基于天然产物的新型功能大分子的合成及其作为生物载体的应用研究

生物相容性大分子作为重要的输送载体已经成为基因/药物可控释放依赖的重要生物功能材料。该面上基金项目围绕分子设计、合成、制备面向基因/药物高效输送应用的新型生物功能大分子，在前期工作的基础上，拟以具有重要生理活性的产物甾醇（胆固醇、薯蓣皂苷元、剑麻皂苷元以及其它植物甾醇）、碳水化合物（单糖、二糖、三糖以及多糖）、阳离子型氨基酸化合物（赖氨酸、组氨酸、精氨酸等）等为重要合成原材料，通过构建基于天然产物的聚合单体，研究可控自由基聚合反应方法，或者运用2-乙基噁唑啉单体的活性阳离子开环聚合反应等，制备得到多系列、多大分子拓扑结构两亲阳离子功能大分子。进一步研究其在选择性溶剂中的自组装以及对疏水性抗肿瘤药物的负载与释放。在此基础上，结合多细胞模型，研究合成所得新型功能大分子的细胞毒性、载体与基因的相互作用、细胞内基因转染效率以及负载基因的细胞内分布，并结合临床原代血管平滑肌细胞进行初步应用探索。

该国家自然科学基金面上项目围绕构建基于天然产物的新型阳离子功能分子基因输送载体以及高效低毒药物输送载体的研究目标，主要开展了五个方面的研究工作：(1)、以生物相容性天然产物胆固醇为出发材料构建了胆固醇己基甲基丙烯酸酯单体，并进一步构建了两亲性具有胆固醇和甘油醚酯功能侧基的两嵌段共聚物PSMA-b-PMA6Chol，发现该液晶嵌段共聚物通过自组装能够形成尺寸温敏性中空碗形大分子胶束。(2)、基于天然阳离子氨基酸(精氨酸、组氨酸)、乳糖酸，设计构建了仿生TPP穿膜肽的-氨基部分精氨酸偶联修饰的PAHMAA-R、-氨基部分精氨酸、组氨酸协同修饰的PAHMAA-R-H和乳糖酸(La)、精氨酸协同修饰的PAHMAA-R-La阳离子性功能大分子，发现精氨酸、组氨酸修饰的阳离子功能大分子较阳离子多肽作为基因输送载体具有更优越的低细胞毒性、高基因转染效率、高Polyplex 内吞和细胞内定向输送功能，精氨酸、组氨酸的协同修饰能够改善质子海绵效应和溶酶体释放能力，乳糖酸的部分修饰可以继续提升基因载体的血清稳定性和转染效率。(3)、基于天然赖氨酸、乳酸构建了(l-)-赖氨酸偶联的聚甲基丙烯酸羟乙酯三氟醋酸盐(PHML-TFA)和两亲性PHML-b-PLLA-b-PHML阳离子纳米粒子，研究发现具有阳离子赖氨酸侧基PHML大分子较线性聚赖氨酸具有优越的低细胞毒性和显著提升的基因转染效率，PHML-b-PLLA-b-PHML 自组装纳米粒子基因载体能够改善PHML的载体体系的血清稳定性。(4)、侧挂半乳糖、胆固醇侧基的PMAgala-b-P(MAA-co-MAChol)、PMAgala-b-PMAChol和PMAgala-SS-PBLG的制备、自组装及其作为DOX药物输送载体的研究发现，MMA与MAChol的共聚抑制了胆固醇液晶相的形成，提升了DOX负载效率和酸性条件下的药物响应性释放性能；负载香豆素C6的PMAgala-SS-PBLG胶束在溶液中对肝肿瘤细胞呈现靶向性，胶束在还原性环境下能够响应性解组装；两亲功能大分子PMAgala-b-PMAChol在溶液中自组装成球、纤维、椭球状胶束，其形貌影响负载DOX药物的释放与肿瘤细胞增殖抑制效果。(5)、以胆固醇为疏水片段、天然阳离子氨基酸或多胺为亲水片段，通过不同模块连接方式，制备得到系列新型阳离子脂质体基因载体，结果发现胆固醇片段以及