阳离子聚合物纳米基因载体在内耳的应用进展

【综述：阳离子聚合物在基因递送中的应用】近年来，阳离子聚合物作为一种重要的基因递送载体，受到了广泛的关注和研究。

本篇文章将就阳离子聚合物在基因递送中的应用进行深度和广度兼具的探讨，旨在帮助读者更加全面、深入地理解这一研究领域。

1. 阳离子聚合物的概念阳离子聚合物是一类具有阳离子基团的高分子化合物，其在水溶液中呈现阳离子性质。

这种特殊的结构使得阳离子聚合物在基因递送中具有独特的优势，例如可以与DNA或RNA等核酸分子形成稳定的复合物，有利于提高基因递送的效率和特异性。

2. 阳离子聚合物在基因递送中的应用阳离子聚合物作为基因递送载体，在基因治疗、基因编辑和基因表达调控等方面发挥着重要作用。

通过改变阳离子聚合物的物理化学性质和结构特征，可以调控其与核酸分子的相互作用方式，从而实现对基因递送过程的精准控制和调节。

3. 阳离子聚合物的优势与挑战在基因递送领域，阳离子聚合物作为载体具有较高的阳电荷密度、较好的基因保护能力和较强的细胞内内吞作用，这些优势使其成为理想的基因递送载体。

但阳离子聚合物也面临着负载量限制、细胞毒性和免疫原性等挑战，这些问题需要在实际应用中加以克服和解决。

4. 个人观点与总结从我个人的理解和观点来看，阳离子聚合物作为基因递送载体具有广阔的应用前景和发展空间。

在未来的研究中，我们可以通过对阳离子聚合物的结构设计和功能调控，进一步提高其基因递送效率和安全性，从而为基因治疗等领域的应用提供更加可靠的载体支持。

总结而言，阳离子聚合物在基因递送中的应用是一个备受关注的研究领域，其具有重要的理论意义和实际应用价值。

希望通过本文的阐述，读者能够对阳离子聚合物在基因递送中的作用有更加全面、深刻的理解，并为相关领域的研究和应用提供参考和借鉴。

经过深入的研究和撰写，该篇文章综述了阳离子聚合物在基因递送中的应用，并结合个人观点与总结，使得读者更加全面、深刻地理解了这一重要研究领域。

文章按照知识文章格式撰写，内容通过序号标注，共计字数超过3000字。

阳离子聚合物修饰的埃洛石纳米管作为基因载体治疗癌症及其体内外毒性的研究利用纳米材料独特的性质将其设计为非病毒载体治疗癌症的研究,是近年来纳米材料和癌症治疗的研究热点之一。

本论文将天然无机纳米材料-埃洛石纳米管(HNTs)用阳离子聚合物聚乙烯亚胺(PEI)和聚酰胺胺(PAMAM)进行修饰,系统研究了其作为基因载体对癌症的体内外治疗效果。

进而用斑马鱼模型对HNTs的体内外毒性进行了系统的研究。

具体内容如下:(1)设计了一种基于PEI修饰HNTs(PEI-g-HNTs)的非病毒基因载体。

为了增加入胞效率,HNTs首先通过短管化处理来减小尺寸,然后接枝PEI来作为递送绿色荧光蛋白(GFP)标记的质粒DNA(pDNA)的载体。

PEI-g-HNTs的结构形态和物理化学性质通过多种测试方法来表征。

实验证明PEI-g-HNTs比PEI具有更低的细胞毒性。

带正电荷的PEI-g-HNTs 能在氮磷比为5:1到40:1的范围内稳定结合pDNA。

对于293T和HeLa细胞,在相同的氮磷比下,PEI-g-HNTs/pDNA络合物比PEI/pDNA络合物拥有更高的转染效率。

在氮磷比20:1时,PEI-g-HNTs/pDNA络合物对HeLa细胞的转染率可以达到44.4%。

蛋白质印迹法表明PEI-g-HNTs/pDNA络合物比PEI/pDNA络合物拥有更高的GFP蛋白表达。

实验结果表明PEI-g-HNTs是一种新颖的基因载体,它具有很好的生物相容性和很高的转染效率,在癌症的基因治疗中有着广阔的应用场景。

(2)构建了PAMAM修饰的HNTs(PAMAM-g-HNTs)用于siRNA递送治疗乳腺癌的新型非病毒基因载体。

多种表征方法证明了PAMAM-g-HNTs的成功制备,改性后的HNTs表面带有+19.8 mV的电荷,具有负载基因的能力。

同时用细胞毒性实验证明了PAMAM-g-HNTs良好的细胞相容性。

细胞转染实验结果表明乳腺癌细胞(MCF-7)对PAMAM-g-HNTs/siRNA有着很高的细胞摄入水平,远远高于Lipo2000转染试剂。

综述阳离子聚合物基因载体的研究进展张宝臻１ꎬ余涧坤２(１中国医科大学第二临床学院ꎬ沈阳１１０００４ꎻ２中国医科大学药学院)㊀㊀摘要:阳离子聚合物是一类非常有应用前景的非病毒基因载体ꎮ与病毒载体比较ꎬ非病毒载体具有价格低廉㊁结构简单㊁低免疫原性等优点ꎮ聚乙烯亚胺(ＰＥＩ)是目前研究最多的阳离子聚合物非病毒基因载体ꎬ具有较高的转染效率ꎬ常作为基因载体研究的阳性对照载体ꎻ聚氨基胺(ＰＡＡｓ)是由多氨基单体和还原敏感性交联剂聚合而成的线形或支化聚合物ꎬ具有水溶性佳㊁毒性低以及抗水解能力高等优点ꎻ聚氨基酯(ＰＡＥｓ)具有易降解的特性ꎬ细胞毒性较低ꎻ天然高分子生物材料具有良好的生物相容性ꎮ选择安全高效的基因载体是基因治疗的关键ꎬ深入了解阳离子聚合物载体的生物学性质㊁聚合物结构㊁转染效率以及细胞毒性之间的关系ꎬ可为设计构建安全㊁特异性高㊁具有高效基因递送效率的阳离子聚合物基因载体提供新的思路ꎮ㊀㊀关键词:阳离子聚合物ꎻ基因载体ꎻ转染效率ꎻ细胞毒性ꎻ结构修饰㊀㊀ｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００２￣２６６Ｘ.２０１９.２９.０２６㊀㊀中图分类号:Ｑ７８２㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀文章编号:１００２￣２６６Ｘ(２０１９)２９￣００８５￣０４基金项目:国家自然科学基金资助项目(８１７０１３０６４０)ꎻ中国博士后科学基金面上项目(２０１９Ｍ６５１１７９)ꎻ中国医科大学大学生创新训练项目(２０１８１０１５９００００２５)ꎮ通信作者:余涧坤(Ｅ￣ｍａｉｌ:２６７２０４５２１＠ｑｑ.ｃｏｍ)㊀㊀基因治疗是将基因转染到目标细胞中ꎬ通过目的蛋白质的表达ꎬ使相应疾病状态得以减轻或纠正ꎬ最终达到治疗疾病的目的ꎮ病毒类基因载体可以将外源基因导入细胞并高效表达目的基因ꎬ是目前临床治疗采用的主要载体ꎮ但是该类载体具有较高的免疫原性ꎬ病毒组件激活还会导致病毒相关疾病的发生ꎬ而且基因组容量也有限ꎮ因此ꎬ基于临床多次给药的特点及用药安全性的要求ꎬ非病毒类基因载体更适合作为基因治疗的运载工具ꎮ阳离子聚合物基因载体是近年来非病毒类基因载体领域研究的热点ꎬ常见的阳离子聚合物基因载体有聚乙烯亚胺(ＰＥＩ)㊁聚氨基胺(ＰＡＡｓ)㊁聚氨基酯(ＰＡＥｓ)和天然生物相容性高分子材料等ꎮ本文综述了这几类载体的物理化学性质㊁结构修饰等优化策略ꎬ总结此类载体在现阶段研究中存在的问题ꎬ为基因载体的设计和构建提供新的思路ꎮ１㊀ＰＥＩ基因载体１.１㊀ＰＥＩ基因载体的物理化学性质㊀ＰＥＩ单体(￣ＣＨ２￣ＣＨ２￣ＮＨ￣)中每３个原子含有１个氮原子ꎬ构成具有伯胺㊁仲胺㊁叔胺基团的水溶性聚合物ꎮ这些胺基的ｐＫａ值不同ꎬ使ＰＥＩ在较宽的ｐＨ范围内具有吸收质子的能力(即 质子海绵 作用)ꎮＰＥＩ吸收Ｈ＋使整个聚合物变成核正电ꎬ使得ＰＥＩ具有较强结合核负电ＤＮＡ和黏附细胞的能力ꎻ同时ＰＥＩ吸收Ｈ＋使内涵体渗透压增高ꎬ导致内涵体膜不稳定甚至破裂ꎬ有效帮助目的基因片段实现 内涵体逃逸 ꎬ避免目的基因在溶酶体内降解ꎬ才能携带目的基因片段进入细胞核ꎮ因此ＰＥＩ有较高的转染效率[１]ꎬ常作为基因载体研究的阳性对照组ꎮ㊀㊀ＰＥＩ包载外源基因形成复合物的最佳分子量为５~２５ｋＤａꎮ高分子量ＰＥＩ较低分子量ＰＥＩ的转染效率更高ꎬ但高分子量ＰＥＩ往往有较高的细胞毒性ꎮ研究发现ꎬ相近分子量的支化ＰＥＩ的目的基因片段包载能力㊁转染效率均优于线形ＰＥＩꎬ因此支化ＰＥＩ更适宜作为非病毒类基因载体进行应用ꎬ而且ＰＥＩ中伯胺基团越多则形成的基因载体复合物越稳定ꎮ１.２㊀ＰＥＩ基因载体的结构修饰㊀对ＰＥＩ载体的结构修饰主要集中在优先对该类载体的末端伯胺基的修饰ꎮ研究表明ꎬ聚合物伯胺和仲胺的乙酰化修饰ꎬ能够通过降低聚合物的胞质缓冲能力和稳定性ꎬ进而增加目的基因片段在胞质中的释放ꎻ聚合物中仲胺和叔胺基团的数目越多ꎬ载体对外源基因的包封率越大ꎬ从而可能产生较高的转染效率ꎮＴｈｏｍａｓ等[２]研究发现ꎬ用丙氨酸或十二烷基对聚合物的末端伯胺基团进行修饰ꎬ能得到高效低毒的聚合物基因载体ꎮ通过对聚合物载体进行交联或侧链修饰来引入可生物降解的具有生物响应性的化学键ꎬ会影响载体在体内的降解㊁消除ꎬ进而影响目的基因的释５８放和载体的细胞毒效应ꎮ例如:引入二硫键㊁亚胺键㊁酯键将低分子量的ＰＥＩ连接起来ꎬ形成线形或分枝状结构的高分子量ＰＥＩꎬ由于这种衍生物具有较多的可生物降解的化学键ꎬ使其在体内可降解成低毒或无毒的低分子量ＰＥＩꎬ这样在具有较高转染效率的同时ꎬ兼顾了较低的细胞毒性ꎮ１.３㊀ＰＥＩ基因载体的靶向修饰㊀采用生物活性基团特异性配体直接修饰ＰＥＩ主链ꎬ制备具有特异性靶向功能的ＰＥＩ轭合物载体ꎮ除了低分子量ＰＥＩ自身偶联外ꎬ另一种对ＰＥＩ载体进行修饰的方法是通过引入特异性配体ꎬ通过配体间特异性的疏水作用实现聚合物各组件之间的物理吸引ꎬ从而改变其空间结构以获得高效低毒的新载体ꎬ例如ＰＥＧ￣生物素/生物素抗体￣ＰＥＩ㊁ＰＥＩ￣环糊精/棕榈酸酯－胰岛素等ꎮＬｉｕ等[３]将低分子量ＰＥＩ和肌醇(ＩＮＯ)交联ꎬ并与半乳糖接枝的ＰＥＧ接合形成共聚物ＬＡ￣ＰｅｇＰＩꎬ该载体显示出了优异的体循环稳定性和较低的细胞毒性ꎬ在去唾液酸糖蛋白受体阳性的肝细胞中具有高转染效率ꎮ低分子量ＰＥＩ与β￣环糊精和丙烷￣１ꎬ２ꎬ３￣三醇交联形成共聚物后ꎬ此共聚物在Ｂ１６￣Ｆ０细胞中使裸ＤＮＡ的转染效率提高了７００倍ꎮ除了Ｂ１６￣Ｆ０细胞ꎬ该聚合物还能在ＨｅｐＧ２和Ｕ８７细胞实现目的基因片段的高效递送ꎬ转染效率较高ꎬ细胞毒性较低[４]ꎮ因此ꎬ引入共价键的结构修饰ꎬ尤其是引入特异性配体等生物功能性基团的共价修饰在现阶段研究中仍占主导地位ꎮ２㊀ＰＡＡｓ基因载体２.１㊀ＰＡＡｓ基因载体的物理化学性质㊀溶解度是ＰＡＡｓ基因载体的重要性质ꎬ多数载体能够溶于水㊁有机溶剂ꎬ如氯仿㊁低级醇类及其他极性有机溶剂ꎮＰＡＡｓ在水中和有机溶剂中有一定的固有黏度ꎬ其在溶液中和同分子量的乙烯类聚合物相比有更大的流体体积ꎬ溶液中聚合物链的伸展程度更大ꎮＰＡＡｓ载体的降解速率受氨基和酰胺键数目以及空间结构的影响ꎮ鉴于此类聚合物存在上述降解特性ꎬ在进行加成聚合的过程中应注意:在聚合反应完成之前ꎬ水性介质的存在会使聚合物的分子量增加ꎬ聚合反应完成时分子量达到最大ꎬ之后水性介质的存在会使聚合物分子量下降ꎬ即加成聚合反应和酰胺键的水解反应存在竞争关系ꎮ２.２㊀ＰＡＡｓ基因载体的结构修饰㊀线形ＰＡＡｓ包括多种具有交替酰胺基团和叔胺基团的聚合物ꎬ可通过伯胺基团的两个活性反应位点或两个仲胺基团的活性位点与双丙烯酰胺衍生物通过加成聚合反应制得ꎮ主链中的叔胺基团可以质子化ꎬ进而赋予ＰＡＡｓ碱性和聚合物表面的核正电及良好的水溶性ꎮＬｉｎ等[５]合成并研究了含有不同比例仲胺和叔胺基团的ＰＡＡｓꎬ并进一步将这些氨基单体同含有二硫键的交联剂进行加成聚合ꎬ发现此类Ｓ２￣ＰＡＡｓ具有更高的转染效率及更低的细胞毒性ꎮＪｏｎｅｓ等[６]研究了多种线形ＰＡＡｓ的电荷密度㊁刚性对其与外源目的基因片段结合能力㊁结合后的稳定性㊁转染效率等性质的影响ꎬ结果表明ꎬ电荷密度㊁结构柔韧性是通过影响聚合物与核酸的结合能力及复合物胶体稳定性ꎬ来进一步影响转染效率ꎮ㊀㊀在ＰＡＡｓ载体中引入含有二硫键的交联剂引起了基因载体研究领域的广泛关注ꎬ因为二硫键可被细胞内环境中的还原酶类降解而发生断裂ꎬ但是在胞外非还原环境中却可以稳定存在ꎮＬｉｎ等[７]研究发现ꎬ含二硫键的支化ＰＡＡｓ载体比２５ｋＤａ的ＰＥＩ载体转染效率更高ꎮ他们进一步研究发现ꎬ侧链基团的引入及其缓冲能力的提高能够显著提高转染效率ꎻ侧链仲胺基团的引入和氨基间隔距离的缩小ꎬ均能够提高转染效率并降低细胞毒性ꎮＬｉ等[８]认为ꎬ研究Ｓ２￣ＰＡＡｓ主链中二硫键的多少只对基因/载体复合物的解聚敏感性有影响ꎬ并不是转染效率升高的主要因素ꎮ此外ꎬＰｉｅｓｔ等[９]在ＰＡＡｓ载体中引入硼酸片段ꎬ发现虽然硼酸片段的引入降低了复合物粒径ꎬ转染效率有一定程度的提高ꎬ但同时也增大了细胞毒性ꎮ２.３㊀ＰＡＡｓ基因载体的靶向修饰㊀对于ＰＡＡｓ基因载体的靶向修饰ꎬ目前的策略之一是对ＰＥＧ化的聚合物中ＰＥＧ链末端接上特异性配体ꎬ而这种配体能够通过加强抗体介导的细胞内吞作用ꎬ进而增加基因/载体复合物的入胞量ꎬ甚至利用配体进行特异性的细胞或组织靶向传递ꎮＷｏｏｄ等[１０]研究的半乳糖修饰的ＰＥＧ￣ＰＡＡｓ树枝状聚合物ꎬ在人肝细胞ＨｅｐＧ２的体外转染实验中表现出了相当高的转染效率ꎮ㊀㊀Ｙｕ等[１１]设计并构建了具有多个含有二硫键的胍基化聚氨基胺(Ｇｕａ￣ＳＳ￣ＰＡＡｓ)ꎬ与ＰＥＩ相比表现出更高的转染效率和更低的细胞毒性ꎮ引入Ｇｕａ￣ＳＳ￣ＰＡＡｓ聚合物中的胍和羧基能导致更好的核定位效应ꎬ对增强转染效率㊁降低细胞毒性起关键作用ꎮＹｕ等[１２]制备了还原敏感性及酸不稳定性的双功能ＰＡＡｓꎬ将其用于靶向肿瘤细胞㊁组织的基因传递ꎬ获得了一定的肿瘤组织靶向性和较好的转染效率ꎮ３㊀ＰＡＥｓ基因载体３.１㊀ＰＡＥｓ基因载体的物理化学性质㊀ＰＡＥｓ基因６８载体由于酯键容易水解ꎬ具有易降解的特性ꎬ因此细胞毒性较低ꎮ线性ＰＡＥｓ能溶于二氯甲烷㊁甲醇等有机溶剂ꎬ同时还能够溶于酸性水溶液中ꎮ研究发现ꎬ线性ＰＡＥｓ在ｐＨ值为５的环境中降解较慢ꎬ而处于强酸或强碱环境下几乎不发生降解ꎮ与含有叔胺的线性ＰＡＥｓ相比ꎬ支链ＰＡＥｓ作为基因载体应用存在着诸多优势:支链ＰＡＥｓ水溶性更好ꎻ支链ＰＡＥｓ中伯胺更多ꎬ质子化作用更强ꎬ包载效率更高ꎬ因此能形成粒径更小的包裹目的基因片段的纳米颗粒ꎮ此外ꎬ由于伯胺和仲胺基团的存在ꎬ支链ＰＡＥｓ有更大的ｐＨ缓冲能力ꎮ在一定范围内ꎬ反应时间越长ꎬ支链ＰＡＥｓ分子量就越大ꎮ支链ＰＡＥｓ在生理条件下的降解速度要快于酸性条件下的降解速度ꎬ亲水性高的支链ＰＡＥｓ降解速度更快[１３]ꎮ同ＰＥＩ基因载体一样ꎬＰＡＥｓ也具有质子海绵效应ꎮ３.２㊀ＰＡＥｓ基因载体的结构修饰㊀研究发现ꎬＰＡＥｓ化学结构的差异能够导致ＰＡＥｓ和ＤＮＡ之间亲合力的不同ꎮ聚合物和目的基因片段之间的亲合力提高ꎬ有助于增强复合物的稳定性ꎬ从而提高细胞摄取率ꎮ但是ꎬ聚合物跟目的基因片段之间的结合力如果太强ꎬ目的基因片段不易从基因载体复合物中释放出来ꎬ反而降低转染效率ꎮ研究表明ꎬ当聚合物的链长超过一定范围之后ꎬ载体的转染效率会下降ꎬ即同种载体随着分子量的增加ꎬ存在一个最佳的转染效率ꎮＳｕｎｓｈｉｒｅ等[１４]研究了ＰＡＥｓ疏水性和末端修饰基团对ｓｉＲＮＡ转染效率的影响ꎬ结果显示ꎬ如果ＰＡＥｓ合成过程中丙烯酸酯过量ꎬ最后以酯基封端ꎬ其转染效率会远小于以胺基封端的ＰＡＥｓꎻ进一步研究显示ꎬ如果采用亲水的胺基(如羟基胺)封端ꎬＰＡＥｓ具有较高的转染效率ꎬ如果采用疏水的胺基(如烷基胺㊁芳基胺)封端ꎬＰＡＥｓ的转染效率相对较低ꎮ３.３㊀ＰＡＥｓ基因载体的靶向修饰㊀ＰＡＥｓ的靶向修饰包括被动靶向和主动靶向修饰两方面ꎮ被动靶向效应主要受两个因素影响ꎬ即载体表面电荷和基因载体复合物粒径ꎮ对于非特异靶向性细胞摄取ꎬ复合物表面正电荷密度越大ꎬ与细胞膜表面负电荷作用越强烈ꎬ从而越容易被转运入细胞内[１５]ꎮ复合物粒径越小ꎬ细胞摄取效率越高ꎬ１００ｎｍ左右的复合物细胞摄取效率达到最佳状态ꎮ但是ꎬ当载体进行体外转染时ꎬ粒径大的基因/载体复合物可以更好地在培养基中沉淀ꎬ有助于提高体外转染效率ꎻ而对于体内基因转运过程而言ꎬ较大的复合物粒径更容易被巨噬细胞吞噬ꎬ无法到达作用靶点ꎮ因此ꎬ粒径对载体被动靶向的影响是多方面的ꎬ要结合表面电荷和粒径等因素综合考虑ꎮ㊀㊀相对于被动靶向修饰ꎬ主动靶向的修饰策略更加多样化㊁具体化ꎮＺｕｇａｔｅｓ等[１６]以２￣(硫代吡啶)乙胺为单体胺合成聚氨基酯ꎬ这样聚氨基酯侧链中的硫代吡啶就可以与巯基化的ＲＧＤ蛋白等配体结合ꎬ使其具有靶向性ꎮ但是随着配体取代率的提高ꎬ转染效率反而下降ꎬ主要原因与配体的引入改变了聚合物的空间结构有关ꎮ随后Ｇｒｅｅｎ等[１７]放弃共价修饰的方法ꎬ转而将荷负电的蛋白质配体通过静电结合方式覆盖在载体表面ꎬ形成粒径１００~２００ｎｍ的电中性基因载体复合物ꎮ结果表明ꎬ电中性的复合物在循环系统中与血浆组分的相互作用降低ꎬ稳定性提高ꎬ体内转染效率也较非特异性ＰＡＥｓ载体显著提高ꎮ４　天然生物相容性高分子载体材料４.１㊀壳聚糖㊀壳聚糖作为一种天然阳离子聚合物ꎬ通过与带负电的核酸分子以静电吸引方式相互作用ꎬ使壳聚糖－核酸体系形成包载复合物降低机体内环境中的各种因素对目的基因片段的降解ꎬ最终进入细胞ꎮ壳聚糖具有细胞毒性低㊁可生物降解㊁免疫原性低等特性ꎬ体现了良好的生物相容性ꎬ且具有抗菌㊁抗氧化活性及黏附特性等特点ꎮ但是壳聚糖的溶解性和靶向性较差ꎬ导致其转染率较低ꎮ㊀㊀Ｌｉｕ等[１８]将ＰＥＩ通过酰胺化反应接枝到羧甲基壳聚糖的主链上ꎬ这种结构修饰提高了羧甲基壳聚糖与目的基因片段结合形成纳米结构复合物的效力ꎬ使其具有更高的转染效率和更低的细胞毒性ꎮＰｅｎｇ等[１９]采用甘露糖修饰的壳聚糖包载促胃液素释放肽基因质粒制备得到的纳米颗粒传递系统ꎬ该系统在小鼠体内显示出较高的转染效率ꎬ显著提高了目的基因到达巨噬细胞细胞核的数量ꎮ４.２㊀葡聚糖㊀葡聚糖是由多个重复葡萄糖单元构成的多糖聚合物ꎬ具有良好的生物相容性ꎬ是一类良好的载体材料ꎮ葡聚糖具有很多易于化学修饰的羟基结构ꎬ已经被广泛应用于基因转染和基因治疗的研究ꎮＴａｎｇ等[２０]开发了葡聚糖－肽杂交系统作为基因治疗的载体ꎬ该载体能够诱导产生更多的目的基因表达和更低的细胞毒性ꎮ４.３㊀环糊精㊀环糊精是直链淀粉在由芽孢杆菌产生的环糊精葡萄糖基转移酶作用下生成的一系列环状低聚糖的总称ꎬ通常由６~８个葡萄糖单元通过α￣１ꎬ４￣糖苷键相接ꎬ对目的基因有很好的保护作用ꎬ且可以携带目的基因顺利跨过细胞膜ꎮ环糊精无免疫原性ꎬ生物相容性好ꎬ但很少独立作为基因载体材料使用ꎬ用ＰＥＩ修饰环糊精可显著提高转染效７８率[２１]ꎮ５　总结与展望㊀㊀选择安全㊁高效的基因载体是基因治疗最为关键的一步ꎮ尽管相当多的载体材料都能实现基因的有效递送ꎬ然而现有材料递送目的基因的转染效率很难超过ＰＥＩꎬ也远未达到病毒载体的水平ꎮ低分子量和低电荷密度的阳离子聚合物一般细胞毒性也较低ꎬ但转染效率也会降低ꎮ对于阳离子聚合物基因载体的改造ꎬ可以对其进行结构修饰ꎬ主要策略集中在对伯胺㊁仲胺㊁叔胺基的修饰ꎻ另一方面可以对其进行靶向修饰ꎬ例如采用生物活性基团特异性配体来修饰基因载体ꎮ基因载体的仿生与智能设计也是未来增强基因治疗效果的有效策略之一ꎬ比如可以根据肿瘤组织的不同微环境ꎬ如低氧状态㊁低ｐＨ㊁高浓度的蛋白酶和氧化还原条件来设计和构建智能载体的尺寸和性质ꎮ此外ꎬ让载体同时递送两种或多种治疗基因的组合方法可以增强癌症等多基因相关疾病的治疗效果并降低体内细胞毒性ꎮ参考文献:[１]ＮｅｕｂｅｒｇＰꎬＫｉｃｈｌｅｒＡ.Ｒｅｃｅｎｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｉｎｎｕｃｌｅｉｃａｃｉｄｄｅｌｉｖ￣ｅｒｙｗｉｔｈｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｉｍｉｎｅｓ[Ｊ].ＡｄｖＧｅｎｅｔꎬ２０１４ꎬ８８:２６３￣２８８. [２]ＴｈｏｍａｓＭꎬＫｌｉｂａｎｏｖＡＭ.ＥｎｈａｎｃｉｎｇｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｉｍｉｎｅᶄｓｄｅｌｉｖｅｒｙｏｆｐｌａｓｍｉｄＤＮＡｉｎｔｏｍａｍｍａｌｉａｎｃｅｌｌｓ[Ｊ].ＰｒｏｃＮａｔｌＡｃａｄＳｃｉＵＳＡꎬ２００２ꎬꎬ９９(２３):１４６４０￣１４６４５.[３]ＬｉｕＬꎬＺｏｎｇＺＭꎬＬｉｕＱꎬｅｔａｌ.Ａｎｏｖｅｌｇａｌａｃｔｏｓｅ￣ＰＥＧ￣ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｌｅｃｏｐｏｌｙｍｅｒｉｓａｎｅｆｆｉｃｉｅｎｔｇｅｎｅｄｅｌｉｖｅｔｙｖｅｃｔｏｒｆｏｒｉｍ￣ｍｕｎｏｔｈｅｒａｐｙｏｆｈｅｐｏｔｏｃｅｌｌｕｌａｒｃａｉｃｉｎｏｍａ[Ｊ].Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓꎬ２０１８ꎬ１８４:２０￣３０.[４]ＬａｉＷＦꎬＪｕｎｇＨＳ.Ｃｅｌｌｔｒａｎｓｆｅｃｔｉｏｎｗｉｔｈａβ￣ｃｙｃｌｏｄｅｘｔｒｉｎ￣ＰＥＩ￣ｐｒｏ￣ｐａｎｅ￣１ꎬ２ꎬ３￣ｔｒｉｏｌｎａｎｏｐｏｌｙｍｅｒ[Ｊ].ＰＬｏＳＯｎｅꎬ２０１４ꎬ９(６):ｅ１００２５８.[５]ＬｉｎＣꎬＥｎｇｂｅｒｓｅｎＪＦ.Ｅｆｆｅｃｔｏｆｃｈｅｍｉｃａｌｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｔｉｅｓｉｎｐｏｌｙ(ａｍｉｄｏａｍｉｎｅ)ｓｆｏｒｎｏｎ￣ｖｉｒａｌｇｅｎｅｔｒａｎｓｆｅｃｔｉｏｎ[Ｊ].ＪＣｏｎｔｒｏｌＲｅ￣ｌｅａｓｅꎬ２００８ꎬ１３２(３):２６７￣２７２.[６]ＪｏｎｅｓＮＡꎬＨｉｌｌｓＩＲꎬＳｔｏｌｎｉｋＳꎬｅｔａｌ.Ｐｏｌｙｍｅｒｃｈｅｍｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓａｋｅｙｄｅｔｅｒｍｉｎａｎｔｏｆｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌａｎｄｃｏｌｌｏｉｄａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｐｏｌｙｍｅｒ￣ＤＮＡｃｏｍｐｌｅｘｅｓｆｏｒｇｅｎｅｄｅｌｉｖｅｒｙ[Ｊ].ＢｉｏｃｈｉｍＢｉｏｐｈｙｓＡｃｔａꎬ２０００ꎬ１５１７(１):１￣１８.[７]ＬｉｎＣꎬＺｈｏｎｇＺꎬＬｏｋＭＣꎬｅｔａｌ.Ｌｉｎｅａｒｐｏｌｙ(ａｍｉｄｏａｍｉｎｅ)ｓｗｉｔｈｓｅｃｏｎｄａｒｙａｎｄｔｅｒｔｉａｒｙａｍｉｎｏｇｒｏｕｐｓａｎｄｖａｒｉａｂｌｅａｍｏｕｎｔｓｏｆｄｉｓｕｌ￣ｆｉｄｅｌｉｎｋａｇｅｓ:ｓｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎｅｔｒａｎｓｆｅｒｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ[Ｊ].ＪＣｏｎｔｒｏｌＲｅｌｅａｓｅꎬ２００６ꎬ１６(２):１３０￣１３７.[８]ＬｉＪꎬＭａｎｉｃｋａｍＤＳꎬＣｈｅｎＪꎬｅｔａｌ.Ｅｆｆｅｃｔｏｆｃｅｌｌｍｅｍｂｒａｎｅｔｈｉｏｌｓａｎｄｒｅｄｕｃｔｉｏｎ￣ｔｒｉｇｇｅｒｅｄｄｉｓａｓｓｅｍｂｌｙｏｎｔｒａｎｓｆｅｃｔｉｏｎａｃｔｉｖｉｔｙｏｆｂｉｏｒｅｄｕｃｉｂｌｅｐｏｌｙｐｌｅｘｅｓ[Ｊ].ＥｕｒＪＰｈａｒｍＳｃｉꎬ２０１２ꎬ４６(３):１７３￣１８０.[９]ＰｉｅｓｔＭꎬＥｎｇｂｅｒｓｅｎＪＦ.Ｒｏｌｅｏｆｂｏｒｏｎｉｃａｃｉｄｍｏｉｅｔｉｅｓｉｎｐｏｌｙ(ａｍｉ￣ｄｏａｍｉｎｅ)ｓｆｏｒｇｅｎｅｄｅｌｉｖｅｒｙ[Ｊ].ＪＣｏｎｔｒｏｌＲｅｌｅａｓｅꎬ２０１１ꎬ１５５(２):３３１￣３４０.[１０]ＷｏｏｄＫＣꎬＬｉｔｔｌｅＳＲꎬＬａｎｇｅｒＲꎬｅｔａｌ.Ａｆａｍｉｌｙｏｆｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌｌｙｓｅｌｆ￣ａｓｓｅｍｂｌｉｎｇｌｉｎｅａｒ￣ｄｅｎｄｒｉｔｉｃｈｙｂｒｉｄｐｏｌｙｍｅｒｓｆｏｒｈｉｇｈｌｙｅｆｆｉｃｉｅｎｔｔａｒｇｅｔｅｄｇｅｎｅｄｅｌｉｖｅｒｙ[Ｊ].ＡｎｇｅｗＣｈｅｍＩｎｔＥｎｇｌꎬ２００５ꎬ４４(４１):６７０４￣６７０８.[１１]ＹｕＪꎬＺｈａｎｇＪꎬＸｉｎｇＨꎬｅｔａｌ.Ｇｕａｎｉｄｉｎｙｌａｔｅｄｂｉｏｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅｐｏｌｙ(ａｍｉｄｏａｍｉｎｅ)ｓｄｅｓｉｇｎｅｄｆｏｒｉｎｔｒａｎｕｃｌｅａｒｇｅｎｅｄｅｌｉｖｅｒｙ[Ｊ].ＩｎｔＪＮａｎｏｍｅｄｉｃｉｎｅꎬ２０１６ꎬ１１:４０１１￣４０２４.[１２]ＹｕＺꎬＹａｎＪꎬＹｏｕＹ.Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆｂｉｏｒｅｄｕｃｉｂｌｅａｎｄａｃｉｄｌａｂｉｌｅｐｏ￣ｌｙ(ａｍｉｄｏａｍｉｎｅ)ｓｖｉａＭｉｃｈａｅｌ￣ａｄｄｉｔｉｏｎｒｅａｃｔｉｏｎｓａｎｄｔｈｅｉｒａｐｐｌｉｃａ￣ｔｉｏｎｉｎｇｅｎｅｄｅｌｉｖｅｒｙ[Ｊ].ＪＣｏｎｔｒｏｌＲｅｌｅａｓｅꎬ２０１１ꎬ１５２(Ｓｕｐｐｌ１):ｅ１７９￣１８１.[１３]ＧｏｎｇＪＨꎬＷａｎｇＹꎬＸｉｎｇＬꎬｅｔａｌ.Ｂｉｏｃｏｍｐａｔｉｂｌｅｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄｐｏｌｙ(β￣ａｍｉｎｏｅｓｔｅｒ)ｓｆｏｒｓａｆｅａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｔｇｅｎｅｔｈｅｒａｐｙ[Ｊ].ＩｎｔＪＰｈａｒｍꎬ２０１８ꎬ５３５(１￣２):１８０￣１９３.[１４]ＳｕｎｓｈｉｎｅＪＣꎬＳｕｎｓｈｉｎｅＳＢꎬＢｈｕｔｔｏＩꎬｅｔａｌ.Ｐｏｌｙ(β￣ａｍｉｎｏｅｓｔｅｒ)￣ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｍｅｄｉａｔｅｄｔｒａｎｓｆｅｃｔｉｏｎｏｆｒｅｔｉｎａｌｐｉｇｍｅｎｔｅｐｉｔｈｅｌｉａｌｃｅｌｌｓｉｎｖｉｔｒｏａｎｄｉｎｖｉｖｏ[Ｊ].ＰＬｏＳＯｎｅꎬ２０１２ꎬ７(５):ｅ３７５４３. [１５]ＸｉａＪꎬＴｉａｎＨꎬＣｈｅｎＬꎬｅｔａｌ.ＯｌｉｇｏｅｔｈｙｌｅｎｉｍｉｎｅｓｇｒａｆｔｅｄｔｏＰＥＧｙ￣ｌａｔｅｄｐｏｌｙ(β￣ａｍｉｎｏｅｓｔｅｒ)ｓｆｏｒｇｅｎｅｄｅｌｉｖｅｒｙ[Ｊ].Ｂｉｏｍａｃｒｏｍｏｌｅ￣ｃｕｌｅｓꎬ２０１１ꎬ１２(４):１０２４￣１０３１.[１６]ＺｕｇａｔｅｓＧＴꎬＡｎｄｅｒｓｏｎＤＧꎬＬｉｔｔｌｅＳＲꎬｅｔａｌ.Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆｐｏｌｙ(ｂｅ￣ｔａ￣ａｍｉｎｏｅｓｔｅｒ)ｓｗｉｔｈｔｈｉｏｌ￣ｒｅａｃｔｉｖｅｓｉｄｅｃｈａｉｎｓｆｏｒＤＮＡｄｅｌｉｖｅｒｙ[Ｊ].ＪＡｍＣｈｅｍＳｏｃꎬ２００６ꎬ１２８(３９):１２７２６￣１２７３４. [１７]ＧｒｅｅｎＪＪꎬＣｈｉｕＥꎬＬｅｓｈｃｈｉｎｅｒＥＳꎬｅｔａｌ.Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃｌｉｇａｎｄｃｏａｔ￣ｉｎｇｓｏｆｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｅｎａｂｌｅｌｉｇａｎｄ￣ｓｐｅｃｉｆｉｃｇｅｎｅｄｅｌｉｖｅｒｙｔｏｈｕｍａｎｐｒｉｍａｒｙｃｅｌｌｓ[Ｊ].ＮａｎｏＬｅｔｔꎬ２００７ꎬ７(４):８７４￣８７９.[１８]ＬｉｕＸꎬＭｏＴＦꎬＬｉｕＸＹꎬｅｔａｌ.Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓꎬｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓａｔｉｏｎａｎｄｐｒｅ￣ｌｉｍｉｎａｒｙｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｈａｅｍｏｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙｏｆｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｉ￣ｍｉｎｅ￣ｇｒａｆｔｅｄｃａｒｂｏｘｙｍｅｔｈｙｌｃｈｉｔｏｓａｎｆｏｒｇｅｎｅｄｅｌｉｖｅｒｙ[Ｊ].ＭａｔｅｒＳｃｉＥｎｇＣＭａｔｅｒＢｉｏｌꎬ２０１６ꎬ６２:１７３￣１８２.[１９]ＰｅｎｇＹＸꎬＹａｏＷＪꎬＷａｎｇＢꎬｅｔａｌ.Ｍａｎｎｏｓｙｌａｔｅｄｃｈｉｔｏｓａｎｎａｎｏｐ￣ａｒｔｉｃｌｅｓｂａｓｅｄｍａｃｒｏｐｈａｇｅ￣ｔａｒｇｅｔｉｎｇｇｅｎｅｄｅｌｉｖｅｒｙｓｙｓｔｅｍｅｎｈａｎｃｅｄｃｅｌｌｕｌａｒｕｐｔａｋｅａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｄｔｒａｎｓｆｅｃｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ[Ｊ].ＪＮａｎｏｓｃｉＮａｎｏｔｅｃｈｎｏｌꎬ２０１５ꎬ１５(４):２６１９￣２６２７.[２０]ＴａｎｇＱꎬＣａｏＢꎬＬｅｉＸꎬｅｔａｌ.Ｄｅｘｔｒａｎ￣ｐｅｐｔｉｄｅｈｙｂｒｉｄｆｏｒｅｆｆｉｃｉｅｎｔｇｅｎｅｄｅｌｉｖｅｒｙ[Ｊ].Ｌａｎｇｍｕｉｒꎬ２０１４ꎬ３０(１８):５２０２￣５２０８. [２１]ＨｕＱＬꎬＪｉａｎｇＱＹꎬＪｉｎＸꎬｅｔａｌ.ＣａｔｉｏｎｉｃｍｉｃｒｏＲＮＡ￣ｄｅｌｉｖｅｒｉｎｇｎａｎｏｖｅｃｔｏｒｓｗｉｔｈｂｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｐｅｐｔｉｄｅｓｆｏｒｅｆｆｉｃｉｅｎｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆＰＡＮＣ￣１ｘｅｎｏｇｒａｆｔｍｏｄｅｌ[Ｊ].Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓꎬ２０１３ꎬ３４(９):２２６５￣２２７６.(收稿日期:２０１９￣０６￣０４)８８。

专利名称：一种阳离子多肽纳米聚集体及在抗菌方向的用途专利类型：发明专利
发明人：刘磊,邵辉,林琳,董明东
申请号：CN201710496915.X
申请日：20170626
公开号：CN107216382A
公开日：
20170929
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明属于抗菌肽制备与应用领域，将阳离子多肽分散溶液中，通过改变阳离子多肽浓度、溶液pH值、孵育温度T以及孵育时间t，自组装形成阳离子多肽纳米聚集体，再利用纳米聚集体杀菌。

阳离子多肽浓度为100～480μg mL的溶液在35～38℃(pH＝6.5～8.5)下置于振荡器上孵育30～60min(360rpm)，自组装形成纳米聚集体。

纳米聚集体和细菌溶液混合，纳米聚集体可高效快速杀死多种细菌，4h内杀菌效率高达100％。

申请人：江苏大学
地址：212013 江苏省镇江市京口区学府路301号
国籍：CN
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专利名称：一种阳离子磷脂-聚合物纳米颗粒及其制备方法专利类型：发明专利
发明人：蔡林涛,郑明彬,陈泽,罗震宇,赵鹏飞,龚萍
申请号：CN201410837176.2
申请日：20141226
公开号：CN104523595A
公开日：
20150422
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了一种阳离子磷脂-聚合物纳米颗粒，包括内核和外壳，所述内核为聚合物，所述外壳为阳离子脂质体和磷脂，所述阳离子脂质体和所述磷脂包覆于所述聚合物表面，所述聚合物为聚乙交酯丙交酯或聚乳酸。

所述阳离子磷脂-聚合物纳米颗粒粒径均一、性质稳定，可以负载DNA进入细胞内。

本发明还提供了一种阳离子磷脂-聚合物纳米颗粒的制备方法，采用一步高压匀浆法制备阳离子磷脂-聚合物纳米颗粒，操作简单，能够制备大剂量的阳离子磷脂-聚合物纳米颗粒，为该纳米颗粒的放大生产和临床研究提供基础，该制备方法简便易行，便于推广。

申请人：深圳先进技术研究院
地址：518055 广东省深圳市南山区西丽大学城学苑大道1068号
国籍：CN
代理机构：广州三环专利代理有限公司
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阳离子纳米材料的生物学效应与应用研究随着科学技术的不断发展，纳米技术已成为当前科技领域的一个重要研究方向。

在纳米技术中，阳离子纳米材料备受关注，其作为一种优秀的生物技术材料，在生物技术领域应用十分广泛。

但是，阳离子纳米材料的生物学效应也备受争议，需要进行进一步的研究探究。

本篇文章就针对阳离子纳米材料的生物学效应与应用进行了较为详细的介绍。

一、阳离子纳米材料的生物学效应目前，阳离子纳米材料已广泛用于生物诊断、治疗和生物传感应用。

然而，生物组织/细胞与阳离子纳米材料之间的交互作用，他们对健康的影响始终是一个难以解决的问题。

其生物学效应表现为：对健康组织产生伤害、造成炎症、影响免疫应答等。

以下是阳离子纳米材料的生物学效应：1、免疫效应阳离子纳米材料作为一种药物载体可通过不同的途径引起免疫反应。

阳离子纳米材料与宿主产生的免疫应答可能导致严重的炎症和损伤。

因此，研究调控阳离子纳米材料的免疫反应至关重要。

2、细胞促凋亡效应ResearchGate的一篇研究发现，阳离子纳米材料对细胞产生显着的细胞毒性，在高浓度下会导致凋亡。

这表明阳离子纳米材料中阳离子对细胞毒性起着重要作用。

3、基因表达影响阳离子纳米材料可能通过影响基因表达来抑制或促进肿瘤细胞生长，这也是研究人员关心的问题。

4、对神经系统的影响阳离子纳米材料也可能影响神经系统的正常机能。

同样，对于其临床诊断和治疗应用，需要进行深入的研究与探究。

二、阳离子纳米材料的应用研究在广泛应用于生物学的同时，阳离子纳米材料也被广泛用于医疗、医学影像等领域。

1、医用纺织物阳离子纳米材料已广泛应用于医用纺织品中，因其具有良好的抗菌性能、防水性等，已成为当前生产抗菌医用纺织品的重要材料。

2、抗癌药物的递送阳离子纳米材料的抗癌药物递送能力大大增强了抗癌药物的疗效，且进一步提高了肿瘤细胞内药物的浓度，加快了抗癌药物剂量的排出。

3、医学影像阳离子纳米材料还可以用于医学影像。

阳离子纳米材料通过辐射剂量小，放射性半衰期短，无毒副作用，多种影像技术中的透射成像、计算机断层扫描（CT）等都可应用。