以生物响应性高分子构建多功能纳米基因输送系统

在基因输送过程中，载体要面对细胞摄取、内涵体逃逸、细胞内转运和最终的基因表达等诸多障碍。本项目针对这一过程涉及的细胞内外不同微环境，设计制备生物响应性高分子，利用具有不同响应性特点的高分子协同构建多层纳米基因复合物，其具有肿瘤靶向性、细胞内逐级刺激响应性，有望获得安全高效的基因转染。合成并表征以二硫键相连的两亲性阳离子高分子，通过其自组装胶束与报告基因复合形成初级纳米粒；合成并表征连接有靶分子叶酸的pH响应性电荷逆转高分子，用其包覆修饰初级纳米粒制备多层纳米基因复合物。研究纳米复合物的理化性质、生物响应性、细胞毒性、细胞转运过程和体内外转染效果，探索载体材料结构与其生物响应性、进而与其基因输送功能之间的关系。

基因输送是个系统工程，在基因输送过程中，载体要面对细胞靶向、细胞摄取、内涵体逃逸、细胞内转运和最终的基因表达等诸多障碍。有效的基因转染要求载体材料在不同环境中发挥不同的功能。本项目针对肿瘤细胞靶向性，在载体材料上连接叶酸靶分子；针对内涵体/溶酶体的微酸性，制备了pH 敏感的电荷反转高分子；针对细胞质内高浓度谷胱甘肽的还原性环境，制备了还原敏感的阳离子壳聚糖衍生物；针对细胞示踪目的，引入了荧光高分子量子点。利用这些具有不同响应性特点的高分子材料协同构建纳米基因复合物，它们具有低毒性、长循环、肿瘤靶向性、细胞内逐级刺激响应性、细胞内示踪等多种功能，有效提高了基因转染效率。包括：1）以巯基化壳聚糖季铵盐衍生物（TMC-SH）、基因、叶酸靶向电荷反转高分子（FA-PEI-Aco）协同构建三重纳米基因复合物，复合物带负电能有效屏蔽正电荷，具有pH和还原双响应性，被细胞靶向摄取后响应内涵体的酸性发生电荷反转，解离出的氨基高分子有助于内涵体逃逸，基因转染效率较二元壳聚糖季铵盐复合物有显著提高。2）以叶酸修饰的两亲性共聚高分子(PEI-PCL-PEG-Fol)形成的自组装胶束用作siRNA的输送，体内外实验均显示出良好的叶酸受体介导的靶向基因沉默效果。3）以荧光高分子量子点为核，协同叶酸修饰的两亲性共聚高分子(PEI-PCL-PEG-Fol)构建纳米基因复合物，在靶细胞中成功实现基因转染和细胞内示踪双功能。