沿其链排列叔胺基和酰胺基的高分子量与高度支化结构的聚合物。
基因递送:利用生物相容性材料作为基因载体材料,通过包裹或静电吸附、化学键结合等方式与外源DNA形成载体/基因复合物纳米微囊或纳米颗粒,形成的复合物再通过化学键作用或静电吸附作用与细胞表面的受体结合,利用细胞胞吞作用实现基因的靶向输送与表达。
 
 
背景:与其他聚阳离子相比,超支化聚酰胺胺的细胞毒性小、生物相容性好、溶血活性低、易于表面修饰,在基因递送中是一类具有广阔应用前景的阳离子聚合物。但目前应用于基因转染的超支化聚酰胺胺大多不可降解,易在体内聚集引起细胞毒性。
目的:合成还原降解超支化聚酰胺胺(redox-degradable hyperbranched polyamidoamine,DHPAA),考察其作为基因递送载体的安全性和有效性。
方法:以N,N'-双(丙烯酰)胱胺(BAC)和1-(2-氨乙基)哌嗪(AEPZ)为功能性单体,通过迈克尔加成一锅法合成DHPAA,采用核磁共振氢谱、凝胶渗透色谱和酸碱滴定法对其结构和性能进行表征。采用自组装法制备DHPAA/DNA复合物,使二者质量比分别为1∶1、5∶1、10∶1、15∶1、20∶1;采用动态光散射和透射电镜测定复合物的粒径、形貌和Zeta电势;采用琼脂糖凝胶阻滞电泳、Picogreen荧光分析和体外释放DNA实验检测DHPAA对DNA的固缩能力及DHPAA的还原降解性。以人肾上皮细胞系HEK293、人乳腺癌细胞系MCF-7、间充质干细胞和子宫颈癌细胞系Hela为细胞模型,采用MTT法检测聚合物DHPAA的细胞毒性;以间充质干细胞和子宫颈癌细胞系Hela为细胞模型,采用MTT法检测DHPAA/DNA复合物的细胞毒性。以绿色荧光蛋白报告基因为研究对象(绿色荧光蛋白报告基因与DHPAA的质量比分别为1∶1、5∶1、10∶1、15∶1、20∶1),使用流式细胞仪与共聚焦激光扫描显微镜考察DHPAA在间充质干细胞中的体外转染效率。

结果与结论:①合成的聚合物DHPAA结构符合分子设计,在pH=3-10范围内具有良好的缓冲能力;聚合物DHPAA对DNA分子具有很好的固缩能力,形成的复合物在生理条件下很稳定,在还原性介质中能够快速释放出DNA;当DHPAA/DNA质量比由1∶1增加到10∶1时,复合物的包封率逐渐增加,此后质量比继续增加包封率不再增加;②在1-200 mg/L 范围内,聚合物DHPAA对HEK293、MCF-7、间充质干细胞和Hela细胞的存活率无影响;③当质量比由1∶1增加到10∶1时,25 mg/L DHPAA/DNA复合物对间充质干细胞和Hela细胞的存活率无影响;④当质量比由1∶1增加到10∶1时,DHPAA/绿色荧光蛋白报告基因复合物的转染效率逐渐增加,当质量比继续增加时转染效率增加缓慢;⑤结果表明,还原降解DHPAA生物相容性好,能够高效地将基因递送到细胞内并高效表达基因。综合考虑DHPAA的DNA负载效率和复合物的转染效果,选择10∶1为最佳聚合物/DNA质量比。

ORCID: 0000-0001-6276-5277(王杨) 

关键词: 超支化聚酰胺胺, 还原降解, 基因递送, 基因传递系统, 细胞转染效率, 包封率

Key words: Transfection, Polymers, Tissue Engineering

中图分类号: