含树枝化结构基元的新型聚多糖衍生物研究

针对现有天然聚多糖类基因载体转染效率较低、靶向性较差等不足，本项目拟融合树枝状大分子基因载体的结构特点，采用点击化学合成、活性端基偶联等策略，设计制备出含树枝化结构基元的新型聚多糖衍生物；拟重点探讨引入的树枝化结构基元的代数、含量和种类对所得树枝化聚多糖衍生物的溶液物理化学性质、与DNA之间相互作用及其纳米复合物形成、以及基因转染效率的影响，并在此基础上化学键合叶酸、细胞粘附肽或转铁蛋白等生物活性分子，以进一步提高树枝化聚多糖衍生物的靶向传递性能和基因转染能力。本项目的研究，对于天然聚多糖用作高效非病毒基因载体材料的改性研究、发展新的聚多糖化学改性方法有重要意义，目前国内外未见文献报道。

天然多糖及其衍生物由于良好的生物相容性和可降解性，作为非病毒核酸载体具有潜在的应用前景，但其转染率较低、功能相对单一等不足限制了其应用。本项目融合聚酰胺-胺、聚赖氨酸等树枝状分子的结构特点，采用高效的点击化学等合成方法，不仅主要设计制备了含聚酰胺-胺树状基元的水溶性壳聚糖或葡聚糖衍生物、含聚酰胺-胺树状基元或聚赖氨酸树状基元的水溶性环糊精衍生物，还主要设计制备了既含聚酰胺-胺树状基元又含脱氧胆酸侧链的两亲性壳聚糖衍生物、既含聚酰胺-胺树状基元又含聚己内酯支链的两亲性环糊精衍生物；针对合成产物，采用红外光谱、核磁共振氢谱、凝胶气相色谱、X光衍射、元素分析等实验手段，对其结构和组成进行了详细表征；同时借助紫外可见光谱、荧光光谱、激光光散射、凝胶电泳、Zeta电位仪、透射电镜等实验手段，深入探讨了它们在水溶液中的物理化学性质、自聚集行为、与DNA或小分子干扰RNA(siRNA)之间的相互作用及其纳米复合物的形成机理；在此基础上，采用MMT方法评价了所得树枝化多糖衍生物在人肾上皮细胞(293T)中的生物相容性，借助倒置荧光显微镜、流式细胞仪等手段考察了所得树枝化多糖衍生物在人鼻咽癌细胞(CNE2)、人神经瘤细胞(SH-SY5Y)等中的基因转染效率及其影响因素，还结合药物负载和释放等实验探讨了所得树枝化多糖衍生物用于基因和抗肿瘤药物如氨甲喋呤、阿霉素等共传递的可能性。有关研究论文已发表在国际知名的Biomacromolecules、Journal of Materials Chemistry、Carbohydrate Polymers、Soft Matter、Journal of Colloid and Interface Science等学术刊物上，并得到国内外同行的积极引用和高度评价，他引刊物包括Journal of the American Chemical Society、 Angewandte Chemie-International Edition、Chemical Society Reviews、Biomaterials、Macromolecules等。此外，还申请4项中国发明专利，其中获授权3项。