基因传递是指将功能性分子(通常是质粒DNA(pDNA))传递至靶细胞的过程,是基因治疗和细胞功能操纵中的关键步骤。同轴静电纺丝纤维(简称电纺纤维)由于本身的物理化学特性以及核壳结构,有利于负载和传递生物分子,已被应用于基因传递。但是目前报道的基因传递大多依赖于细胞内吞,导致其传递效率普遍偏低;另外从纤维中释放pDNA较为困难,也限制了其进一步应用。光热破膜法是利用材料的光热效应,在近红外(NIR)光照射下导致材料表面局部温度升高,进而提高黏附在材料表面细胞的膜通透性而实现基因传递方法,具有高的传递效率和广的适用范围。因此,本论文基于光热表面破膜法的优势,制备了一种能够实现高效原位基因传递的光热同轴电纺纤维并研究了其在促进伤口愈合方面的应用。主要包括以下两方面研究内容:(1)电纺纤维的制备、条件的优选以及光热传递机理的研究。我们以具有良好生物相容性的明胶、左旋聚乳酸(二者简称为PG)及具良好光热效应的金纳米棒(GNR)作为壳层纺丝材料,以pDNA和聚乙烯亚胺(PEI)的复合物作为核层纺丝材料,制备了PG@GNR/pDNA同轴电纺纤维。首先对电纺纤维中的GNR浓度和PEI与pDNA的N/P比(PEI中的氮元素与pDNA中的磷元素的摩尔比)进行了筛选。实验结果表明,在0.45 W/cm2的NIR光照射下,GNR浓度为0.7mg/mL的电纺纤维具有合适的光热效应并保持了足够的纤维强度;另外,N/P=30的基因复合物具有最高的转染效率(87%),同时保持较高的细胞活性(92%)。而后,在所筛选的条件下利用同轴电纺技术制备具有优异光热效应的同轴电纺纤维(PG@GNR/pDNA),并利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、荧光显微镜、热成像仪以及水接触角仪等对其进行了表征。最后,对PG@GNR/pDNA同轴电纺纤维的光热传递机理进行了探究。(2)利用PG@GNR/pDNA同轴电纺纤维进行体外基因传递,表征传递后细胞体外的增殖和迁移行为以及体内促进伤口愈合的情况。在体外基因传递中,以小鼠胚胎成纤维细胞(NIH-3T3)为模型细胞,以编码有绿色荧光蛋白(GFP)和成纤维细胞生长因子(bFGF)的质粒为模型pDNA,在NIR光照射下向靶细胞内传递pDNA。流式细胞术、荧光染色、逆转录-聚合酶链式反应(RT-PCR)等实验结果表明,仅有NIR光照射后的PG@GNR/pDNA电纺纤维,能够达到85%以上的转染效率及较高的基因表达。进一步地,我们利用荧光染色表征bFGF基因的表达对NIH-3T3细胞增殖的促进作用,而后利用Transwell迁移实验、划痕实验、活细胞成像等表征bFGF基因的表达对NIH-3T3细胞迁移速率的影响。实验结果表明,在NIR光的照射下,能够显著加快培养在PG@GNR/pDNA电纺纤维上的NIH-3T3细胞的增殖以及迁移速率。体内研究中,我们建立了大鼠全层皮肤缺损模型,拍照观察以及苏木精-伊红染色(H&E)、Masson三色染色等结果表明,经NIR光照射后的PG@GNR/pDNA电纺纤维所处理的大鼠伤口相比于其他对照组恢复速度较快,且缺损的皮肤能够在12天完全恢复。综上所述,本课题基于光热表面破膜法的优势,制备了一种能够简单高效传递pDNA的同轴电纺纤维。同轴电纺纤维起到负载和保护pDNA的作用,光热破膜法确保了基因向靶细胞高效率的传递。由于纤维优异的光热效应,在一定强度的NIR光照射下,纤维的温度升高。这一方面增强了壳层纤维的渗透性以释放核层的pDNA,另一方面增强了黏附在纤维表面的细胞的膜通透性,促进释放出的pDNA进入细胞当中实现高效转染。该同轴电纺纤维负载基因的方式简单且转染效率高,在组织工程等生物医用领域具有潜在应用价值。