论文部分内容阅读
本文聚乙二醇-聚乙烯亚胺/质粒pEGFP-VEGF165纳米胶束的制备及基因传递系统的优化进行了研究,文章主要探讨了以下几方面的内容:
(1)聚乙二醇.聚乙烯亚胺共聚物的合成与表征用亲水的聚乙二醇对聚乙烯亚胺进行改性,制备适用于基因转染的非病毒类载体。以异佛尔酮二异氰酸酯活化聚乙二醇,再与聚乙烯亚胺反应,两步法合成了聚乙二醇.聚乙烯亚胺(PEG-PEI)嵌段共聚物,分别用IR、<1>H-NMR.、GPC、DSC对共聚物进行了表征。在IR谱图上可见mPEG—NCO中异氰酸基、及PEG.:PEI中脲基的特征峰;根据。H.NMR谱图计算表明,此聚合反应为可控反应,通过调节PEG与PEI的投料比例可控制共聚物组成及分子量;GPC曲线上共聚物为一单峰,与PEG和PEI均聚物峰位置不同,表明产物是.PEG-PEI共聚物,DSC分析也表明共聚物Tm较均聚物均有不同程度的下降,这是PEG和PEI两种嵌段相互缠结的结果。因此证明成功合成了PEG-PEI共聚物。
(2)聚合物缓冲容量的测定所有聚合物的缓冲容量用酸碱滴定的方法获得,用0.1M盐酸滴定标准液滴定,缓冲容量根据公式β=dc(HCl)/dpH计算。结果表明,分子量不同的PEI缓冲容量的最大值随着分子量的增加而降低:同一分子量的PEI接枝不同量的PEG后,缓冲容量有明显的下降,接枝PEG量越多,缓冲容量下降越大。值得注意的是,在生理pH4~7范围内,缓冲容量未见明显差异。
(3)聚合物细胞毒性试验参照ISO10993和GB/T16886医疗器械生物学评价标准和要求,采用MTT法测定了不同聚合物的细胞毒性。结果显示,PEI的细胞毒性与分子量呈现正相关性,高分子量PEI的细胞毒性远大于低分子量PEI的细胞毒性。PEI 2K在高浓度30μg/mL时几乎未表现出明显毒性,而分子量最大的PEI 750K即使在较低浓度10μg/mL时已表现出明显的细胞毒性,PEI 10K.和PEI 25K毒性居中。接枝PEG后可明显降低聚合物的细胞毒性,接枝PEG的量越多,PEI的细胞毒性降低越显著。
(4)真核表达质粒pEGF-VEGF165的构建采用PCR技术,从原核表达质粒PUC19-VEGF165中获得上下游含有Hind Ⅲ和:BamH I酶切位点的目的基因VEGF165,与真核载体pEGFP-C1构建重组质粒pEGFP-vEGF165。通过酶切和测序鉴定证实,带有绿色荧光蛋白报告基因的真核表达质粒pEGFP-VEGF165构建成功。
(5)聚合物/质粒pEGFP-VEGF165复合物的自组装对不同分子量的PEI及PEG-PEI共聚物与质粒DNA形成复合物的凝胶阻滞试验、结合平衡试验研究表明,PEI 2K在N/P为5时仍不能完全与DNA结合,高分子量的PEI在较低的N/P比就能对DNA起到完全阻滞作用。接枝PEG侧链后并未明显影响PEI与DNA的结合能力。对DNA酶的稳定性试验可以得出,形成复合物后可以保护DNA免受DNase I酶的降解,且聚合物与DNA完全结合的程度影响复合物对DNase I的稳定性。
(6)聚合物/质粒pEGFP-VEGF165复合物的性能研究进行了复合物的粒径、Zeta电位、透射电镜(TEM)和在水溶液中的溶解性的分析,结果表明,低分子量PEI与DNA形成复合物的粒径明显大于高分子量的:PEI,接枝了PEG后,PEG-PEI/DNA复合物的粒径都明显减小,接枝不同分子量的PEG对粒径也有一定影响;Zeta电位随PEl分子量的增大而增大,接枝分子量较大的PEG可使Zeta电位下降较多,复合物的粒径和Zeta电位都与组成中的N/P有关。接枝亲水链段PEG对降低粒子间的聚集和增加溶解性起到了关键性的作用。
(7)聚合物/质粒pEGFP-VEGF165复合物的细胞转染试验考察了PEI及PEG-PEI共聚物在HUVEC和VSMC两种细胞中的转染率,结果表明,对于不同分子量的PEI在两种细胞中的转染率,均为PEI 2K的转染率最低,而PEI 25K的转染率最高。接枝少量的PEG有利于提高转染率,而接枝较多量的PEG转染率明显下降。转染率先随着N/P比的增加而增加到一定值,N/P比继续增加,转染率明显下降。血清对聚合物/DNA复合物介导基因转染有阻碍作用,而PEG化可减弱这种阻碍作用。
(8)PEG-PEI共聚物介导vEGF165基因转染对内皮细胞增殖的影响以PEI及合成的PEG.PEI(2-25-1)共聚物,携带重组质粒pEGFP-VEGF165基因转染HUVEC,探讨VEGF165的表达及其对内皮细胞生长的影响。ELISA检测证明VEGF在细胞上清中有效表达,RT-PCR证明了VEGF165 mRNA水平上的有效表达且可有效地刺激内皮细胞增殖,PEG-PEI(2-25-1)为载体比PEI 25K转染后可更有效的促进内皮细胞增殖。
综上所述,通过考察不同的PEl分子量、PEG分子量、PEG接枝量得到一系列PEG-PEI共聚物,与pEGFP-VEGF165形成复合物,研究了复合物的各项物理化学性能和生物学性能,可知PEI的分子量、PEG的接枝量、PEI与DNA的结合比例(N/P)对聚合物/DNA复合物的各项性能都产生重大影响。PEI接枝少量的PEG后,可降低细胞毒性、增加水溶性、提高的基因转染率,将其用于介导pEGFP-VEGF165基因的传递,目的基因能够在细胞中有效表达。此研究为基因治疗和非病毒基因载体的研究提供理论依据和实验基础。