超分子靜電自組裝制備基因介入支架涂層材料的研究

本項目以具有良好抗組織增生功能的血管和非血管介入醫(yī)用支架涂層材料為背景，采用超分子靜電自組裝技術(shù)和基因技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)建基因DNA分子和配體增強(qiáng)聚陽離子的層-層交替涂層。通過對配體增強(qiáng)聚陽離子分子結(jié)構(gòu)設(shè)計及靜電自組裝條件的調(diào)控，研究基因DNA分子-配體增強(qiáng)聚陽離子層狀組裝結(jié)構(gòu)對基因傳遞轉(zhuǎn)染活性的影響，探索制備可直接作用于醫(yī)用植入體表面貼壁細(xì)胞的新型固相高轉(zhuǎn)染性基因涂層材料，為采用基因轉(zhuǎn)染技術(shù)根本解決介入支架植入的良性和惡性組織增生尋求切實可行的途徑。

基因治療對于根治遺傳性疾病和癌癥等有很好的前景，但目前主要技術(shù)難點在于基因的傳遞系統(tǒng)。聚陽離子是一種重要的基因載體，它必須多功能化并且低毒可降解。我們的策略是設(shè)計多種功能化的高分子通過主客體自組裝，可有效復(fù)合基因核酸（DNA或siRNA），該基因復(fù)合體系通過靶向作用進(jìn)入目標(biāo)細(xì)胞后，部分解組裝或者快速降解釋放基因，減少毒性，提高基因在特定細(xì)胞中的表達(dá)和治療效果。申請者已初步合成了倍他環(huán)糊精聚合物和含金剛烷端基和雙硫鍵連接的低分子量聚陽離子等功能化聚合物，它們有明顯主客體作用，可與DNA復(fù)合形成超分子自組裝包合物納米粒子，該復(fù)合基因粒子有好的穩(wěn)定性和還原敏感性。本項目擬制備環(huán)糊精改性聚合物系列和含金剛烷端基和雙硫鍵的功能化聚合物和靶向多肽系列的組裝模塊，并結(jié)合基因載體的功能應(yīng)用研究其程序化組裝和解組裝規(guī)律，在水溶液中通過多功能化組裝模塊的簡單組合優(yōu)化獲得高轉(zhuǎn)染效率和低毒性的基因載體材料。

基因治療對于根治遺傳性疾病和癌癥等有很好的前景，但目前主要技術(shù)難點在于基因的傳遞系統(tǒng)。聚陽離子是一種重要的基因載體，它必須多功能化并且低毒可降解。如何設(shè)計多功能結(jié)構(gòu)的簡單引入和簡單組合，研究和發(fā)展新的高分子基因載體系統(tǒng)實現(xiàn)多功能化（高的轉(zhuǎn)染效率，低的毒性，靶向性等）的目的，具有重要的學(xué)術(shù)創(chuàng)新意義和實際應(yīng)用價值。本項目通過分子設(shè)計合成了三類β-環(huán)糊精改性聚合物作為主體模塊；合成了二類含金剛烷端基的低分子量聚陽離子，含有雙硫鍵和多個端基偶氮苯的陽離子支化聚合物及含有羅丹明熒光基團(tuán)的偶氮苯支化聚陽離子，和三類系列含金剛烷端基和功能靶向基團(tuán)的聚乙二醇PEG作為客體聚合物。通過金剛烷或者偶氮苯與環(huán)糊精之間的主客體相互作用，利用簡單的物理混合進(jìn)行PEG化和靶向多功能化，在水溶液中自組裝一系列多功能化基因載體系統(tǒng)。研究了其主客體超分子自組裝的過程、解組裝、穩(wěn)定性及其調(diào)控規(guī)律。探索了這些多功能化聚合物超分子自組裝體系復(fù)合核酸（DNA和siRNA）納米顆粒的穩(wěn)定性和在細(xì)胞內(nèi)還原條件下的釋放特性，及其對多種細(xì)胞系的轉(zhuǎn)染效率和毒性。通過多種功能化的高分子模塊單元的簡單組合優(yōu)化，得出了在支化陽離子聚合物中引入雙硫鍵，增加其支化度，引入環(huán)糊精聚合物和使用紫外光輻照均能提高該光/還原雙重敏感主客體超分子自組裝體系基因載體的細(xì)胞內(nèi)吞和轉(zhuǎn)染效率的結(jié)果，及延長復(fù)合物與細(xì)胞的孵育時間可提高PEG化的基因傳遞系統(tǒng)的轉(zhuǎn)染效率。以斑馬魚為模型，初步探索了這些基因納米載體粒子的體內(nèi)毒性明顯低于對照物25-kDa 聚乙烯亞胺PEI。相對于PEI，本項目制得了多種具有高轉(zhuǎn)染效率和低毒性的聚合物超分子自組裝基因載體材料，為進(jìn)一步研發(fā)臨床可應(yīng)用的高分子基因載體材料奠定了實驗和理論基礎(chǔ)。已發(fā)表標(biāo)注SCI論文22篇，其中影響因子大于3的SCI論文19篇，已獲3項中國專利授權(quán)，3篇文章已在線發(fā)表。

第1章 多層復(fù)合膜

1·1層狀組裝超薄膜與超分子化學(xué)

1·2層狀組裝超薄膜的制備方法

1·3靜電組裝技術(shù)

1·4改進(jìn)的靜電組裝技術(shù)

1·5基于其他推動力的超薄膜的交替沉積技術(shù)

1·6自組裝多層膜的展望

參考文獻(xiàn)

第2章 中空微膠囊

2·1引言

2·2層狀組裝的聚合物中空微膠囊的制備技術(shù)

2·3聚電解質(zhì)中空微膠囊的基本物理性能

2·4微膠囊的滲透調(diào)控性能

2·5微膠囊的包埋與釋放性能

2·6囊壁的功能化調(diào)控

2·7結(jié)束語

參考文獻(xiàn)

第3章 插層組裝材料

3·1引言

3·2LDHs插層前驅(qū)體的結(jié)構(gòu)特征

3·3LDHs插層前驅(qū)體的制備化學(xué)

3·4LDHs插層組裝體的組裝及其結(jié)構(gòu)表征

3·5LDHs插層組裝體及其前驅(qū)體的功能

3·6其他幾類層狀插層組裝體的研究概況

3·7結(jié)束語

參考文獻(xiàn)

第4章 納米圖案化表面

4·1兩親性分子的界面組裝

4·2樹枝狀分子的自組裝單層膜

4·3有機(jī)單層吸附膜

4·4圖案化的交替層狀結(jié)構(gòu)

4·5結(jié)束語

參考文獻(xiàn)

第5章 微米尺寸的界面組裝

5·1引言

5·2以自組織的液體結(jié)構(gòu)為模板來構(gòu)造大孔新材料

5·3固體表面潤濕性的圖案化

5·4表面誘導(dǎo)的自組織的液體圖案

5·5以自組織的液體圖案為模板構(gòu)造有序微觀結(jié)構(gòu)

5·6膠體微球的動態(tài)自組裝與耗散結(jié)構(gòu)

5·7結(jié)束語

參考文獻(xiàn)

第6章 生物相容性的界面計劍

6·1緒論

6·2生物醫(yī)用材料的界面修飾

6·3生物醫(yī)用材料界面的LB組裝體系

6·4生物醫(yī)用材料界面的自組裝單分子層體系

6·5生物醫(yī)用材料界面的層層組裝體系

6·6磷脂分子自組裝超薄膜和細(xì)胞膜仿生生物材料

6·7生物醫(yī)用材料界面的嵌段和接枝聚合物組裝體系

6·8醫(yī)用支架的層狀活性組裝設(shè)計

參考文獻(xiàn)

第7章 樹枝狀分子的組裝體

7·1樹枝狀分子簡介

7·2樹枝狀分子的快速合成方法及外圍的功能化

7·3兩親性樹枝狀分子的合成及組裝

7·4樹枝狀分子在固體表面的組裝——表面的納米圖案化

7·5樹枝狀分子在溶液中的超分子組裝

7·6展望

參考文獻(xiàn)

第8章 無機(jī)/有機(jī)納米復(fù)合體薄膜

8·1納米微粒的層狀自組裝方法

8·2納米微粒層狀自組裝膜的結(jié)構(gòu)

8·3CdSe和CdTe納米微粒層狀靜電自組裝膜的制備及應(yīng)用

8·4納米微粒層狀自組裝膜的平面圖案化

8·5納米微粒層狀自組裝膜的其他應(yīng)用

8·6結(jié)論與展望

第9章 單分子力學(xué)譜

9·1微小力測量的幾種常用檢測技術(shù)簡介

9·2基于原子力顯微鏡技術(shù)的單分子力譜儀的工作原理

9·3單分子力譜與超分子結(jié)構(gòu)

9·4展望 2100433B